Concept 11.1 Fotosynthese voedt de biosfeer
Het conversieproces dat de energie van zonlicht omzet in chemische energie die
is opgeslagen in suikers en andere organische moleculen, wordt fotosynthese
genoemd.
Een organisme verkrijgt de organische verbindingen die het gebruikt voor
energie en koolstofskeletten op een van de twee belangrijkste manieren:
autotrofe voeding of heterotrofe voeding.
- Autotrofen zijn onderhouden zichzelf zonder iets te eten dat afkomstig is
van andere levende wezens. Autotrofen produceren hun organische
moleculen uit CO2 en andere anorganische grondstoffen uit het milieu. Ze
zijn de ultieme bronnen van organische verbindingen voor alle niet-
autotrofe organismen, en om deze reden noemen biologen autotrofen de
producenten van de biosfeer. Bijna alle planten zijn autotrofen; de enige
voedingsstoffen die ze nodig hebben zijn water en mineralen uit de bodem
en O2 uit de lucht. Planten zijn specifiek foto- autotrofen, organismen die
licht gebruiken als energiebron om organische stoffen te synthetiseren.
Fotosynthese komt ook voor in algen, bepaalde andere protisten en
sommige prokaryoten.
- Heterotrofen zijn niet in staat hun eigen voedsel te maken; ze leven van
verbindingen die door andere organismen worden geproduceerd. De
meest voor de hand liggende ‘andere voeding’ vindt plaats wanneer een
dier planten of andere organismen eet. Sommige heterotrofen
consumeren de overblijfselen van andere organismen en organisch afval
zoals uitwerpselen en gevallen bladeren; dit soort heterotrofen, ook wel
ontleders. De meeste schimmels en veel soorten prokaryoten krijgen op
deze manier hun voeding. Bijna alle heterotrofen, inclusief mensen, zijn
volledig afhankelijk, direct of indirect, van foto-autotrofen voor voedsel –
en ook voor zuurstof, een bijproduct van fotosynthese.
Concept 11.2 Fotosynthese zet lichtenergie om in de chemische
energie van voedsel
Fotosynthese -> het conversieproces waarbij energie van zonlicht omgezet wordt
in chemische energie die is opgeslagen in suikers en andere organische
moleculen. Fotosynthese vond zijn oorsprong in een groep prokaryoten.
Dit komt voor uit de structurele organisatie in de cel: fotosynthetische
enzymen en andere moleculen zijn gegroepeerd als gespecialiseerde moleculaire
complexen in een biologisch membraan, waardoor de noodzakelijke reeks van
chemische reacties efficiënt uit te voeren.
Chloroplast: het eucaryotische organel dat energie uit zonlicht absorbeert en
deze gebruikt om de synthese van organische verbindingen uit kooldioxide en
water. Bij hedendaagse fotosynthetische bacteriën functioneren ingeklapte
fotosynthetische membranen op dezelfde manier als de interne membranen van
de chloroplast, Dit support de endosymbiose theorie: gaat over de herkomst van
mitochondria en chloroplasten in eukaryote cellen.
, Chloroplasten: de locaties van fotosynthese in planten
Alle groene delen van een plant hebben chloroplasten, maar de bladeren zijn bij
de meeste planten de belangrijkste plaatsen voor fotosynthese. Chloroplasten
worden voornamelijk aangetroffen in de cellen van het mesofyl. CO2 komt het
blad binnen en O2 verlaat het blad via microscopisch kleine poriën
(huidmondjes).
Een typische mesofylcel heeft ongeveer 30-40 chloroplasten. Een
chloroplast heeft twee membranen die een dichte vloeistof
omringen, het stroma . Opgehangen in het stroma bevindt zich
een derde membraansysteem, bestaande uit zakjes genaamd
thylakoïde, die het stroma scheiden van de thylakoïdruimte in
deze zakjes. Op sommige plaatsen worden thylakoïde zakjes
gestapeld in kolommen die grana worden genoemd. Chlorofyl, het
groene pigment dat bladeren hun kleur geeft, bevindt zich in de
thylakoïde membranen van de chloroplast.
Atomen volgen via fotosynthese
In de aanwezigheid van licht produceren de groene delen van
planten organische verbindingen en O2 uit CO2 en H2O. We kunnen de complexe
reeks chemische reacties in de fotosynthese samenvatten met deze chemische
vergelijking:
We kunnen de vergelijking
vereenvoudigen door alleen het netto
waterverbruik aan te geven:
Als we dit dan delen door 6 is de reactie:
CH2O is geen echt suiker maar de algemene formule voor een koolhydraat. Met
andere woorden, we stellen ons de synthese voor van een suikermolecuul,
koolstof voor koolstof.
De splitsing van water: wetenschappelijk onderzoek
Een van de eerste aanwijzingen voor het mechanisme van fotosynthese kwam
van de ontdekking dat de O2 die door planten wordt afgegeven, afkomstig is van
H2O. De chloroplast splitst water in waterstof- en zuurstofatomen. De nieuwe
theorie concludeert dat CO2 niet wordt gesplitst in koolstof en
zuurstof, maar dat het zuurstof als bijproduct vrijkomt.
Fotosynthese als redoxproces
Zowel bij fotosynthese als cellulaire ademhaling zijn redoxreacties betrokken.
Fotosynthese keert de richting van de elektronenstroom om. Water wordt
gesplitst en de elektronen ervan worden samen met waterstofionen (H+) van het
water overgebracht naar koolstofdioxide, waardoor het wordt gereduceerd tot
suiker. Omdat de potentiële energie van de elektronen toeneemt als ze van
water naar suiker gaan, vereist dit proces energie: het is endergonisch. Deze
energieboost die optreedt tijdens fotosynthese wordt geleverd door licht.
