Samenvatting Functionele
Biologie Deel 2
Chapters 11, 29, 39 en 35: Photosynthesis, Plant
Structure and Anatomy
Chapter 11
Menselijke welvaart is afhankelijke van zaadplanten.
- Zaadplanten zijn belangrijke bronnen of voedsel, brandstof, houtproducten en medicijnen
- Dit maakt het behouden van plantendiversiteit kritiek
Planten zijn autotroof, ze maken hun eigen organische materiaal en zijn daarom ook producenten.
Bijna alle planten zijn fotoautotroof, waarbij ze hun energie uit zonlicht halen.
Het meeste van ons voedsel komt van ‘angiosperms’ (=bedektzadigen). 6 soorten produceren 80%
van de calorieën geconsumeerd door mensen. Plantenbiologie wordt steeds belangrijker door de
groeiende wereldbevolking. We moeten onze voedselproductie met 70% verhogen in de komende 40
jaar. Plantenbiologen dragen hieraan bij door planten te ontwikkelen die:
- Stress tolerantie hebben
- Minder water of bemesting nodig hebben
- Resistenter zijn tegen pathogenen
- Een hogere voedingswaarde hebben
Door genetische veranderingen kan de droogte tolerantie van een plant worden vergroot. Planten
kunnen ook een bron zijn van biobrandstoffen. Zo kunnen suikers, zetmeel en cellulose omgezet
worden in ethanol. Het probleem hiervan is, dat deze planten weer veel ruimte innemen waar ook
voedingsstoffen geplant hadden kunnen worden.
Fotosynthese vindt vooral plaats in bladeren. Chloroplasten worden gevonden in cellen van het
mesofyl, het binnenste weefsel van een blad. Elk mesofyl bevat 30-40 chloroplasten. CO 2 en O2
verlaten het blad door microscopische poriën genaamd stomata.
De zuurstof die een plant produceert komt uit de
oxidatie van watermoleculen.
Chlorofyl zit in de thylakoïd membranen en
bestaat uit een porfyrine ring: een licht-
absorberend ‘hoofd’ van het molecuul. Het bevat
een magnesium atoom in het midden. Daarnaast
bevat het een koolwaterstofstaart die interacties
aangaat met de hydrofobe gebieden van eiwitten
in het thylakoïd membraan.
H2O wordt gesplitst door enzymen en de
elektronen worden overgebracht van de
, waterstofatomen naar P680+, de sterkste bekende biologische oxidator. Bij fotofosforylering wordt uit
de H+ gradiënt ATP gemaakt.
In de cyclische elektronenstroom gaan elektronen heen en weer tussen Fd en het PS I
reactiecentrum. Cyclische elektronenstroom gebruikt alleen fotosysteem I en produceert ATP, maar
geen NADPH. Er komt geen zuurstof bij vrij.
Koolstof kom de cyclus binnen als CO2
en verlaat als een suiker genaamd
glyceraldehyde 3-phosphate (G3P).
Voor de netto synthese van 1 G3P
moet de cyclus drie keer plaatsvinden.
De Calvincyclus bestaat uit drie fasen:
- Koolstoffixatie (gekatalyseerd
door rubisco)
- Reductie
- Regeneratie van de CO2
acceptor (RuBP)
Alternatieven van stikstoffixatie
hebben zich ontwikkeld in hete,
winderige klimaten. Dehydratie is
hierbij een groot probleem, want de
planten moeten hun stomata
dichtdoen om transpiratie te
voorkomen, maar krijgen hierdoor ook
geen CO2 binnen. Hierdoor bouwt zich
ook O2 op. Onder deze condities
begint het ogenschijnlijke verspillende
proces van fotorespiratie:
- Normaal: RUBP + CO2 2 C3
- Fotorespiratie: RUBP + O2 1 C3 + 1 C2 en 2 C2 + ATP 1 C3 + CO2
Bij fotorespiratie bindt rubisco O2 i.p.v. CO2. Het product van de Calvincyclus splitst dan en twee-
koolstof stoffen verlaten de chloroplast. Deze stoffen worden weer gesplitst, waarbij CO 2 vrijkomt.
Fotorespiratie kan een evolutionair relikwie zijn omdat rubisco voor het eerst evolueerde toen de
atmosfeer veel minder O2 had en meer CO2. Fotorespiratie beperkte de schadelijke producten van
lichtreacties die opbouwen in de afwezigheid van de Calvincyclus. Fotorespiratie is een probleem op
warme, droge dagen want het kan tot 50% van de gefixeerde koolstof onttrekken.
C4 planten minimaliseren de kosten van fotorespiratie door CO 2 te incorporeren in een 4-koolstof stof.
