Fotosynthese

Fotosynthese

Planten zijn in staat om organische suiker van anorganisch materiaal (kooldioxide en water) te maken.

Biologie

Trefwoorden

fotosynthese, lichte fase, donkere fase, chloroplast, katabole proces, autotróf, blad, licht, zonlicht, zuurstof, organisch materiaal, carbon dioxide, glucose, zonne energie, water, zuurstofproductie, koolstofvastlegging, binnenste membraan, Granum, thylakoid, matrix, Fotosysteem II, Fotosysteem I, fotosynthetische pigmenten, ATP, ATPase, elektronen transportketen, glycerinezuur-3-fosfaat, glyceraldehyde 3-fosfaat, ribulose-1,5-difosfaat, energieomzetting, cyclus, foton, atmosferische gassen, koolhydraat, Zon, metabolisme, plant, biochemie, Biologie, _javasolt

Gerelateerde items

Scènes

Het principe van fotosynthese

  • CO₂ - Het is een anorganisch molecuul, vanwaaruit de plant een organisch molecuul produceert, dat wil zeggen, suiker. Planten zijn autotrofe organismen; zij kunnen anorganische stoffen omzetten in organische substanties. Heterotrofe organismen (dieren en schimmels) zijn hier niet toe in staat.
  • O₂ - Het komt vrij als een bijproduct tijdens de fotosynthese. Op aarde wordt de zuurstof die nodig is voor heterotrofe organismen door fotosynthese geproduceerd.
  • licht - De deeltjes worden fotonen genoemd. Planten gebruiken de energie van fotonen om biologische suikers te produceren uit anorganische CO₂.
  • C₆H₁₂O₆ - Glucose (ook bekend als dextrose). Planten produceren het van kooldioxide onder toepassing van de energie van licht.
  • H₂O - De plant absorbeert het uit de grond. Tijdens de fotosynthese splitsen de moleculen in zuurstof, protonen (H+) en elektronen (e⁻).

Structuur van een blad

  • Vaatbundels: Xylem - Vervoert water en minerale zouten. Tijdens de fotosynthese, splitsen watermoleculen in zuurstof, protonen (H+) en elektronen (e⁻).
  • Vaatbundels: Phloem - Transporteert organische stoffen opgelost in water. Tijdens de fotosynthese worden de geproduceerde suikers getransporteerd naar andere delen van de plant door het floëem.
  • huidmondjes - CO₂, noodzakelijk voor de fotosynthese in het assimilatie weefsel komt het blad binnen via de huidmondjes. De geproduceerde zuurstof wordt er ook door vrijgelaten. Planten kunnen deze openingen sluiten om uitdroging door verdamping te voorkomen.
  • assimilatie weefsel - De cellen bevatten een groot aantal chloroplasten, waarin fotosynthese plaatsvindt. De bovenste laag bestaat uit verticale langwerpige cellen, terwijl de onderste laag een sponsachtige structuur heeft.
  • opperhuid - Bestaat uit een laag van cellen. De cellen (met uitzondering van de sluitcellen van huidmondjes) bevatten geen chloroplasten. Ze dient om de plant te beschermen en om contact te houden met de omgeving via de huidmondjes.

Fotosynthese

  • Vaatbundels: Xylem - Vervoert water en minerale zouten. Tijdens de fotosynthese, splitsen watermoleculen in zuurstof, protonen (H+) en elektronen (e⁻).
  • Vaatbundels: Phloem - Transporteert organische stoffen die zijn opgelost in water. Tijdens de fotosynthese worden de geproduceerde suikers getransporteerd naar andere delen van de plant door het floëem.
  • huidmondjes - CO₂, die noodzakelijk is voor de fotosynthese in het assimilatieweefsel, komt het blad binnen via de huidmondjes. De geproduceerde zuurstof word er ook door vrijgelaten. Planten kunnen deze openingen sluiten om uitdroging door verdamping te voorkomen.
  • bladmoes cel - Bevat een grote hoeveelheid chloroplasten, waarin fotosynthese plaatsvindt.
  • CO₂ - Het is een anorganisch molecuul, vanwaaruit de plant een organisch molecuul produceert, dat wil zeggen, suiker. Planten zijn autotrofe organismen; ze kunnen anorganische stoffen omzetten in organische substanties. Heterotrofe organismen (dieren en schimmels) zijn hier niet toe in staat.
  • O₂ - Het komt vrij als een bijproduct tijdens de fotosynthese. Op aarde wordt de zuurstof die nodig is voor heterotrofe organismen geproduceerd door fotosynthese.
  • licht - De deeltjes worden fotonen genoemd. Planten gebruiken de energie van fotonen om biologische suiker te produceren uit anorganische CO₂.
  • C₆H₁₂O₆ - Glucose (ook bekend als dextrose). Planten produceren het van kooldioxide met toepassing van de energie van licht.
  • H₂O - De plant absorbeert het uit de grond. Tijdens de fotosynthese, splitsen de moleculen in zuurstof, protonen (H +) en elektronen (e⁻).

