Fysiologie: Hoofdstuk 2.2: Herkomst van koolstofverbindingen
1. Fotosynthese
Het proces waarbij energie uit licht omgezet wordt in chemische bindingsenergie
Zonlicht
- 6 CO2 + 6 H2O 6 O2 + C6H12O6
Water m.b.v. licht wordt gesplitst in waterstof + zuurstof
Vrijgekomen H2 atomen gebruikt om met CO2 glucose te vormen
- Enkel chlorofylbevattende organismen + enkele bacteriën tot synthese in staat = autotroof
Niet-fotosynthetiserende organismen organische voedingsstoffen door groene planten
opgebouwd heterotroof
- Besluiten:
o Fotosynthese heeft plaats in plantendelen die chlorofyl bevatten
o Proces vergt lichtenergie
o Koolstofdioxide wordt verwerkt + zuurstofgas wordt gevormd
o Er worden energierijke, organische verbindingen (sachariden) gesynthetiseerd
2. Chemische processen op celniveau
- 1932: Amerikaan Robert Emerson + William Arnold
Experimenten met flitslicht
Fotosynthese in 2 chemische reacties
o Lichtafhankelijke (lichtreactie) gaat vrij snel
o Lichtonafhankelijke (donkerreactie)
- Donkerreactie ≠ uniek voor fotosynthese + hetzelfde in energiemetabolisme
- Lichtreactie = exclusief voor fotosynthese
Lichtenergie omgezet in ‘bewaarbare’ chemische vorm die op later tijdstip gebruikt kan
worden
- Absorptie van licht door fotosynthetisch pigment om effectief te zijn
Meeste pigmenten absorberen alleen licht van bepaalde golflengten
Golflengte tussen 400 en 700 nm
- Actiespectrum = wanneer relatieve fotosyntheseactiviteit in grafiek wordt uitgezet in functie van
de golflengte
- Absorptiespectrum = spectrum gevormd door licht dat door werkzame pigment geabsorbeerd
wordt
In ideaal geval komen deze overeen
- Fotosynthetische pigmenten:
o Chlorofyllen
o Carotenoïden
o Xanthofyllen
- Chlorofyl b, xantofyl + caroteen vangen lichtenergie
op en dragen ze over aan chlorofyl a
, A) Chloroplast en chlorofyl
- Chlorofyl + daarmee geassocieerde pigmenten in chloroplast
o Aantal chloroplasten in cel varieert
o Omgeven door dubbel membraan met differentiële permeabiliteit
o Buitenmembraan omsluit grote ruimte = stroma
o Binnenmembraan is sterk geplooid
o Instulpingen/thylakoïden dragen alle fotosynthetische pigmenten
- In thylakoïden transmembrane eiwitten
Eiwitten steken aan ene kant uit in inwendige van grana + aan andere kant in stroma
Betrokken bij overdracht van energie
- In speciale reactiecentra lichtenergie wordt omgezet in chemische vorm
In opeengepakte thylakoïden van grana
Klein deel van pigment
- Overige chlorofylmoleculen = antennechlorofyl + antennepigmenten
Kunnen licht absorberen maar zorgen niet voor omzetting van lichtenergie in chemische
energie
- Door opvangen + overdragen van lichtenergie vergroten antennepigmenten het rendement van
chloroplast
B) Lichtafhankelijke reacties (lichtreactie)
Lichtenergie wordt omgezet in chemische energie
2 samenwerkende deelreacties
- Voor elke deelreactie een eigen reactiecentrum
o Elk met specifiek maximaal absorptievermogen
o Pigmentsystemen: Fotosysteem I en Fotosysteem II
- Fotosysteem II
1) Moleculen die lichtenergie absorberen overgaan n energierijke/aangeslagen toestand
2) e- maken zich los van chlorofylmoleculen + worden overgedragen op acceptor
3) Elektronentekort van chlorofylmoleculen wordt gecompenseerd door elektronendonor
4) Elektronentekort wordt aangevuld door fotolyse van water
