Fotosynthese

Planten nemen een fundamentele plaats in in het voedselweb, omdat ze als primaire bron van organisch materiaal (producent) dienen voor dier en mens (consumenten). Planten gebruiken hun bladeren om suikers aan te maken in een licht-afhankelijk proces dat fotosynthese (foto = licht; synthese = aanmaak) genoemd wordt. De vereenvoudigde reactievergelijking voor de fotosynthese (Fig. 1) laat zien dat water (H2O, de bron van H en O) en kooldioxide (CO2, de bron van C) omgezet worden in een suikergroep (C6H12O6) en zuurstof (O2; afgegeven aan de dampkring), waarbij licht energie wordt geconsumeerd:
 
Fig. 1; fotosynthese reactie
Fig.1; fotosynthese reactie

 
De fotosynthese vindt plaats in de bladgroenkorrels (=chloroplasten; Fig. D) van het bladmoes (= mesofyl weefsel in het blad; Me in A). Het hele proces vergt een logistieke stunt van de hele plant (kijk naar schema A). Water (H2O) bereikt het blad via de vaatbundels (v) na translocatie vanuit de wortel door de houtvaten van de stengel. CO2 komt in de chloroplasten door diffusie vanuit de lucht door de huidmondjes (soort poriën in het blad) en de intercellulaire holten gelegen tussen de sponsparenchym cellen (s). De suikerverbindingen die door de fotosynthese ontstaan, worden verdeeld over de hele plant via de bastvaten in de vaatbundels(v). Een deel van de zuurstof dat bij de foto-reactie vrijkomt verlaat de plant via de intercellulaire holten en de huidmondjes, waarlangs ook water verdampt.
 
Fotosynthese componenten
Fotosynthese: chlorofyl, bladgroenkorrels, grana en stroma thylakoiden
[ned]A. Flow van fotosynthese componenten in het blad, B. Chlorofyl molecuul (dank aan Dennis Vriezema), C. Absorptiecurves van chlorofyl a, b en caronetoiuml;den, D. Bladgroenkorrel en details van thylakoiden (Transmissie elektronenmicroscopie), E. Sterk versimpelde voorstelling van de fotosynthese reacties in een bladmoes cel
1 Celwand, 2 Cytoplasma, 3 Vacuole, 4 Chloroplast envelope (2 membranen), 5 Tonoplast, 6 Plasmamembraan, 7 Grana, 8 Stroma thylakoiden, 9 Zetmeelkorrels, 10 Stroma

 
Engelstalig filmpje 'Plants: photosynthesis' van Britannica.com


  • De fotosynthese begint met de zogenaamde lichtreactie. Lichtenergie van de zon wordt gevangen door pigmentmoleculen (chlorofyl a, chlorofyl b en carotenen; zie Fig B en C) die in de interne membranen (thylakoiden; D en E) van de chloroplasten (=bladgroenkorrels) liggen (Fig. F). Deze energie wordt geconsumeerd om reducerende stoffen te maken (met H+ groepen = protonen) en om moleculair zuurstof (O2) uit water moleculen (H2O) vrij te maken. De reducent wordt gebruikt om ATP (adenosine trifosfaat) en NADPH (gereduceerd nicotine amide adenine dinucleotide fosfaat) te genereren (Fig. F).
  • Dan worden in de zogenaamde donker-reactie (een proces dat geen licht behoeft, maar dat niet persé in het donker moet gebeuren) ATP en NADPH ingeschakeld om het anorganisch CO2 in een organisch molecuul in te bouwen.
  • Vervolgens worden in een ingewikkelde reeks reacties, die als de Calvin cyclus wordt aangeduid, het eerste product van de CO2 fixatie tot suikers omgezet. Deze netto productie van koolhydraten (suikerachtige stof) gebeurt in de stroma (de vloeistof binnen de bladgroenkorrels; Fig. D en E). De meeste angiospermen en gymnospermen behoren tot de groep van de zogenaamde C3 planten, omdat het eerste product na incorporatie van CO2 een molecuul met 3 koolstof atomen is: 3-fosfoglyceraat.
  • In C4 planten, zoals mais en suikerriet, wordt de Calvin cyclus voorafgegaan door fixatie van CO2 in een molecuul met 4 C atomen (oxaloacetaat). Dit gebeurt onder invloed van het enzym fosfoenolpyruvaat [=PEP] carboxylase, dat een hoge affiniteit heeft voor CO2. De efficiëntie van het C4 mechanisme hangt mede samen met de unieke bouwplan van het blad: Kranz anatomie (zie micro-foto), waarbij er nauw contact is tussen de bladnerven, de daaromheen gelegen schedecellen die betrokken zijn bij de CO2 fixatie en de weer daaromheenligende mesofylcellen waar de Calvin cyclus plaats vindt.
     

  • Ga naar de Bioplek voor prachtige animaties en uitleg op VWO niveau over de fotosynthese (in het nederlands)
  • In de herfst verliezen de meeste bladeren hun groene kleur en worden ze geel en rood: hoe komt dat? (zie antwoord)

    • http://www.vcbio.science.ru.nl/virtuallessons/leaf/photosynthesis/print/

    laatst aangepast: 1 okt 2013