Fotosynthese is het proces waarbij planten koolstofdioxide omzetten in energierijke verbindingen zoals glucose, waarbij zuurstof als bijproduct vrijkomt. Dit proces vindt plaats in chloroplasten, gespecialiseerde organellen die in plantencellen voorkomen. Hier is een stapsgewijze uitleg van fotosynthese:

1. Lichtabsorptie :Chloroplasten bevatten een groen pigment genaamd chlorofyl. Wanneer zonlicht op chlorofylmoleculen valt, wordt de lichtenergie geabsorbeerd, waardoor de elektronen daarin worden opgewonden.

2. Lichtafhankelijke reacties :Deze reacties vinden plaats in de thylakoïdmembranen van chloroplasten en worden aangedreven door de geabsorbeerde lichtenergie.

- Fotosysteem II :De aangeslagen elektronen worden langs een elektronentransportketen geleid, waarbij ATP-moleculen (adenosinetrifosfaat) en NADPH (nicotinamide-adenine-dinucleotidefosfaat) worden gegenereerd, dit zijn energiedragermoleculen.

- Fotosysteem I :Extra lichtenergie wordt opgevangen en de elektronen van Photosystem II worden verder geactiveerd. Deze energie pompt waterstofionen (H+) door het thylakoïdmembraan, waardoor een gradiënt ontstaat.

3. Calvincyclus (lichtonafhankelijke reacties) :Deze reeks reacties vindt plaats in het stroma van chloroplasten. Het vereist niet direct lichtenergie, maar gebruikt de ATP en NADPH die worden geproduceerd tijdens de lichtafhankelijke reacties.

- Koolstoffixatie :Koolstofdioxide (CO2) uit de atmosfeer diffundeert in de chloroplast en wordt opgevangen door een molecuul genaamd ribulose 1,5-bisfosfaat (RuBP). Deze reactie wordt mogelijk gemaakt door een enzym genaamd ribulose-1,5-bisfosfaatcarboxylase/oxygenase (Rubisco). De resulterende verbinding met 6 koolstofatomen is onstabiel en splitst zich in twee moleculen 3-fosfoglyceraat (3-PGA).

- Reductie :ATP en NADPH geproduceerd tijdens de lichtafhankelijke reacties worden gebruikt om 3-PGA-moleculen om te zetten in glyceraldehyde-3-fosfaat (G3P). Sommige G3P-moleculen verlaten de Calvin-cyclus om te worden gebruikt bij de synthese van andere organische verbindingen zoals glucose, aminozuren en lipiden.

- Regeneratie van RuBP :De meeste G3P-moleculen worden gebruikt om RuBP te regenereren, waardoor de cyclus in stand wordt gehouden. Voor deze regeneratie is ATP nodig.

De ATP en NADPH die in de lichtafhankelijke reacties worden geproduceerd, leveren de energie en het reducerende vermogen die nodig zijn voor de Calvin-cyclus om koolstofdioxide om te zetten in suikers (G3P) en uiteindelijk in andere energierijke verbindingen.