Cel

  • Golgi-apparaat - Speelt een belangrijke rol bij het verwerken van eiwitten.
  • endoplasmatisch reticulum - Een complex, onderling verbonden netwerk van membraan blaasjes in de cel. Het speelt een belangrijke rol bij eiwitsynthese, eiwitbewerking, lipidesynthese en het afbreken van bepaalde stoffen.
  • blaasje - Stoffen in de cel worden getransporteerd verpakt in membraan bellen. Een soort blaasjes zijn de lysosomen, waarin bepaalde stoffen worden verteerd en er overtollige stoffen worden afgebroken.
  • cytoplasma
  • vacuole - Een luchtbel in de cel, gevuld met nucleair sap. Speelt een belangrijke rol bij het handhaven van interne hydrostatische druk of turgor in de cel, bij het opslaan van mineralen en het afvoeren van overtollig materiaal.
  • chloroplast - Hierin vindt fotosynthese plaats: de plant gebruikt van zonne-energie om suiker uit kooldioxide te produceren.
  • celwand - Bestaat uit cellulose en dient om de cellen te beschermen, om de vorm te behouden en om plantenweefsels stevig te maken.
  • kern - Bestaat uit chromatine, een combinatie van DNA en eiwitten. De cellen van dieren, planten en schimmels zijn eukaryoten, dat wil zeggen ze bevatten kernen. Prokaryotische cellen (bacteriën) hebben geen kernen, hun DNA bevindt zich in het cytoplasma.
  • celmembraan - Een lipide membraan dat de cel omsluit.
  • cytoskelet - Speelt een belangrijke rol in de positionering en beweging van blaasjes en organellen, en biedt dierlijke cellen - die geen celwanden hebben - structuur en vorm.
  • mitochondria - De krachtcentrale van de cel: produceert ATP door het afbreken van organische moleculen. ATP is het molecuul van de energieoverdracht van cellen.

Lichte fase

  • chloroplast - Hier vindt fotosynthese (de productie van glucose uit koolstofdioxide, met behulp van zonne-energie) plaats. Het heeft een dubbel membraan; het interne membraan bevat de enzymen die nodig zijn voor fotosynthese.
  • intern membraan - Thylakoid schijven worden gevormd door de invaginatie (of invouwen) van dit membraan. Ze bevatten de belangrijkste enzymen van de lichte fase van de fotosynthese. Op elkaar gestapelde thylakoidschijven vormen zogenaamde 'grana'.
  • granum
  • thylakoid
  • matrix
  • thylakoid membraan - Bevat de belangrijkste enzymen van de lichtfase van de fotosynthese.
  • thylakoid ruimte (lumen)
  • fotosysteem II - Het bestaat uit proteïnen en lichtabsorberende pigmenten. De maximale absorptie is 680 nm. De pigmenten zijn chlorofyl a, chlorofyl b en xanthophyl. Het centrale pigment in zijn reactiecentrum is chlorofyl a. Wanneer chlorofyl a een foton absorbeert komt het in een opgewonden toestand en geeft het een elektron af, die het elektronentransportsysteem binnenkomt.
  • fotosysteem I - Bestaat uit proteïnen en lichtabsorberende pigmenten. De maximale absorptie ervan is 700 nm. De pigmenten zijn chlorofyl a, chlorofyl b en caroteen. Het centrale pigment in zijn reactiecentrum is chlorofyl a. Wanneer chlorofyl a een foton absorbeert komt het in een opgewonden toestand en laat het een elektron vrij. Het fotosysteem II vervangt dit elektron het met eentje uit het elektronentransportketen.
  • e⁻
  • H₂O - De plant absorbeert het uit de grond. Tijdens de fotosynthese splitsen de moleculen in zuurstof, protonen (H+) en elektronen (e⁻).
  • O
  • H⁺
  • O₂ - Komt vrij als een bijproduct tijdens de fotosynthese. Op aarde wordt de zuurstof die nodig is voor heterotrofe organismen geproduceerd door fotosynthese.
  • PQ - Plastoquinone. Transporteert de vrijgegeven elektronen door het fotosysteem II naar het cytochroom complex.
  • cyt - Cytochroom complex. Er zitten ijzerhoudende eiwitten in. Het neemt elektronen op van het PQ complex en brengt deze naar de plastocyanine. Ondertussen pompt het hydride-ionen door het membraan in het thylakoid lumen.
  • PC - Plastocyanine. Neemt elektronen van het cytochroom-complex op en brengt ze over naar fotosysteem I.
  • Fd - Ferredoxine. neemt elektronen op van het fotosysteem I en brengt ze naar het FNR molecuul.
  • FNR - Ferredoxine NADP reductase. Vervoert elektronen tussen de ferredoxinepromotor en NADP, dat wil zeggen dat het de NADP vermindert.
  • fosfaat
  • ADP
  • ATP - Wordt gevormd door ADP en fosfaat samen te voegen. Het is het belangrijkste energievoorziening molecuul van de cellen. Organische suiker wordt vervaardigd uit anorganische kooldioxide middels ATP.
  • NADP - Wordt gereduceerd tot NADPH door het accepteren van een elektron (e⁻) van het FNR en een proton (H +) die door de ATPase gaat.
  • NADPH
  • ATPase - Enzymeiwit dat ATP produceert. De protonen (H+ ionen) passeren door de binnenzijde van het thylakoidmembraan naar de buitenzijde door de ATPase. De protonen gaan van binnen naar buiten door de hoge protonconcentratie en de overtollige positieve lading. Terwijl ze door de ATPase gaan, komt energie vrij die wordt gebruikt bij de productie van ATP.
  • elektronen transportketen - De elektronen (e⁻) opgewonden door het fotosysteem II migreren naar het fotosysteem I via de elektronentransportketen. Ondertussen passeren protonen door het membraan en hopen zich op in de thylakoid.
  • drijfveer H+ -ionen

Donkere fase

  • ATP
  • ADP
  • NADPH
  • NADP
  • 5C - Een suikermolecuul dat 5 koolstof moleculen bevat (pentose bisfosfaat).
  • CO₂ - Kooldioxide is een anorganisch molecuul, vanwaaruit de plant een organisch molecuul produceert, dat wil zeggen, suiker. Het verhoogt het aantal koolstofatomen van pentose. Het enzym dat koolstof fixatie katalyseert (RuBisCo) is het belangrijkste enzym van donkere reacties.
  • 3C
  • 3C - Een molecuul dat 3 koolstofatomen bevat (glyceraldehyde 3-fosfaat).
  • 6C (Glucose) - Het product van fotosynthese wordt gevormd uit een vijf-koolstof suiker molecuul en een anorganisch kooldioxidemolecule die 1 koolstofatoom bevat. De plant gebruikt glucose in de verdere stofwisselingsprocessen voor zetmeelsynthese of hun verteringsprocessen voor de productie van ATP.
  • CO₂ fixatie, vorming van glycerinezuur-3-fosfaat - De belangrijkste reactie van de donkere fase. Hier wordt de anorganische kooldioxide opgenomen in het organische suiker molecuul. De essentie van autotrofe processen is dat organische stoffen worden gevormd uit anorganisch materiaal. Het aantal koolstofatomen per molecuul neemt toe van 5 naar 6; het resultaat van deze reactie is twee drie-koolstofatomen glycerinezuur-3-fosfaat moleculen. De katalysator van deze reactie is het RuBisCO enzym.
  • Vorming van glycerinezuur-1,3-difosfaat - Het drie koolstofatomen glycerinezuur-3-fosfaat molecuul wordt omgezet in een glycerinezuur-1,3-difosfaatmolecuul via ATP.
  • Vorming van glycerinezuur-3-difosfaat - De drie koolstofatomen glycerinezuur-1,3-difosfaat molecuul wordt ook omgezet in een drie-koolstof glyceraldehyde 3-fosfaat molecuul. Het reactiemengsel gebruikt NADPH; het molecuul laat anorganisch fosfaat vrij. (voor de eenvoud wordt dit niet weergegeven in de animatie)
  • Afgifte van glyceraldehyde-3-fosfaat uit de cyclus - Een van de zes glyceraldehyde-3-fosfaat moleculen komt vrij uit de cyclus en wordt door de cel gebruikt bij de vorming van glucose.
  • Vorming van ribulose-1,5-difosfaat - Drie koolstofatomen glyceraldehyde-3-fosfaat moleculen worden omgezet in een vijf-koolstof ribulose-1,5-difosfaat (een pentose-bisfosfaat) in meerdere stappen, bij reacties gekatalyseerd door enzymen, met behulp van ATP. Deze fase wordt ook wel de ribulose-1,5-bisfosfaat regeneratie genoemd. De cyclus begint weer helemaal opnieuw.