2 H2O 4 H+ + 4 e- + O2
1. Fotosynthese
Het proces waarbij energie uit licht omgezet wordt in chemische bindingsenergie
Zonlicht
- 6 CO2 + 6 H2O 6 O2 + C6H12O6
Water m.b.v. licht wordt gesplitst in waterstof + zuurstof
Vrijgekomen H2 atomen gebruikt om met CO2 glucose te vormen
- Enkel chlorofylbevattende organismen + enkele bacteriën tot synthese in staat = autotroof
Niet-fotosynthetiserende organismen organische voedingsstoffen door groene planten
opgebouwd heterotroof
- Besluiten:
o Fotosynthese heeft plaats in plantendelen die chlorofyl bevatten
o Proces vergt lichtenergie
o Koolstofdioxide wordt verwerkt + zuurstofgas wordt gevormd
o Er worden energierijke, organische verbindingen (sachariden) gesynthetiseerd
2. Chemische processen op celniveau
- 1932: Amerikaan Robert Emerson + William Arnold
Experimenten met flitslicht
Fotosynthese in 2 chemische reacties
o Lichtafhankelijke (lichtreactie) gaat vrij snel
o Lichtonafhankelijke (donkerreactie)
- Donkerreactie ≠ uniek voor fotosynthese + hetzelfde in energiemetabolisme
- Lichtreactie = exclusief voor fotosynthese
Lichtenergie omgezet in ‘bewaarbare’ chemische vorm die op later tijdstip gebruikt kan
worden
- Absorptie van licht door fotosynthetisch pigment om effectief te zijn
Meeste pigmenten absorberen alleen licht van bepaalde golflengten
Golflengte tussen 400 en 700 nm
- Actiespectrum = wanneer relatieve fotosyntheseactiviteit in grafiek wordt uitgezet in functie van
de golflengte
- Absorptiespectrum = spectrum gevormd door licht dat door werkzame pigment geabsorbeerd
wordt
In ideaal geval komen deze overeen
- Fotosynthetische pigmenten:
o Chlorofyllen
o Carotenoïden
o Xanthofyllen
- Chlorofyl b, xantofyl + caroteen vangen lichtenergie
op en dragen ze over aan chlorofyl a
, A) Chloroplast en chlorofyl
- Chlorofyl + daarmee geassocieerde pigmenten in chloroplast
o Aantal chloroplasten in cel varieert
o Omgeven door dubbel membraan met differentiële permeabiliteit
o Buitenmembraan omsluit grote ruimte = stroma
o Binnenmembraan is sterk geplooid
o Instulpingen/thylakoïden dragen alle fotosynthetische pigmenten
- In thylakoïden transmembrane eiwitten
Eiwitten steken aan ene kant uit in inwendige van grana + aan andere kant in stroma
Betrokken bij overdracht van energie
- In speciale reactiecentra lichtenergie wordt omgezet in chemische vorm
In opeengepakte thylakoïden van grana
Klein deel van pigment
- Overige chlorofylmoleculen = antennechlorofyl + antennepigmenten
Kunnen licht absorberen maar zorgen niet voor omzetting van lichtenergie in chemische
energie
- Door opvangen + overdragen van lichtenergie vergroten antennepigmenten het rendement van
chloroplast
B) Lichtafhankelijke reacties (lichtreactie)
Lichtenergie wordt omgezet in chemische energie
2 samenwerkende deelreacties
- Voor elke deelreactie een eigen reactiecentrum
o Elk met specifiek maximaal absorptievermogen
o Pigmentsystemen: Fotosysteem I en Fotosysteem II
- Fotosysteem II
1) Moleculen die lichtenergie absorberen overgaan n energierijke/aangeslagen toestand
2) e- maken zich los van chlorofylmoleculen + worden overgedragen op acceptor
3) Elektronentekort van chlorofylmoleculen wordt gecompenseerd door elektronendonor
4) Elektronentekort wordt aangevuld door fotolyse van water
2 H2O 4 H+ + 4 e- + O2
