Fotosynthese is het proces waarbij planten, algen en sommige bacteriën en protisten voedsel produceren uit zonlicht en koolstofdioxide. Een derde belangrijk ingrediënt in dit proces is water. Elektronen worden van het watermolecuul ontdaan en breken het watermolecuul uiteen. De protonen (waterstofatomen zonder de elektronen) worden toegevoegd aan een proton-gradiënt die vervolgens wordt gebruikt om het energiemolecuul ATP te genereren. Het zuurstofatoom van een watermolecuul wordt gecombineerd met een ander zuurstofatoom van een ander watermolecuul en vrijgegeven als diatomeezuurstof (O2).

Fotosynthese

Het proces van fotosynthese kan in twee fasen worden verdeeld. De eerste fase van fotosynthese, vaak de lichtreacties genoemd omdat ze afhankelijk zijn van licht, genereert energie voor de latere fase van fotosynthese. De tweede fase van fotosynthese wordt vaak de donkere reacties genoemd en gebruikt de energie die is verzameld in de lichtreacties om kooldioxide in suikermoleculen vast te maken.

Chloroplasten

Fotosynthese in planten vindt plaats in gespecialiseerde structuren chloroplasten genoemd. Binnen de chloroplasten bevinden zich gestapelde membranen die thylakoidmembranen worden genoemd. De thylakoïde membranen omsluiten kleine ruimtes waardoor protonen aan één zijde van het membraan kunnen worden geconcentreerd. Deze protonen worden door de ontleding van watermoleculen in de ruimte ingepakt en door enzymen die de elektronen gebruiken die uit het fotosysteem vrijkomen om toe te voegen aan de proton-gradiënt. Deze proton-gradiënt kan vervolgens worden gebruikt om chemische energie te genereren.

Foto-systemen

Foto-systemen die zijn ingebed in de membranen bevatten huispigmenten die energie opvangen en elektronen energie geven. Terwijl de elektronen worden geactiveerd, worden ze doorgegeven aan membraanmoleculen die de proton-gradiënt creëren. De protonen stromen vervolgens terug over het membraan door een enzym genaamd ATP-synthase dat ATP, een energiemolecuul produceert.

Chlorofyl

Het hart van het fotosysteem is het pigmentchlorofyl. Terwijl andere pigmenten zoals carotenoïden en xanthofylen in het fotosysteem aanwezig zijn, is het chlorofyl dat het elektron levert dat wordt geactiveerd met de lichtenergie. Terwijl chlorofyl het elektron vrijmaakt om de proton-gradiënt te produceren, wordt het elektron vervangen door het ionencentrum van het chlorofyl. Het ionencentrum van het chlorofyl bindt zich aan water en verwijdert de elektronen uit het watermolecuul.

Chlorofyl-lichtproces

Als het licht chlorofyl bereikt, wordt een elektron vrijgegeven en vervangen. Vier elektronen worden geactiveerd en vrijgegeven om een ​​zuurstofmolecuul te vormen uit twee watermoleculen. De overblijvende waterstofionen (protonen) worden vrijgegeven in de protonengradiënt van het gebouw, terwijl de zuurstofatomen van de twee moleculen worden gecombineerd om diatomaire zuurstof te vormen en worden vrijgegeven uit het fotosysteem. Het is belangrijk op te merken dat het deze eerste stap is in de fotosynthese waar water wordt verbruikt en zuurstof wordt vrijgegeven en dit proces de aanwezigheid van licht vereist.