Dit gebeurt door twee type cellen:
Biologie Deel 2
Chapters 11, 29, 39 en 35: Photosynthesis, Plant
Structure and Anatomy
Chapter 11
Menselijke welvaart is afhankelijke van zaadplanten.
- Zaadplanten zijn belangrijke bronnen of voedsel, brandstof, houtproducten en medicijnen
- Dit maakt het behouden van plantendiversiteit kritiek
Planten zijn autotroof, ze maken hun eigen organische materiaal en zijn daarom ook producenten.
Bijna alle planten zijn fotoautotroof, waarbij ze hun energie uit zonlicht halen.
Het meeste van ons voedsel komt van ‘angiosperms’ (=bedektzadigen). 6 soorten produceren 80%
van de calorieën geconsumeerd door mensen. Plantenbiologie wordt steeds belangrijker door de
groeiende wereldbevolking. We moeten onze voedselproductie met 70% verhogen in de komende 40
jaar. Plantenbiologen dragen hieraan bij door planten te ontwikkelen die:
- Stress tolerantie hebben
- Minder water of bemesting nodig hebben
- Resistenter zijn tegen pathogenen
- Een hogere voedingswaarde hebben
Door genetische veranderingen kan de droogte tolerantie van een plant worden vergroot. Planten
kunnen ook een bron zijn van biobrandstoffen. Zo kunnen suikers, zetmeel en cellulose omgezet
worden in ethanol. Het probleem hiervan is, dat deze planten weer veel ruimte innemen waar ook
voedingsstoffen geplant hadden kunnen worden.
Fotosynthese vindt vooral plaats in bladeren. Chloroplasten worden gevonden in cellen van het
mesofyl, het binnenste weefsel van een blad. Elk mesofyl bevat 30-40 chloroplasten. CO 2 en O2
verlaten het blad door microscopische poriën genaamd stomata.
De zuurstof die een plant produceert komt uit de
oxidatie van watermoleculen.
Chlorofyl zit in de thylakoïd membranen en
bestaat uit een porfyrine ring: een licht-
absorberend ‘hoofd’ van het molecuul. Het bevat
een magnesium atoom in het midden. Daarnaast
bevat het een koolwaterstofstaart die interacties
aangaat met de hydrofobe gebieden van eiwitten
in het thylakoïd membraan.
H2O wordt gesplitst door enzymen en de
elektronen worden overgebracht van de
, waterstofatomen naar P680+, de sterkste bekende biologische oxidator. Bij fotofosforylering wordt uit
de H+ gradiënt ATP gemaakt.
In de cyclische elektronenstroom gaan elektronen heen en weer tussen Fd en het PS I
reactiecentrum. Cyclische elektronenstroom gebruikt alleen fotosysteem I en produceert ATP, maar
geen NADPH. Er komt geen zuurstof bij vrij.
Koolstof kom de cyclus binnen als CO2
en verlaat als een suiker genaamd
glyceraldehyde 3-phosphate (G3P).
Voor de netto synthese van 1 G3P
moet de cyclus drie keer plaatsvinden.
De Calvincyclus bestaat uit drie fasen:
- Koolstoffixatie (gekatalyseerd
door rubisco)
- Reductie
- Regeneratie van de CO2
acceptor (RuBP)
Alternatieven van stikstoffixatie
hebben zich ontwikkeld in hete,
winderige klimaten. Dehydratie is
hierbij een groot probleem, want de
planten moeten hun stomata
dichtdoen om transpiratie te
voorkomen, maar krijgen hierdoor ook
geen CO2 binnen. Hierdoor bouwt zich
ook O2 op. Onder deze condities
begint het ogenschijnlijke verspillende
proces van fotorespiratie:
- Normaal: RUBP + CO2 2 C3
- Fotorespiratie: RUBP + O2 1 C3 + 1 C2 en 2 C2 + ATP 1 C3 + CO2
Bij fotorespiratie bindt rubisco O2 i.p.v. CO2. Het product van de Calvincyclus splitst dan en twee-
koolstof stoffen verlaten de chloroplast. Deze stoffen worden weer gesplitst, waarbij CO 2 vrijkomt.
Fotorespiratie kan een evolutionair relikwie zijn omdat rubisco voor het eerst evolueerde toen de
atmosfeer veel minder O2 had en meer CO2. Fotorespiratie beperkte de schadelijke producten van
lichtreacties die opbouwen in de afwezigheid van de Calvincyclus. Fotorespiratie is een probleem op
warme, droge dagen want het kan tot 50% van de gefixeerde koolstof onttrekken.
C4 planten minimaliseren de kosten van fotorespiratie door CO 2 te incorporeren in een 4-koolstof stof.
Dit gebeurt door twee type cellen:
