Mededeling

Collapse
No announcement yet.

Fotosynthese

Collapse
X
 
  • Filter
  • Tijd
  • Geef Weer
Clear All
new posts

    Fotosynthese

    Korting op 420shop
    Beetje uitleg over fotosynthese kan geen kwaad veronderstel ik.

    Fotosynthese in planten: C3, C4 en CAM

    Bij planten zijn op hoger niveau twee hoofdtypen van fotosynthese te onderscheiden, de zogenaamde C3- en C4-planten. Alle planten hebben het C3-systeem, kooldioxide wordt via tussenproducten met 3 koolstofatomen vastgelegd en uiteindelijk in glucose omgezet, waarbij de energie wordt geleverd door licht.

    Er zijn echter enkele (momenteel ca 1900 bekende soorten) planten uit tropische gebieden, zoals maÔs, die als eerste stap CO2 vastleggen in een verbinding met 4 koolstofatomen, de reden waarom ze C4-planten worden genoemd. De C4-planten doen dit volgens verschillende systemen, het lijkt erop dat dit proces evolutionair gezien minstens 30x onafhankelijk van elkaar is 'uitgevonden' gedurende de evolutie van planten, waarbij mogelijk de toenemende schaarste van CO2 in de atmosfeer in de laatste 50 miljoen jaar een drijvende kracht is geweest. De affiniteit van het bindende enzym bij C4-planten voor CO2 is namelijk veel groter. Na deze initiele C4-bindingsstap wordt het CO2 in de plant weer van oxaalacetaat afgesplitst waarbij CO2 en malaat ontstaan en gaat het reactiepad via de normale calvincyclus verder. Relatief veel van deze planten zijn voor de mens belangrijke voedselgewassen (mais).

    Een andere vorm van fotosynthese is CAM. Dit is een afkorting van 'crassulacean acid metabolism'. Hierbij is de vervolgketen niet ruimtelijk van de initiele CO2-fixatie gescheiden, maar in de tijd. Om namelijk kooldioxide te vangen moeten de stomata van een plant open staan, en dit kost water door verdamping. Bij woestijnplanten met CAM-fotosynthese, veelal succulenten, kan kooldioxide 's nachts worden vastgelegd in malaat of isocitraat en deze verbindingen kunnen dan overdag met behulp van lichtenergie verder worden verwerkt zonder dat de plant de stomata daarvoor hoeft open te zetten.

    Planten zijn autotroof, wat inhoudt dat ze hun energie uit het (zon)licht halen in plaats van uit andere organismen of producten van organismen. De bruto chemische reactie voor fotosynthese is:

    12H2O + 6CO2 + licht ? C6H12O6 (glucose) + 6O2 + 6H2O
    De watermoleculen mogen in deze vergelijking niet tegen elkaar weggestreept worden, omdat links water nodig is voor de lichtreactie om electronen te leveren en rechts water vrijkomt in de donkerreactie.

    Het glucose dat bij fotosynthese ontstaat kan een bouwsteen voor andere organische verbindingen zijn (cellulose), of gebruikt worden als brandstof. Wanneer glucose verbrand wordt heet dat respiratie. Het proces loopt dan ruwweg omgekeerd aan fotosynthese, er ontstaat water, kooldioxide en (chemische) energie. Beide processen verlopen via vele stappen en zijn in detail zeer verschillend.

    Planten vangen de voor fotosynthese benodigde lichtenergie op met chlorofyl. Deze stof zit in organellen die chloroplasten of bladgroenkorrels genoemd worden. Chlorofyl geeft bladeren ook hun groene kleur. In de thylakoÔden in de chloroplast vindt de fotosynthese plaats. Hoewel alle groene onderdelen van planten chloroplasten bevatten waar fotosynthese plaatsvindt wordt veruit de meeste energie opgewekt in de bladeren.


    C4-fotosynthese

    Bij de zogenaamde C3-planten, zoals de meeste planten, wordt CO2 vastgelegd in 3-fosfoglyceraat, een molecuul met 3 koolstofatomen.

    Bij de zogenaamde C4-planten, zoals maÔs, suikerriet, sorghum en teff, wordt CO2 eerst vastgelegd in oxaloacetaat, een molecuul met vier koolstofatomen. Hierbij is het enzym fosfo-enolpyruvaatcarboxylase betrokken, dat een hoge affiniteit (aantrekkingskracht) heeft voor CO2. Alleen bij relatief hoge temperaturen, zoals in de tropen, subtropen of midden in de zomer in Nederland, zorgt het C4-systeem voor een snellere plantengroei dan het C3-systeem. Het C4-systeem is ook efficiŽnter door de bouw van het blad van deze planten, waarbij er een nauw contact is tussen de bladnerven met de daaromheen gelegen schedecellen die bij de C4-planten ook chloroplasten bevatten en daardoor ook betrokken zijn bij het vastleggen van de CO2. Er is een actief CO2 transport, terwijl dit bij de C3-planten passief is. In de om de schedecellen liggende mesofylcellen vindt de Calvincyclus plaats.

    De optimale temperatuur voor C3-planten is 15 tot 25įC en voor C4-planten 25 tot 35įC. Bij C3-planten treedt lichtverzadiging op in half tot vol zonlicht. Bij C4-planten treedt geen lichtverzadiging op in vol zonlicht. De maximale opbrengst per hectare is dan ook - onder ideale omstandigheden - bij C4-planten aanzienlijk hoger: bijna de dubbele opbrengst aan droge stof per hectare per jaar.


