Planten biologie en ecologie - Deel 1
HC2 Waarom is de fotosynthese snelheid zoveel lager dan verwacht?
1. Netto fotosynthese = CO2-fixatie - donkerrespiratie - fotorespiratie
2. Er is te weinig licht en niet elke kleur licht wordt gebruikt
3. Licht limitatie
a. Quantum yield: hellingshoek van het lineaire deel van de licht respons curve:
hoeveel extra CO2 je kan fixeren per eenheid toename van fotonen
b. Lichtcompensatiepunt: hoeveelheid licht waarbij fotosynthese quitte speelt
met de ademhaling, bij meer licht levert dit extra energie op
4. CO2 voorziening
a. CO2 Compensatie Punt: Hoeveelheid CO2 waarbij de fotosynthese gelijk is
aan de ademhaling
b. De externe CO2 concentratie hoeft
niet gelijk te zijn aan de concentratie
in het blad aangezien
gasuitwisseling niet makkelijk gaat
5. Fotorespiratie
a. Rubisco is twee enzymen in een, hij
kan een carboxylatie reactie
faciliteren: RUBP + CO2 > 2 C3
Maar hij kan ook een oxygenatie
reactie faciliteren: RUBP + O2 > 1 C3
+ 1 C2
Doordat er veel meer zuurstof in de lucht zit zal de oxygenatie reactie vaker
plaatsvinden, waardoor er een C2 en een C3 molecuul ontstaan, waarvan de
C2 verloren zal gaan. Hierdoor gaan er koolstof verbindingen verloren in
plaats van dat ze gewonnen worden: het tegenovergestelde van de
fotosynthese. Daarom gebeurt het volgende: 2 C2 + ATP > 1 C3 + CO2
Hierdoor verliest hij dus wel energie, maar dus geen koolstof. Deze laatste
reactie wordt de fotorespiratie genoemd.
b. De kans op een oxygenatie reactie is ongeveer ⅓
6. Morfologie en fysiologische variatie - laag en hoge licht bladeren
1
, a. Bladeren onder hoog licht gevormd zijn dik en hebben veel chloroplasten
i. Er zijn veel fotonen voor de chloroplasten om op te vangen, dus is het
voordelig om veel chloroplasten te hebben
b. Bladeren onder laag licht gevormd zijn dun en hebben weinig chloroplasten
i. Er zijn weinig fotonen voor de chloroplasten om op te vangen
waardoor het alleen maar extra energie kost om dik te zijn
c. Het laag licht blad heeft een lager Lichtcompensatiepunt doordat deze ook
minder te onderhouden heeft en dus minder fotosynthese nodig heeft om dit
te compenseren
d. Bladeren hebben veel plaatsen waar licht in kan vallen en weinig
reactiecentra, zodat ze zoveel mogelijk licht op kunnen vangen
Opvallende planten uit droge en warme omgevingen:
C4 planten
- C3 planten zijn planten waarbij het eerste
stabiele product uit de Calvin-cyclus na
koolstofdioxide fixatie een C3 verbinding is
(glyceraldehyde 3 fosfaat), bij C4 planten is dit
een C4 verbinding
- Deze C4 plant is bij een lage CO2 concentratie
veel efficiënter dan een C3 plant, dit doordat
er in deze plant geen fotorespiratie optreedt
- Ook de quantum yield is in C4 planten niet
gevoelig voor zuurstof
Blad anatomy (Kranz anatomie)
- In C4 planten zie je om de vaatbundel heel dikke
cellen (vaatbundel begeleidende cellen/bundel
sheath cellen) met chloroplasten
C4 plant (scheiding in ruimte):
CO2 komt binnen via de stomata in een mesophyll cel
- CO2 + PEP(phosphoenolpyruvate) > OAA
(oxaalazijnzuur)
- OAA + NADPH > Malaat (een zuur)
Hierna gaat het malaat via plasmodesmata
naar een bundle sheath cel
- Malaat > CO2 + NADPH + Pyr
- CO2 > Calvin cyclus
Pyruvaat wordt terug getransporteerd naar
mesophyll cellen
- Pyr + 2 ATP > PEP
Hierdoor vindt de calvin cyclus alleen nog in
de bundle sheath cellen plaats, waar zo’n
hoge concentratie malaat wordt opgebouwd
dat er geen oxygenatie meer plaats kan
vinden door de hoge koolstofdioxide
2
HC2 Waarom is de fotosynthese snelheid zoveel lager dan verwacht?
