Fotosyntese
Fra Wikipedia, den frie encyklopedi
Fotosyntesen er en biokjemisk prosess der lysenergi blir omdannet til kjemisk energi. Ordet kommer av de greske ordene photos, som betyr lys og synthesis, som betyr å sette sammen. Energien fra sollyset blir brukt til å omdanne karbondioksid (CO2) og vann (H2O) til glukose (C6H12O6) og oksygen (O2). Fotosyntesen blir vanligvis forbundet med grønne planter og alger, men også enkelte bakterier kan utføre fotosyntese. En organisme som kan utføre fotosyntese blir ofte referert til som fotoautotrof.
Innhold |
[rediger] Oversikt
Fotosyntesen i planter er en komplisert samling reaksjoner som forbruker vann og karbondioksid, og ender opp med glukose og oksygen som produkter. Hele prosessen kan deles inn i to deler: fotodelen (lysavhengig) og syntesedelen (lysuavhengig - også kalt Calvin-syklusen). I fotodelen (ofte kalt lysreaksjonenene) blir lys (fotoner) absorbert av klorofyll organisert i fotosystemer i tylakoidmembranen. Energien som fanges opp blir brukt til å danne ATP, NADPH og oksygen. Oksygen er et biprodukt og diffunderer ut på undersiden av bladet. ATP og NADPH blir brukt i syntesedelen (Calvinsyklusen), som også blir referert til som mørkereaksjonene, til å danne glukose. Dette er en misledende betegnelse av syntesedelen, siden den til tross for navnet ikke foregår i mørket. En meget forenklet, balansert reaksjonsligning er:
6CO2 + 6H2O + lysenergi → C6H12O6 + 6O2
[rediger] Fotodelen (den lysavhengige delen)
Fotodelen foregår i kloroplastene i tylakoidmembranen som skiller stroma fra innsiden av tylakoiden ([lumen]). Prosessen starter når fotoner absorberes av fotosystem II som er et proteinkompleks forankret i thylakoidmembranen. I et fotosystem består av pigmenter, som klorofyll og betakaroten, organisert i en antennestruktur for bedre å kunne absorbere det innkommende lyset. Når fotoner treffer pigmentmolekylene slår de elektroner ut i et høyere energinivå, elektronene blir eksitert. Når elektronene vender tilbake til grunntilstanden avgis det energi som fanges opp av et annet pigment i nærheten. Denne energien går fra pigmenter som absorberer lys med korte bølgelengder til pigmenter som absorberer lys med lengre bølgelengder, inntil fotosystemets reaksjonssenter nås. Fotosystemets reaksjonssenter er en samling klorofyll a. Det sentrale klorofyll a-molekylet absorberer lys med bølgelengde opptil 680 nm (i fotosystem II), og reaksjonssenteret kalles derfor P680. Klorofyll a-molekylet blir oksidert og ett elektron blir sendt gjennom en elektrontransportkjede. Fotosystem II, som nå mangler ett elektron, får tilført elektroner kontinuerlig fra vann (så lenge det er sollys til stedet), som oksideres av et vannsplittingskompleks:
H2O → 2e- + 2H+ + ½ O2
Elektronet i det sentrale klorofyllmolekylet i P680 blir eksitert, og før det rekker å falle tilbake i sitt opprinnelige skall, blir elektronet overført til en elektronmottager (A)
Klorofyll-a + A -> Klorofyll-a+ + A-
Elektrontransporten skyldes en rekke redoksreaksjoner som jeg ikke skal gå nøyere inn på. Når elektronene fraktes til et protein i tylakoidmembranen, kalt Plastokinon (PQ), blir H+ bundet til PQ, og mens elektronene fraktes til Cytokromkomplekset blir H+ fraktet inn i lumen. Dette bidrar til en protongradient som forårsaker produksjon av ATP (se nedenfor). Elektrontransporten fortsetter til PC (Plastocyanin) og videre til Fotosystem I. Nå fungerer disse elektronene som en etterfyller av elektroner som blir eksitert av det sentrale klorofyll-a-molekylet i fotosystem I (FS I). Fotosystem I sitt reaksjonssenter eksiterer elektroner ved en bølgelengde opptil 700 nm, og blir derfor kalt P700.
Nå blir elektroner sendt til Fd (ferredoksin) og deretter til et enzym som katalyserer dannelsen av NADPH (NADH+-reduktase)
NADP+ + 2H+ -> NADPH + H+
Ved en overbelastning av elektrontransportkjeden i kloroplasten kan man få skader i proteinene i membranen, dette kalles fotoinhibering.
Energien fra elektronene som beveger seg mellom fotosystem II og I blir brukt til å pumpe H+ inn i thylakoiden. Dette, sammen med spaltingen av vann, skaper en kjemiosmotisk gradient over membranen. Det vil derfor være et overskudd av H+ i Lumen i forhold til Stroma. Denne protongradienten gjør at H+ kan diffundere ut av thylakoiden gjennom et proteinkompleks, kalt ATP syntase. ATP syntase utnytter strømmen av H+ til å omdanne ADP + Pi til ATP og vil fortsette så lenge det er en protongradient over thylakoidmembranen.
ATP syntase er et stort proteinkompleks som ligger i membranen. På den delen som stikker ut mot stroma er det en topp bestående av 3 α-proteiner og 3 β-proteiner (enzymer). Det er på β-enzymene selve syntesen av ATP skjer. For hver H+ som diffunderer ut av thylakoiden vil β-enzymene alternere mellom 3 former: L-form(Loose): Her binder ADP + Pi seg løst til enzymet T-form(Tight): Her skjer sammenkoblingen. ADP + Pi → ATP O-form(Open): ATP slippes ut (For hvert ATP molekyl som dannes, kreves det minst 3 H+)
[rediger] Syntesedelen (også kalt Calvin-syklusen)
NADPH og ATP som ble dannet av lysreaksjonene går videre til mørkereaksjonene som foregår i stroma inne i kloroplasten. I de fleste plantecellene blir disse reaksjonene samlet i calvinsyklusen. Det er calvinsyklusen som omdanner karbonet i CO2 til større organiske molekyler ved bruk av energien lagret i ATP og NADPH som ble dannet i lysreaksjonen. Selv om mørkereaksjonen (lysuavhengige reksjonen) ikke direkte er avhengig av lys, er den likevel avhengig av produktene (ATP og NADPH) fra lysreaksjonene
[rediger] Se også
[rediger] Kilder
Life, the science of Biology eighth edition, volume: 1 (2006) ISBN 978-0-7167-7673-4
[rediger] Eksterne lenker
- http://bcs.whfreeman.com/thelifewire8e/content/cat_010/0804001.html
- http://bcs.whfreeman.com/thelifewire8e/content/cat_010/0804003.html
Snever: Denne artikkelen er snevrere enn hva tittelen skulle tilsi. Den dekker kun ett eller få av de emner man kunne forvente skulle bli behandlet under dette oppslagsordet.
