Fotosynthese, het proces waarbij een organisme lichtenergie en koolstofdioxide omzet in koolhydraten en zuurstof, komt voor in alle groene planten evenals sommige schimmels en eencellige organismen. De meeste fotosynthese komt voor in pigmenten die chlorofyl worden genoemd. Fotosynthese gebruikt de energie van de zon, evenals kooldioxide en water uit de omgeving van de plant, om glucose te produceren. Fotosynthese produceert ook zuurstof als bijproduct. Bijna alle atmosferische zuurstof is het resultaat van fotosynthese uitgevoerd door fytoplankton in de oceaan. Fotosynthese bestaat uit twee hoofdfasen: de lichtreactie en de lichtonafhankelijke reactie.

Samengevatte reactie

Fotosynthese kan worden samengevat met de volgende vergelijking: 6 CO2 (kooldioxide) + 6 H2O (water ) + Energie = C6H12O6 (glucose) + 6 O2 (zuurstof). De koolstof uit koolstofdioxide combineert met waterstof en zuurstof uit water tot glucose, met zuurstof en water als bijproducten. Het proces omvat verschillende tussenstappen en vereist verschillende cellulaire machines om uit te voeren.

Aankoop van grondstoffen

Kooldioxide moet van de atmosfeer naar de chloroplasten van groene planten waar fotosynthese plaatsvindt, verplaatsen. Kooldioxide en water komen eencellige organismen en waterplanten binnen via eenvoudige diffusie. Landplanten hebben gespecialiseerde structuren, huidmondjes genaamd, die werken als minuscule kleppen om gassen in en uit de plant te laten komen. Water wordt via de wortels uit de grond in landplanten verplaatst en wordt getransporteerd door vaatweefsel. Licht wordt voornamelijk gevangen door de bladeren van planten, waarvan de vorm is geëvolueerd om zonne-energie op te nemen met een maximale efficiëntie in de verschillende omgeving van elke soort.

Lichtreactie

Tijdens de lichtreactie, lichtenergie wordt omgezet in chemische energie. Licht verdeelt de splitsing van watermoleculen in waterstof, zuurstof en vrije elektronen. De vrije elektronen worden gebruikt voor het laden van energiedragermoleculen zoals adenosinetrifosfaat, ook wel ATP genoemd, en nicotinamide-adenine-dinucleotide-fosfaat, ook wel NADP genoemd. Er zijn verschillende moleculaire routes waardoor lichtenergie wordt omgezet in chemische energie, waaronder cyclische fotofosforylering en niet-cyclische fotofosforylering.

Lichtonafhankelijke reactie

Tijdens de lichtonafhankelijke reactie, producten van de lichtreactie worden gebruikt om koolhydraten te vormen. Koolstofdioxide uit de atmosfeer wordt opgevangen en gebonden aan de waterstofcomponent van watermoleculen die tijdens de lichtreactie worden gesplitst, en een koolhydraat wordt gevormd door een proces dat de Calvin-cyclus wordt genoemd. Dit deel van de fotosynthese staat ook bekend als koolstoffixatie, een belangrijke factor om de koolstofdioxidegehalten stabiel te houden.

Glucose Transport en opslag

Glucose is oplosbaar in water en lost op in de interne vloeistoffen van de plant. Glucose wordt uit de bladeren gehaald en gedistribueerd naar de rest van de plant door diffusie in eenvoudige planten en door vasculaire weefsels in meer complexe planten. Glucose kan dan onmiddellijk worden gebruikt of worden opgeslagen. Planten bewaren wat zuurstof in hun weefsels voor later gebruik bij het metaboliseren van opgeslagen glucose door een chemisch proces vergelijkbaar met ademhaling van dieren. Planten moeten dus meer fotosynthetiseren dan dat ze ademen. Overtollige zuurstof wordt op dezelfde manier vrijgegeven als koolstofdioxide wordt opgenomen, door eenvoudige diffusie of door de huidmondjes van de plant