1. Netto fotosynthese = CO2-fixatie - donkerrespiratie - fotorespiratie
2. Er is te weinig licht en niet elke kleur licht wordt gebruikt
3. Licht limitatie
a. Quantum yield: hellingshoek van het lineaire deel van de licht respons curve:
hoeveel extra CO2 je kan fixeren per eenheid toename van fotonen
b. Lichtcompensatiepunt: hoeveelheid licht waarbij fotosynthese quitte speelt
met de ademhaling, bij meer licht levert dit extra energie op
4. CO2 voorziening
a. CO2 Compensatie Punt: Hoeveelheid CO2 waarbij de fotosynthese gelijk is
aan de ademhaling
b. De externe CO2 concentratie hoeft
niet gelijk te zijn aan de concentratie
in het blad aangezien
gasuitwisseling niet makkelijk gaat
5. Fotorespiratie
a. Rubisco is twee enzymen in een, hij
kan een carboxylatie reactie
faciliteren: RUBP + CO2 > 2 C3
Maar hij kan ook een oxygenatie
reactie faciliteren: RUBP + O2 > 1 C3
+ 1 C2
Doordat er veel meer zuurstof in de lucht zit zal de oxygenatie reactie vaker
plaatsvinden, waardoor er een C2 en een C3 molecuul ontstaan, waarvan de
C2 verloren zal gaan. Hierdoor gaan er koolstof verbindingen verloren in
plaats van dat ze gewonnen worden: het tegenovergestelde van de
fotosynthese. Daarom gebeurt het volgende: 2 C2 + ATP > 1 C3 + CO2
Hierdoor verliest hij dus wel energie, maar dus geen koolstof. Deze laatste
reactie wordt de fotorespiratie genoemd.
b. De kans op een oxygenatie reactie is ongeveer ⅓
6. Morfologie en fysiologische variatie - laag en hoge licht bladeren
1
, a. Bladeren onder hoog licht gevormd zijn dik en hebben veel chloroplasten
i. Er zijn veel fotonen voor de chloroplasten om op te vangen, dus is het
voordelig om veel chloroplasten te hebben
b. Bladeren onder laag licht gevormd zijn dun en hebben weinig chloroplasten
i. Er zijn weinig fotonen voor de chloroplasten om op te vangen
waardoor het alleen maar extra energie kost om dik te zijn
c. Het laag licht blad heeft een lager Lichtcompensatiepunt doordat deze ook
minder te onderhouden heeft en dus minder fotosynthese nodig heeft om dit
te compenseren
d. Bladeren hebben veel plaatsen waar licht in kan vallen en weinig
reactiecentra, zodat ze zoveel mogelijk licht op kunnen vangen
Opvallende planten uit droge en warme omgevingen:
C4 planten
- C3 planten zijn planten waarbij het eerste
stabiele product uit de Calvin-cyclus na
koolstofdioxide fixatie een C3 verbinding is
(glyceraldehyde 3 fosfaat), bij C4 planten is dit
een C4 verbinding
- Deze C4 plant is bij een lage CO2 concentratie
veel efficiënter dan een C3 plant, dit doordat
er in deze plant geen fotorespiratie optreedt
- Ook de quantum yield is in C4 planten niet
gevoelig voor zuurstof
Blad anatomy (Kranz anatomie)
- In C4 planten zie je om de vaatbundel heel dikke
cellen (vaatbundel begeleidende cellen/bundel
sheath cellen) met chloroplasten
C4 plant (scheiding in ruimte):
CO2 komt binnen via de stomata in een mesophyll cel
- CO2 + PEP(phosphoenolpyruvate) > OAA
(oxaalazijnzuur)
- OAA + NADPH > Malaat (een zuur)
Hierna gaat het malaat via plasmodesmata
naar een bundle sheath cel
- Malaat > CO2 + NADPH + Pyr
- CO2 > Calvin cyclus
Pyruvaat wordt terug getransporteerd naar
mesophyll cellen
- Pyr + 2 ATP > PEP
Hierdoor vindt de calvin cyclus alleen nog in
de bundle sheath cellen plaats, waar zo’n
hoge concentratie malaat wordt opgebouwd
dat er geen oxygenatie meer plaats kan
vinden door de hoge koolstofdioxide
2