Kunstmatig blad

  • nitridehalfgeleider - Het is een goedkoop vaak gebruikt halfgeleidermateriaal. Het verdeelt watermoleculen met behulp van de energie van het licht, dat is het equivalent van de lichte fase van de fotosynthese.
  • metaalkatalysator - Katalyseert de reductie van kooldioxide, die overeenkomt met de donkere fase van fotosynthese. Produceert organisch materiaal (mierenzuur) uit kooldioxide.
  • H₂O
  • O₂
  • H⁺
  • e⁻
  • CO₂
  • HCOOH (mierenzuur)

Animatie

Gesproken tekst

Tijdens de fotosynthese produceren planten organisch materiaal, genaamd glucose, uit anorganisch materiaal, genaamd kooldioxide, waarbij ze gebruikmaken van lichtenergie. Tijdens dit proces wordt ook Zuurstof gevormd.

Fotosynthese vindt plaats in de groene delen van planten, dat wil zeggen in de bladeren en vaak in de zachte steel. De groene kleur van planten is een gevolg van de grote hoeveelheid van chloroplasten in de cellen van het assimilatieweefsel. De chloroplasten zijn verantwoordelijk voor de fotosynthese.

Chloroplasten hebben een dubbele membraan. Het interne membraan vormt de schijfachtige thylakoiden, die op hun beurt gestapelde membraneuze structuren vormen, genaamd grana. Het thylakoidmembraan bevat de belangrijkste enzymen voor de lichte fase van de fotosynthese.

De belangrijkste hiervan zijn de beide fotosystemen en elektronentransportketen daartussen.

De fotosystemen bevatten eiwitgebonden, lichtabsorberende pigmenten, waarvan de belangrijkste chlorofyl is.

De centrale chlorofyl-a moleculen van fotosysteem II worden opgewonden door fotonen en maken elektronen vrij, die in het elektronen-transportsysteem terechtkomen.

Het geoxideerde, elektron-deficiënte chlorofyl vervangen de ontbrekende elektronen uit de watermoleculen, dat wil zeggen, ze splitsen water. De zuurstofatomen in watermoleculen gaan een verbinding aan en vormen op deze manier moleculaire zuurstof, terwijl protonen zich ophopen in het membraan.

Het eerste element van de elektronentransportketen is plastoquinone, dat de elektronen doorgeeft ​​aan het cytochroom complex. Cytochroom is een ​​ijzerhoudend eiwit dat elektronen doorgeeft ​​aan de plastocyaninepromotor terwijl het meer protonen pompt in de thylakoid lumen.

De elektronen worden overgebracht naar fotosysteem I van de elektronen transportketen. De centrale chlorofylmolecule van fotosysteem I heeft een tekort aan elektronen, omdat het eerder elektronen heeft afgegeven door het contact met de fotonen. De elektronen worden vervolgens getransporteerd naar de ferredoxine NADP reductase door ferredoxine moleculen.

In de lichte fase hopen protonen zich op aan de binnenzijde. Dit wil zeggen dat de protonconcentratie van de thylakoid lumen toeneemt en dus positief geladen wordt. Dit zorgt voor een naar buiten drijvende kracht. Protonen kunnen naar buiten door de ATPase, terwijl er energie vrijkomt, omdat het systeem vanuit een hogere energietoestand in een lagere energietoestand terechtkomt door de egalisatie van lading en concentratie. De vrijkomende energie wordt gebruikt voor de productie van ATP. De vrijgekomen protonen en elektronen worden opgenomen door de NADP, welke wordt omgezet in NADPH.

Kortom, de energie van de fotonen veroorzaakt een ongelijke verdeling van protonen. Hierdoor ontstaat een aandrijvende kracht, die gebruikt wordt voor de productie van ATP.

Voor de reacties van de donkere fase is geen licht nodig. In deze fase wordt koolstofdioxide opgenomen in een organische verbinding met toepassing van de energie van het ATP en de waterstofionen van het NADPH die al geproduceerd zijn in de lichte fase.

