Biologie voor majors I (Nederlands)

Identificeer de basiscomponenten en stappen van fotosynthese

De processen in alle organismen – van bacteriën tot mensen – vereisen energie. Om deze energie te krijgen, krijgen veel organismen toegang tot opgeslagen energie door te eten, dat wil zeggen door andere organismen op te nemen. Maar waar komt de opgeslagen energie in voedsel vandaan? Al deze energie is terug te voeren op fotosynthese.

Fotosynthese is essentieel voor al het leven op aarde; zowel planten als dieren zijn ervan afhankelijk. Het is het enige biologische proces dat energie kan opvangen die afkomstig is uit de ruimte (zonlicht) en deze kan omzetten in chemische verbindingen (koolhydraten) die elk organisme gebruikt om zijn metabolisme aan te drijven. Kort gezegd wordt de energie van zonlicht opgevangen en gebruikt om elektronen van energie te voorzien, die vervolgens worden opgeslagen in de covalente bindingen van suikermoleculen. Hoe lang houdbaar en stabiel zijn die covalente obligaties? De energie die tegenwoordig wordt gewonnen door het verbranden van steenkool en aardolieproducten vertegenwoordigt zonlichtenergie die ongeveer 300 miljoen jaar geleden werd opgevangen en opgeslagen door fotosynthese.

Planten, algen en een groep bacteriën die cyanobacteriën worden genoemd, zijn de enige organismen die dit kunnen fotosynthese uitvoeren (Figuur 1). Omdat ze licht gebruiken om hun eigen voedsel te produceren, worden ze foto-autotrofen genoemd (letterlijk zelfvoeders die licht gebruiken). Andere organismen, zoals dieren, schimmels en de meeste andere bacteriën, worden heterotrofen (andere voeders) genoemd, omdat ze voor hun energiebehoeften moeten vertrouwen op de suikers die door fotosynthetische organismen worden geproduceerd. Een derde zeer interessante groep bacteriën synthetiseert suikers, niet door de energie van zonlicht te gebruiken, maar door energie te halen uit anorganische chemische verbindingen; vandaar dat ze chemoautotrofen worden genoemd.

Figuur 2. Foto-autotrofen inclusief (a) planten, (b) algen, en (c) cyanobacteriën synthetiseren hun organische verbindingen via fotosynthese met behulp van zonlicht als energiebron. Cyanobacteriën en planktonalgen kunnen over enorme gebieden in water groeien en soms het oppervlak volledig bedekken. In een (d) diepzee-opening vangen chemoautotrofen, zoals deze (e) thermofiele bacteriën, energie op uit anorganische verbindingen om organische verbindingen te produceren. Het ecosysteem rond de ventilatieopeningen heeft een diverse reeks dieren, zoals buiswormen, kreeftachtigen en octopussen die energie ontlenen aan de bacteriën. (credit a: wijziging van werk door Steve Hillebrand, US Fish and Wildlife Service; credit b: wijziging van werk door “eutrophication & hypoxia” / Flickr; credit c: wijziging van werk door NASA; credit d: University of Washington, NOAA; credit e: wijziging van werk door Mark Amend, West Coast and Polar Regions Undersea Research Center, UAF, NOAA)

Figuur 2. De energie die is opgeslagen in koolhydraatmoleculen uit fotosynthese gaat door de voedselketen. Het roofdier dat deze herten eet, ontvangt een deel van de energie die is ontstaan in de fotosynthetische vegetatie die de herten consumeerden. (credit: wijziging van werk door Steve VanRiper, US Fish and Wildlife Service)

Het belang van fotosynthese is niet alleen dat het de energie van zonlicht kan opvangen. Een hagedis die op een koude dag zonnen, kan de energie van de zon gebruiken om op te warmen. Fotosynthese is van vitaal belang omdat het is geëvolueerd als een manier om de energie in zonnestraling (het “foto” -gedeelte) als hoogenergetische elektronen in de koolstof-koolstofbindingen van koolhydraatmoleculen (het “synthese” -gedeelte). Die koolhydraten zijn de energiebron die heterotrofen gebruiken om de synthese van ATP via ademhaling aan te drijven. Daarom drijft fotosynthese 99 procent van de ecosystemen op aarde aan. Wanneer een toproofdier, zoals een wolf, op een hert jaagt (Figuur 2), bevindt de wolf zich aan het einde van een energiepad dat gaande van kernreacties op het oppervlak van de zon naar licht, naar fotosynthese en naar vegetatie, naar herten, en ten slotte naar wolf.

Wat je leert doen

• Identificeer de reactanten en producten van fotosynthese
• Beschrijf de zichtbare en elektromagnetische lichtspectrums die van toepassing zijn op fotosynthese
• Beschrijf de lichtafhankelijke reacties die plaatsvinden tijdens fotosynthese
• Identificeer de lichtonafhankelijke reacties bij fotosynthese

Leeractiviteiten

De leeractiviteiten voor deze sectie omvatten het volgende:

• Een overzicht van fotosynthese
• Spectrums van licht
• Lichtafhankelijke reacties
• Lichtonafhankelijke reacties
• Fotosynthese
• Zelfcontrole: fotosynthese

Draag bij!

Verbeter deze paginaMeer informatie