Zonder zon bestaat weinig
Lichtenergie naar chemische energieBij fotosynthese wordt lichtenergie vastgelegd als potentiële chemische energie. Die chemische energie wordt in de eerste lichtafhankelijke stap, opgeslagen in ATP en NADPH (lichtreactie)
De energie van ATP en NADPH wordt benut om organische moleculen te maken (Calvin cyclus, ook wel donkerreactie genoemd), waarvan glucose de bekendste is.
fotosynthese 1Lichtafhankelijke reactie van de fotosynthese
Licht valt op een plant. Veel wordt teruggekaatst als groen licht. Dat komt doordat een plant veel chloroplasten heeft die groen licht terugkaatsen.
Chloroplasten absorberen vooral blauw en rood licht. Die kleuren zie je dus niet bij de meeste bladeren.
Uit wikipedia, tussen 500 en 600 is het groen
Als licht geabsorbeerd wordt, heeft dat gevolgen. Door de absorptie wordt een voorwerp warm en/of er vinden chemische reacties plaats.
Het licht wordt vooral geabsorbeerd door de groene chloroplasten ofwel bladgroenkorrels.
Deze worden dan ook warmer en hier vinden dan ook de chemische reacties plaats.
Opbouw chloroplast en functie
Een chloroplast bestaat uit een soort plasma, het stroma, met daarin stapels schijfjes, de thylakoiden. In de thylakoiden bevindt zich chlorofyl ofwel de groene kleurstof die het licht absorbeert.
Een thylakoide bestaat uit een dubbele vetzuurmembraan met daarin een ruimte, het lumen.
In het membraan bevinden zich enzymen, die de fotosynthese mogelijk maken, zoals cytochroom en NADP reductase.
Uit Wikipedia
Er bevinden zich nog meer pigmenten ofwel kleurstoffen in de thylakoiden zoals caroteen en xanthofyl. Ook zij absorberen licht en spelen een rol bij de lichtreactie.
Wat er allemaal gebeurt in de thylakoide
Pad 1
Door het licht komen er elektronen vrij uit chlorofyl. Dit bevindt zich in een verzameling kleurstoffen die samen fotosysteem 2 heten.
Vervolgens gaat er een stroompje van elektronen lopen.
Dat stroompje loopt over meerdere moleculen van de elektronentransportketen.
Het stroompje eindigt bij de opname van de elektronen door NADP+. Als NADP+ twee elektronen en twee H+ heeft opgenomen ontstaat NADPH,H+. Ook wel geschreven als NADPH en NADPH,H. Het elektrische stroompje zorgt er ook voor dat er ATP ontstaat. Dat gaat via een speciaal molecuul, het ATP synthase.
De elektronen die weg zijn uit het chlorofyl, worden aangevuld uit de splitsing van water. Daarbij ontstaat zuurstof en er ontstaan waterstofionen.
Deze splitsing van water gebeurt bij fotosysteem 2.
Pad 2
Het is ook mogelijk dat een elektron alleen een cirkel beschrijft en daarbij zorgt voor het ontstaan van ATP. Dat gaat ook via een speciaal molecuul, het ATP synthase. Er ontstaat dan geen NADPH.
Dit gebeurt alleen in fotosysteem 1.
Video
Bekijk ook de uitleg in de video, dat kan helpen bij het begrijpen van dit complexe proces.
fotosynthese 6vwo 2016 Details van lichtreactie en elektronentransportketen
De elektronentransportketen, ATP vorming en NADPH vorming in het thylakoide membraan
Thylakoide membraan/lumen/stroma, elektronentransportketen en ATP vorming
In het membraan van de thylakoide wordt water gesplitst (fotosysteem 2 PSII in de figuur). Bij die stap komt zuurstof vrij plus 4 elektronen. Enzymen leveren de elektronen aan fotosysteem 1 (PSI in de figuur). Fotosysteem 2 en 1 krijgen hun energie van licht en bestaan uit kleurstofmoleculen ofwel pigmenten zoals chlorofyl.
Deze stroom van elektronen heet de elektronentransportketen. Het einde van deze keten bestaat uit de vorming van NADPH.
Uiteindelijk ontstaan de moleculen NADPH en ATP.
Chemiosmose
De elektronentransportketen zorgt er onderweg voor dat er waterstofionen (ook protonen genoemd) van buiten (het stroma naar binnen (het lumen) het thylakoidmembraan worden getransporteerd (dat heet ook wel chemiosmose).
Als de waterstofionen terugkeren naar het stroma buiten de thylakoide, drijven ze de ATP pomp aan.
chemiosmose: Een verschil in H+ concentratie drijft een enzymcomplex aan, het ATP-synthase. Hierbij ontstaat dus de ATP.
Cyclische en niet cyclische ATP vorming ofwel fosforylering
De elektronenstroom kan eindigen in NADPH2. Dat heet de niet cyclische fotofosforylering.
De elektronenstroom kan echter ook van fotosysteem 1, terugvallen naar de fase tussen fotosysteem 2 en 1 in en verder naar fotosysteem 1 terugvallen.
Dan wordt geen NADPH,H+ gemaakt, maar wel ATP. Dat heet de cyclische foto fosforylering.
Weergave van de elektronenstroom (2e) van fotosysteem II naar NADPH (het enzymcomplex dat een elektron doorloopt voorafgaande aan P700).