Planten en algen fungeren als de voedselbank van de wereld dankzij hun verbazingwekkende fotosynthetische krachten. Tijdens het fotosyntheseproces wordt zonlicht opgevangen door levende organismen en gebruikt om glucose en andere energierijke, op koolstof gebaseerde verbindingen te produceren.
Wetenschappers vinden de drie fasen van het proces intrigerend, en de Centrum voor Bio-energie en Fotosynthese aan de Arizona State University pleit zelfs voor het belang van fotosynthese ten opzichte van andere biologische processen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Het proces van energie-uitwisseling bij fotosynthese wordt uitgedrukt als 6H2O + 6CO2 + lichtenergie → C6H12O6 (glucose: een enkelvoudige suiker) + 6O2 (zuurstof).
Wat is fotosynthese?
Fotosynthese is een complex proces dat kan worden onderverdeeld in twee of meer fasen, zoals lichtafhankelijke en lichtonafhankelijke reacties. Het drietrapsmodel van fotosynthese begint met absorptie van zonlicht en eindigt in de productie van glucose.
Planten, algen en bepaalde bacteriën worden geclassificeerd als:
autotrofen, wat betekent dat ze in staat zijn om door middel van fotosynthese in hun voedingsbehoeften te voorzien. Autotrophs staan onderaan de voedselketen omdat ze voedsel produceren voor alle andere levende organismen. Planten worden bijvoorbeeld opgegeten door grazers, die uiteindelijk een voedselbron kunnen zijn voor roofdieren en afbraakproducten.Voedsel is niet de enige bijdrage van fotosynthese. Opgeslagen energie in fossiele brandstoffen en hout wordt gebruikt om huizen, bedrijven en industrieën te verwarmen. Wetenschappers bestuderen de stadia van fotosynthese om meer te weten te komen over hoe autotrofen zonne-energie en koolstofdioxide gebruiken om organische verbindingen te produceren. Onderzoeksresultaten kunnen leiden tot nieuwe methoden voor de productie van gewassen en hogere opbrengsten.
Het fotosyntheseproces: fase 1: het oogsten van stralingsenergie
Wanneer een straal zonlicht een groene, lommerrijke plant raakt, wordt het proces van fotosynthese in gang gezet.
De eerste stap van fotosynthese vindt plaats in de chloroplasten van plantencellen. Lichtfotonen worden geabsorbeerd door een pigment genaamd chlorofyl, dat overvloedig aanwezig is in het thylakoïdemembraan van elke chloroplast. chlorofyl lijkt groen voor het oog omdat het geen groene golven in het lichtspectrum absorbeert. Het reflecteert ze in plaats daarvan, dus dat is de kleur die je ziet.
Planten nemen koolstofdioxide op via hun huidmondjes (microscopische openingen in weefsel) voor gebruik bij fotosynthese. Planten transpireren en vullen zuurstof in de lucht en de oceaan aan.
Fase 2: Stralingsenergie omzetten
Nadat de stralingsenergie van zonlicht is geabsorbeerd, zet de plant lichtenergie om in een bruikbare vorm van chemische energie om de cellen van de plant van brandstof te voorzien.
In lichtafhankelijke reacties Tijdens de tweede fase van het proces van fotosynthese worden elektronen geëxciteerd en afgesplitst van watermoleculen, waardoor zuurstof als bijproduct overblijft. De waterstofelektronen van het watermolecuul gaan dan naar een reactiecentrum in het chlorofylmolecuul.
In het reactiecentrum passeert het elektron een transportketen, geholpen door het enzym ATP-synthase. Energie gaat verloren als het aangeslagen elektron zakt naar lagere energieniveaus. Energie van elektronen wordt overgebracht naar adenosinetrifosfaat (ATP) en verminderd nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat (NADPH), gewoonlijk aangeduid als "energievaluta" van cellen.
Fase 3: Stralingsenergie opslaan
De laatste fase van het fotosyntheseproces staat bekend als de Calvin-Benson-cyclus, waarbij de plant atmosferische kooldioxide en water uit de bodem gebruikt om ATP en NADPH om te zetten. De chemische reacties waaruit de Calvin-Benson-cyclus bestaat, vinden plaats in het stroma van de chloroplast.
Deze fase van het proces van fotosynthese is: lichtonafhankelijk en kan zelfs 's nachts gebeuren.
ATP en NADPH zijn kort houdbaar en moeten door de plant worden omgezet en opgeslagen. Energie uit ATP- en NADPH-moleculen stelt de cel in staat atmosferische koolstofdioxide te gebruiken of te "fixeren", wat resulteert in de productie van suiker, vetzuren en glycerol in de derde fase van fotosynthese. Energie die de plant niet direct nodig heeft, wordt opgeslagen voor later gebruik.