    Fotosynthese in algen en bacteriŽn

    Kelpwieren gebruiken luchtblaasjes om aan de oppervlakte te blijven om fotosynthese mogelijk te makenHoewel algen minder complex zijn dan hogere planten vindt fotosynthese er op dezelfde manier plaats. Licht wordt opgenomen door chlorofyl en met behulp van de energie van het licht wordt water en koolstofdioxide omgezet in zuurstof en glucose. Alle algen produceren zuurstof en veel soorten zijn autotroof. Enkele soorten zijn echter heterotroof, deze soorten leven van stoffen die geproduceerd worden door andere organismen.

    BacteriŽn die gebruikmaken van fotosynthese hebben geen chloroplasten. In plaats daarvan vindt de fotosynthese direct in de cel plaats. Blauwalgen (cyanobacteriŽn) bevatten chlorofyl en zuurstof op dezelfde manier als chloroplasten. Er wordt vanuit gegaan dat chloroplasten uit deze bacteriŽn geŽvolueerd zijn. Andere fotosynthetiserende bacteriŽn bevatten een scala aan pigmenten, bacteriochlorofyl genaamd, om licht op te vangen, maar produceren geen zuurstof.

    Fotosynthese op moleculair niveau

    Fotosynthese bestaat uit een heleboel reacties die je kan scheiden in twee reactiewegen: de lichtreacties (o.a.fotolyse) en de donkerreactie (ook wel de calvincyclus genoemd). De lichtreacties spelen zich voornamelijk in het membraan van de thylakoÔde af. De donkerreacties spelen zich af in de stroma. Bij de lichtreacties wordt lichtenergie omgezet in chemische energie. Hierbij wordt via fotolyse water gesplitst in protonen, elektronen en zuurstof. De protonen en elektronen worden gebruit om uiteindelijk de energiedragende stoffen ATP en NADPH te maken. Zuurstof wordt verder tijdens de fotosynthese niet meer gebruikt. ATP en NADPH gaan de stroma in en komen zo terecht in de calvin-cyclus. In deze cyclus wordt de energie van de stoffen gebruikt om uiteindelijk glucose te vormen. Hierbij wordt ook koolstofdioxide gebruikt.

    Fotosynthese begint als in fotosysteem II een chlorofyl pigment een foton (lichtdeeltje) absorbeert. De energie van het foton wordt door het pigment opgenomen en als gevolg daarvan raakt een elektron 'in aangeslagen' toestand. Normaal gesproken gaat een pigment als het in een aangeslagen toestand is binnen een nanoseconde weer terug naar zijn grondtoestand. De energie van het aangeslagen elektron gaat dan verloren in warmte. In fotosysteem II is echter een speciaal chlorofyl molecuul (P680) dat als het in aangeslagen toestand komt zijn elektronen binnen minder dan een picoseconde afgeeft aan een elektronen acceptor (Pheophytin genaamd). Deze elektronen met een hoog energieniveau komen in een keten van redoxreacties terecht. Deze keten wordt ook wel de elektronentransportketen (ETC) genoemd. Deze ETC begint bij fotosysteem II, gaat dan naar cytochroom b6f en komt uiteindelijk uit in fotosysteem I. In fotosysteem I worden deze elektrone gebruikt om NADPH te vormen:

    NADP+ + H+ + 2 e- ? NADPH
    NADPH is de belangrijkste reductor in cellen en levert een bron van elektronen voor diverse andere reacties. Chlorofyl houdt hieraan een tekort aan elektronen over die vervolgens weer teruggewonnen moeten worden uit andere reductoren. In planten en algen gebeurdt dit via de fotolyse van water:

    2 H2O ? O2 + 4 H+ + 4 e-
    Het valt op dat de zuurstof dus afkomstig is uit water en niet uit kooldioxide. Dit is voor het eerst voorgesteld door C. B. Neil die fotosynthetische bacteriŽn bestudeerde in de jaren '30. Behalve de cyanobacteriŽn gebruiken bacteriŽn sulfide en waterstof als reductor waardoor geen zuurstof vrij komt.

    De netto reactie van de lichtreactie wordt dan: 12H2O + 12NADP + nADP + nP ? 6O2 + 12NADPH2 + nATP

    De netto reactie van de donkerreactie is: 6CO2 + 12NADPH2 + 12ATP ? C6H12O6 + 12NADP + 6H2O + 12ADP + 12P

    De ATP en NADPH die geproduceerd worden met fotosynthese leveren energie voor diverse biochemische processen. In planten is de belangrijkste hiervan de calvincyclus waarbij koolstofdioxide wordt omgezet in ribulose (en vervolgens andere suikers). Deze reacties worden ook wel de donkerreacties genoemd omdat ze geen licht nodig hebben, niet omdat ze voornamelijk in het donker plaats zouden vinden!

    Er zijn bacteriŽn die als elektronendonor niet water maar sulfide gebruiken. De reactie ziet er zo uit: 12H2S + 6CO2 ? C6H12O6 + 6H2O + 6S .

    Grtz

    #2
    Re: Fotosynthese

    en wat is een wietplant??? C3 of C4?
    Hopelijk C4 precies
    Of hangt dit ook van plant tot plant af?

    Grtz

    Comment

    Footer Left Ad

    Collapse
    Bezig...
    X