Enzymen zijn eiwitten die de chemische reacties versnellen die nodig zijn voor al het leven op aarde - zowel planten als dieren - en veel van de enzymen zijn hetzelfde. Een van de taken van enzymen is om voedsel te verwerken en om te zetten in een vorm die energie kan leveren aan het organisme. Dieren halen hun voedsel uit wat ze eten, maar planten halen hun voedsel in een proces dat fotosynthese wordt genoemd - een proces waarin enzymen een sleutelrol spelen.

Hoe Enzymen werken

Elke chemische reactie vereist een kleine kick van energie om te beginnen. Die energie wordt de activeringsenergie genoemd. Enzymen brengen moleculen - de zogenaamde substraten - samen en verlagen de activeringsenergie van chemische reacties, waardoor chemische producten ontstaan. Enzymen verhogen de snelheid van chemische reacties met maar liefst vele miljoenen keren. Enzymen katalyseren, of bevorderen, chemische reacties, en ze zijn niet opgebruikt in de chemische reactie. Dat wil zeggen, zodra de producten uit het enzym zijn vrijgegeven, is het klaar om nieuwe substraten te accepteren en opnieuw te beginnen.

Fotosynthese

Fotosynthese is een reeks chemische en fysieke interacties die energie uit licht gebruikt om zes koolstofdioxidemoleculen en 12 watermoleculen om te zetten in één molecuul glucose, zes watermoleculen en zes zuurstofmoleculen. De stappen voor het oogsten van energie zijn lichtafhankelijk, terwijl de stappen die het glucosemolecuul opbouwen, lichtonafhankelijk zijn - dat wil zeggen dat ze zelfs in het donker kunnen plaatsvinden. Het hele proces omvat verschillende enzymen, maar twee zijn vooral belangrijk: ATPase en Rubisco.

De eerste fase van de lichtafhankelijke reactie vindt plaats wanneer een foton - een klein pakket van lichtenergie - wordt geabsorbeerd door chlorofyl . De energie wordt overgedragen langs een keten van naburige moleculen totdat deze naar een ander molecuul springt. Onderweg verplaatst de elektronenergie een aantal protonen van de ene kant van een membraan naar de andere.

ATP Synthase

Omdat de ingevangen lichtenergie wordt gebruikt om protonen over te brengen naar een zijde van een membraan binnenin de plantencel, de extra protonen creëren een elektrisch veld over het membraan. De kracht van het elektrische veld duwt de protonen terug naar de andere kant van het membraan, maar er is maar één manier over: via een enzym genaamd ATPase. ATPase is ingebouwd in het membraan, net als een draaistijl waarmee je kunt doorprikken terwijl het draait. De rotatie voegt energie toe aan een molecuul adenosinedifosfaat, door het adenosinedifosfaat, ADP, om te zetten in adenosinetrifosfaat, ATP. ATP is als een batterij voor de cel. Het bevat energie die de cel kan gebruiken om andere dingen te doen.

Rubisco

De "synthese" van "fotosynthese" is de opbouw van een suikermolecule uit koolstofdioxide en dat deel van de het proces wordt uitgevoerd door een ander enzym: ribulosebisfosfaatcarboxylase, vaak afgekort als rubisco. Rubisco combineert drie vijf-koolstofsuikermoleculen met drie koolstofdioxidemoleculen - die de plant uit de lucht haalt - om drie zes-koolstofmoleculen te maken. Verschillende ATP-moleculen geven hun energie aan de volgende stappen, die rubisco-producten omzetten in glucose en andere moleculen en een andere set van vijf-koolstofsuikers om helemaal opnieuw te beginnen. Dit proces wordt de Calvin-cyclus genoemd. Rubisco werkt langzaam, zoals enzymen, en maakt slechts ongeveer drie glucosemoleculen per seconde, dus planten hebben veel rubisco nodig. Sommige wetenschappers geloven dat rubisco het meest voorkomende eiwit is op aarde.