Fotosynthese - Don Bosco Hechtel

in cellen
DEEL 2 Stof- en energieomzettingen
Thema
5
STOF-EN ENERGIEOMZETTINGEN BIJ
AUTOTROFE
ORGANISMEN
1
Autotrofe versus
heterotrofe organismen
1.1 Autotrofe organismen
1.2 Heterotrofe organismen
1.1 Autotrofe organismen
 Autotrofe organismen: in staat om zelf energierijke
ingewikkelde C-verbindingen op te bouwen vanuit CO2
 Fotosynthese gebruikt lichtenergie
(planten, algen en sommige bacteriën)
 Chemosynthese gebruikt chemische
energiebron (sommige bacteriën)
 Energie voor de levensprocessen
vrijgemaakt via celademhaling
Planten zijn foto-autotroof
Sommige bacteriën zijn chemo-autotroof
1.2 Heterotrofe organismen
 Heterotrofe organismen: via voedsel energierijke Cverbindingen opnemen.
(Dieren, fungi, vele ééncelligen en bacteriën)
 Voedsel verteert tot voedingsstoffen
 Energieproductie gebeurt ook door celademhaling.
Zwammen zijn heterotroof
Vergelijking autotrofe en heterotrofe organismen
2
Fotosynthese
2.1 Voorwaarden voor fotosynthese
2.2 Globale reactievergelijking fotosynthese
2.1 Voorwaarden voor fotosynthese
2.1.1 Noodzaak van licht
 Experiment van Engelmann (1883)
vooral fotosynthese bij blauw en rood licht
Groene algen met spiraalvormige chloroplasten
Zuurstofminnende bacteriën
bij het rode en blauwe
gebied
 Experiment: licht noodzakelijk voor fotosynthese
• Aantonen via zetmeel (lugol).
Inval zonlicht = zetmeelsynthese
2.1.2 Noodzaak van chlorofyl (bladgroen)
 Experiment: chlorofyl noodzakelijk voor fotosynthese
• Aantonen via zetmeel (lugol).
Aanwezigheid chlorofyl
= zetmeelvorming
 Fotosynthese = bladgroenwerking
Aanwezigheid chlorofyl
= zetmeelvorming
2.1.3 Noodzaak van koolstofdioxide (CO2)
 Experiment: CO2 noodzakelijk voor fotosynthese
 Fotosynthese = koolstofdioxideassimilatie
Afwezigheid
CO2 = geen
zetmeelvor
ming
2.2 Globale reactievergelijking fotosynthese
Schematische voorstelling van het fotosyntheseproces
 Fotosynthese:
• energie van zonlicht
• glucose (zetmeel) aanmaken vanuit CO2 en H2O
• chlorofyl zet zonne-energie om in chemische
energie
• er wordt O2 gevormd
 De globale reactievergelijking van de fotosynthese:
6 CO2 + 12 H2O
C6H12O6 + 6H2O + 6 O2
Of vereenvoudigd:
6 CO2 + 6 H2O
C6H12O6 + 6 O2
3
Absorptie van licht
door chlorofyl
3.1 Zonlicht als energievorm
3.2 De rol van chlorofyl
3.1 Zonlicht als energievorm
 Planten gebruiken zonlicht als energiebron
 Licht:
• golfbeweging
• fotonen
Absorptie van licht door een blad
3.2 De rol van chlorofyl
3.2.1 Chlorofyl, een pigment in het inwendig
membraan van de chloroplast
 Chloroplasten absorberen licht en zetten dit om in
chemische energie.
 Chlorofylmoleculen zijn gelegen op de membranen
van de thylakoïden en grana.
Schematische weergave van chloroplast
Spiraalvormige
chloroplast in
Spirogyra sp.
Blaadje waterpest met
tientallen
chloroplasten
3.2.2 Absorptiespectra van fotosynthetisch
actieve pigmenten
 Actieve pigmenten hebben een eigen
absorptiespectrum
Absorptiespectrum
van verschillende
pigmenten
3.2.3 Lichtabsorptie door chlorofylmoleculen
 Chlorfylmoleculen absorberen vooral rood en blauw
licht
energie om elektronen in aangeslagen (geëxciteerde)
toestand te brengen
4
Verloop van het
fotosyntheseproces
4.1 Lichtreacties van de fotosynthese
4.2 Donkerreacties van de fotosynthese
4.3 Overzicht van licht- en donkerreacties
4.1 Lichtreactie van de fotosynthese
 Lichtreactie bestaat uit:
• Fotolyse watermoleculen
• Fotofosforylatie, vorming ATP en NADPH + H+
 Speciale reactiecentra (fotosysteem II en I)
• Chlorofyl a: lichtenergie
chemische energie
• Chlorofyl b en andere pigmenten (antennechlorofyl)
absorberen licht (‘lichtvangers’) en door resonantieenergieoverdracht geven ze de energie door aan
fotosysteem I en II
• fotosystemen zullen elektronen afstaan via een
elektronentransportketen
Resonantieoverdracht tussen antennechlorofyl en fotosysteem
4.1.1 Splitsing van H2O (fotolyse)
 Door lichtenergie zal water gesplitst worden
Fotolyse
H2O
2 H+ + 2 e- + ½ O2
of 2 H2O
4 H+ + 4 e - + O 2
 2 H+ : zullen bij NADP-reductase zorgen voor vorming
van NADPH+H+
 2 e- : zullen het elektronentekort opvullen van
fotosysteem II
 O2 : afvalstof, verlaat het blad via de huidmondjes
4.1.2 Vorming van ATP (fotofosforylatie)
 Fotosysteem II wordt aangeslagen
elektronen doorgegeven aan fotosysteem I
 Energie van de uitgestoten elektronen wordt gebruikt
om via protonenpomp H+-ionen binnen de
thylakoïden te pompen.
 Er ontstaat een protonengradiënt (meer H+-ionen in
de thylakoïden)
 Via ATP-synthasecomplex worden de H+-ionen naar
buiten getransporteerd, energie wordt gebruikt voor:
ADP + Pi
ATP (fosforylatie)
Lichtreactie t.h.v. thylakoïde membraan
 Fotosysteem I wordt aangeslagen
elektronen via elektronentransportketen doorgeven
NADP-reductase maakt NADPH,H+ aan
NADP+ + 2 e- + 2H+
 Route elektronen:
NADPH + H+
H2O
fotosysteem II
fotosysteem I
NADP-reductase en dus NADPH + H+
Z-schema van de fotosynthese
4.2 Donkerreactie van de fotosynthese
 Donkerreactie gebeurt in het stroma.
 CO2, ATP en NADPH,H+ worden ingebouwd in de
Calvincyclus.
vorming van glucose C6H12O6
Calvincyclus
5.3 Overzicht van licht- en donkerreactie
Verband tussen licht en donkerreactie
5
Factoren die de
fotosynthese beïnvloeden
5.1 Lichtintensiteit
5.2 Temperatuur
5.3 CO2-gehalte
Niet kennen