Neem bijvoorbeeld 3 vijf-koolstof suikermoleculen. Deze hebben 15 koolstofatomen in totaal. Een enzymeiwit bevat 1 koolstofdioxidemolecule in elk suikermolecuul, terwijl de producten splitsen en er 6 drie koolstofatomen moleculen worden gevormd, met in totaal 18 koolstofatomen. Door 1 NADPH en 1 ATP te gebruiken per molecuul, worden er vervolgens 6 glyceraldehyde 3-fosfaat moleculen gevormd. Eén van deze stopt de cyclus, terwijl de anderen weer terugveranderen in 3 vijf-koolstof suikermoleculen met behulp van 3 ATP's, waarna de cyclus weer overnieuw begint. Dat wil zeggen, door gebruik van ATP en NADPH geproduceerd in de lichte fase wordt er 1 drie-koolstofatomen molecuul geproduceerd in deze cyclus. Twee cyclussen produceren 2 drie-koolstofatomen moleculen die zich hechten en een zes-koolstof glucosemolecuul vormen. De plant gebruikt glucose in de verdere stofwisselingsprocessen voor zetmeelsynthese of voor zijn digestieve processen om ATP te produceren.

Er zijn experimenten uitgevoerd met het doel om kunstmatige systemen te creëren die fotosynthese nabootsen. In een kunstmatig blad vinden de lichtreacties en de donkere reacties plaats in twee afzonderlijke vaten. De lichtreacties vinden plaats in een nitride halfgeleider, die water ontleedt bij blootstelling aan licht. Zuurstof komt vrij in de vorm van bellen, terwijl protonen en elektronen worden overgebracht naar het andere vat, waarbij deze laatste wordt doorgeleid via een geleidende draad. Dit vat is de plaats van de donkere reactie. Hier wordt een metaalkatalysator gebruikt om mierenzuur te produceren uit kooldioxide en water. Dit systeem maakt het mogelijk om energie uit zonlicht te gebruiken, en dit kan ook nuttig zijn bij het verminderen van het kooldioxidegehalte van de atmosfeer, wat kan bijdragen aan het verminderen van het broeikaseffect en dus de opwarming van de aarde.

Gerelateerde items

Bladgroen

Chlorofyl is een lichtgevoelig groen pigment in planten. Het absorbeert lichtenergie en speelt dus een belangrijke rol in de fotosynthese.

Dierlijke en plantaardige cellen, organellen

Eukaryotische cellen bevatten talrijke organellen.

Het broeikaseffect

Het broeikaseffect wordt versterkt door menselijke activiteit en leidt tot opwarming van de aarde.

Zuurstofcyclus

De zuurstofcyclus toont de beweging van zuurstof in zijn drie voornaamste reservoirs.

De functie van enzymen

Enzymen zijn eiwitmoleculen die biochemische reacties katalyseren. De functie van deze enzymen kan gereguleerd worden.

Luchtvervuiling

Deze animatie toont de belangrijkste oorzaken van luchtverontreiniging: Agrarische, industriële en stedelijke luchtvervuiling.

Types transport

Deze animatie toont de actieve en passieve transportprocessen tussen celmembranen.

ADP, ATP

ATP is de belangrijkste bron van energie voor cellen.

Bloem

De animatie laat de opbouw van een typische bloem zien.

De structuur van een blad

De animatie toont de belangrijkste bladtypen en de verschillen tussen de bladeren van een- en tweezaadlobbige planten aan.

De Zon

De diameter van de Zon is ongeveer 109 keer die van de Aarde. Hij bestaat voor het grootste deel uit waterstof.

Grote amoeba

Een heterotrofe protist die in zoet water voorkomt. De vorm ervan verandert voortdurend.

Koolstofkringloop

Tijdens de fotosynthese bindt koolstof zich tijdens de fotosynthese in organische stoffen, terwijl het tijdens de ademhaling wordt afgegeven.

Niche

In de ecologie wordt de term niche gebruikt om de manier van leven van een soort te beschrijven.

Ontbossing

Ontbossing heeft een negatief effect op het milieu.

Oppervlaktespanning

Oppervlaktespanning is de eigenschap van een vloeistof waarbij het de kleinst mogelijke oppervlakte aanneemt.

Vegetatieve plantenorganen

Deze organen zijn van vitaal belang voor de overleving en ontwikkeling van planten.

Zaden en kiemen

Eenzaadlobbige planten ontkiemen met slechts één kiemblad, terwijl tweezaadlobbige planten twee kiembladen hebben.

Zuurstof (O₂) (intermediair)

Het meest voorkomende element van de Aarde dat essentieel is voor het leven.

Euglena viridis

Een eencellige die in zoetwater leeft. Ze kan zowel autotroof als heterotroof functioneren.

Vergelijking van eenzaadlobbige en tweezaadlobbige planten

De eenzaadlobbige en tweezaadlobbige planten zijn de twee grote groepen angiospermen.

Added to your cart.