Door Dr. David Warmflash
Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

Wat is fotosynthese?

Fotosynthese is het biologische proces dat lichtenergie omzet in chemische energie die is opgeslagen in de bindingen van moleculen, waardoor het leven op aarde in stand wordt gehouden. Het is het mechanisme dat zuurstof uit de lucht aanvult en het cellulaire metabolisme van planten, algen en veel bacteriën stimuleert.

Oxidatie en reductie in fotosynthese

In chemische termen wordt kooldioxide (CO₂) sterk geoxideerd, terwijl glucose (C₆H₁₂O₆) wordt gereduceerd. Tijdens de fotosynthese verminderen elektronen afkomstig uit zonlicht CO₂, waardoor de assemblage van glucose mogelijk wordt, een molecuul dat rijk is aan bruikbare energie. De elektronen die deze reductie aandrijven, vinden hun oorsprong in de lichtreacties, terwijl de feitelijke opbouw van glucose plaatsvindt in de donkerreacties (Calvin-cyclus).

De lichtreacties

De lichtreacties vinden plaats in de thylakoïdmembranen van chloroplasten, waar pigmenten zoals chlorofyl fotonen van de zon absorberen. Deze excitatie initieert een reeks gebeurtenissen:

• Fotosysteem II splitst watermoleculen, waarbij O₂ als bijproduct vrijkomt en elektronen worden geleverd.
• Deze elektronen reizen door de elektronentransportketen , waarbij protonen door het membraan worden gepompt en een protonaandrijfkracht wordt gegenereerd die ATP synthetiseert via ATP-synthase.
• Aan het einde van de keten reduceren elektronen NADP⁺ tot NADPH, een drager met hoge energie die reducerend vermogen levert aan de Calvin-cyclus.

Kortom, de lichtreacties zetten zonnefotonen om in twee belangrijke energiedragers – ATP en NADPH – terwijl tegelijkertijd zuurstof in de atmosfeer vrijkomt.

Van licht naar glucose:de donkere reacties

Tijdens de donkere reacties, ook wel de Calvin-cyclus genoemd, produceerden ATP en NADPH met kracht de fixatie van CO₂ in organische moleculen, waardoor uiteindelijk glucose ontstond. Deze cyclus vereist niet direct licht, maar is volledig afhankelijk van de producten van de lichtreacties.

Door deze twee onderling verbonden stadia te begrijpen, wordt duidelijk hoe planten en fotosynthetische organismen zichzelf in stand houden – en hoe de biosfeer van de aarde zuurstofrijk blijft.