De twee fasen van fotosynthese: een voorbeeld
Het conversieproces dat de energie van zonlicht omzet in chemische energie die
is opgeslagen in suikers en andere organische moleculen, wordt fotosynthese
genoemd.
Een organisme verkrijgt de organische verbindingen die het gebruikt voor
energie en koolstofskeletten op een van de twee belangrijkste manieren:
autotrofe voeding of heterotrofe voeding.
- Autotrofen zijn onderhouden zichzelf zonder iets te eten dat afkomstig is
van andere levende wezens. Autotrofen produceren hun organische
moleculen uit CO2 en andere anorganische grondstoffen uit het milieu. Ze
zijn de ultieme bronnen van organische verbindingen voor alle niet-
autotrofe organismen, en om deze reden noemen biologen autotrofen de
producenten van de biosfeer. Bijna alle planten zijn autotrofen; de enige
voedingsstoffen die ze nodig hebben zijn water en mineralen uit de bodem
en O2 uit de lucht. Planten zijn specifiek foto- autotrofen, organismen die
licht gebruiken als energiebron om organische stoffen te synthetiseren.
Fotosynthese komt ook voor in algen, bepaalde andere protisten en
sommige prokaryoten.
- Heterotrofen zijn niet in staat hun eigen voedsel te maken; ze leven van
verbindingen die door andere organismen worden geproduceerd. De
meest voor de hand liggende ‘andere voeding’ vindt plaats wanneer een
dier planten of andere organismen eet. Sommige heterotrofen
consumeren de overblijfselen van andere organismen en organisch afval
zoals uitwerpselen en gevallen bladeren; dit soort heterotrofen, ook wel
ontleders. De meeste schimmels en veel soorten prokaryoten krijgen op
deze manier hun voeding. Bijna alle heterotrofen, inclusief mensen, zijn
volledig afhankelijk, direct of indirect, van foto-autotrofen voor voedsel –
en ook voor zuurstof, een bijproduct van fotosynthese.
Concept 11.2 Fotosynthese zet lichtenergie om in de chemische
energie van voedsel
Fotosynthese -> het conversieproces waarbij energie van zonlicht omgezet wordt
in chemische energie die is opgeslagen in suikers en andere organische
moleculen. Fotosynthese vond zijn oorsprong in een groep prokaryoten.
Dit komt voor uit de structurele organisatie in de cel: fotosynthetische
enzymen en andere moleculen zijn gegroepeerd als gespecialiseerde moleculaire
complexen in een biologisch membraan, waardoor de noodzakelijke reeks van
chemische reacties efficiënt uit te voeren.
Chloroplast: het eucaryotische organel dat energie uit zonlicht absorbeert en
deze gebruikt om de synthese van organische verbindingen uit kooldioxide en
water. Bij hedendaagse fotosynthetische bacteriën functioneren ingeklapte
fotosynthetische membranen op dezelfde manier als de interne membranen van
de chloroplast, Dit support de endosymbiose theorie: gaat over de herkomst van
mitochondria en chloroplasten in eukaryote cellen.
, Chloroplasten: de locaties van fotosynthese in planten
Alle groene delen van een plant hebben chloroplasten, maar de bladeren zijn bij
de meeste planten de belangrijkste plaatsen voor fotosynthese. Chloroplasten
worden voornamelijk aangetroffen in de cellen van het mesofyl. CO2 komt het
blad binnen en O2 verlaat het blad via microscopisch kleine poriën
(huidmondjes).
Een typische mesofylcel heeft ongeveer 30-40 chloroplasten. Een
chloroplast heeft twee membranen die een dichte vloeistof
omringen, het stroma . Opgehangen in het stroma bevindt zich
een derde membraansysteem, bestaande uit zakjes genaamd
thylakoïde, die het stroma scheiden van de thylakoïdruimte in
deze zakjes. Op sommige plaatsen worden thylakoïde zakjes
gestapeld in kolommen die grana worden genoemd. Chlorofyl, het
groene pigment dat bladeren hun kleur geeft, bevindt zich in de
thylakoïde membranen van de chloroplast.
Atomen volgen via fotosynthese
In de aanwezigheid van licht produceren de groene delen van
planten organische verbindingen en O2 uit CO2 en H2O. We kunnen de complexe
reeks chemische reacties in de fotosynthese samenvatten met deze chemische
vergelijking:
We kunnen de vergelijking
vereenvoudigen door alleen het netto
waterverbruik aan te geven:
Als we dit dan delen door 6 is de reactie:
CH2O is geen echt suiker maar de algemene formule voor een koolhydraat. Met
andere woorden, we stellen ons de synthese voor van een suikermolecuul,
koolstof voor koolstof.
De splitsing van water: wetenschappelijk onderzoek
Een van de eerste aanwijzingen voor het mechanisme van fotosynthese kwam
van de ontdekking dat de O2 die door planten wordt afgegeven, afkomstig is van
H2O. De chloroplast splitst water in waterstof- en zuurstofatomen. De nieuwe
theorie concludeert dat CO2 niet wordt gesplitst in koolstof en
zuurstof, maar dat het zuurstof als bijproduct vrijkomt.
Fotosynthese als redoxproces
Zowel bij fotosynthese als cellulaire ademhaling zijn redoxreacties betrokken.
Fotosynthese keert de richting van de elektronenstroom om. Water wordt
gesplitst en de elektronen ervan worden samen met waterstofionen (H+) van het
water overgebracht naar koolstofdioxide, waardoor het wordt gereduceerd tot
suiker. Omdat de potentiële energie van de elektronen toeneemt als ze van
water naar suiker gaan, vereist dit proces energie: het is endergonisch. Deze
energieboost die optreedt tijdens fotosynthese wordt geleverd door licht.
De twee fasen van fotosynthese: een voorbeeld
