Fotosyntese

Fotosyntese (gr. photos - lys; syn - sammen + tithenei - å plassere) - Bruk av lysenergi for å lage kjemisk energi. Fotosyntesen skjer i kloroplastene i bladene hos planter. Alger og noen bakterier (fototrofe bakterier) kan også utføre fotosyntese. Fotosyntesen kan være aerob (oksisk) eller anaerob (anoksisk). Oksisk fotosyntese hos planter og alger, hvor det lages oksygen, er den viktigste og dominerende form for fotosyntese i biosfæren og gir drivstoff til omtrent all biologisk aktivitet på jorda. I oksisk fotosyntese lages organiske karbonforbindelser fra karbondioksid, uorganiske mineralnæringsstoffer, vann og solenergi. Hvis vann brukes som elektronkilde, slik som hos planter, alger og blågrønnbakterier, kan fotosyntesen kan skrives som:

6 CO2 (karbondioksid)+ 12 H2O (vann) ⇒ C6H12O6 (sukker) + 6 O2 (oksygen) + 6 H2O

Ligningen over er satt opp balansert for å vise at alt oksygen kommer fra vann (H2O) og ikke fra CO2.

Sollyset absorberes av klorofyll og karotenoider i thylakoidmembranene i kloroplastene i bladet (figur). Den absorberte lysenergien overføres til to reaksjonssentere og brukes til å lage reduksjonskraft (NADPH) og kjemisk energi (ATP).

Ved anoksisk fotosyntese, som utføres av fire atskilte grupper med bakterier, brukes andre elektronkilder enn vann f.eks. hydrogensulfid.

Hos plantene eksiteres klorofyll av synlig lys og eksitasjonsenergien overføres til to fotosystemer (2 reaksjonssenterklorofyll: P680 i fotosystem II og P700 i fotosystem I). Elektroner overføres fra P680 til feofytin, plastokinoner (QA og QB), cytokrom b6f, plastocyanin via fotosystem I, over ferredoksin til NADPH. Elektrontransporten lager en protongradient som kan brukes til å lage ATP. Dette er fotosyntesens lysreaksjon.

Fotosyntesen har også en mørkereaksjon (karbonreaksjon) hvor karbondioksid fra luft fikseres og assimileres. Navnet mørkereaksjon er misvisende idet mørkereaksjonen skjer i lys, og karbonreaksjon er et bedre navn. ATP og NADPH laget i fotosyntesens lysreaksjon brukes til å redusere 3-fosfoglycersyre dannet i fotosyntesens mørkereaksjon til 3-fosfoglyceraldehyd. 3-fosfoglyceraldehyd brukes til å lage sukker til vekst av planten og til å gjendanne femkarbonforbindelsen ribulose-1,5-bisfosfat som binder seg til karbondioksid. Dette skjer i en syklus kalt Calvinsyklus.

Fotosyntesen hos C3-planter øker med økende konsentrasjon av CO2, men dette skjer ikke hos C4-plantene.

Fotosyntese som funksjon av CO2

Fotosyntese kan bli målt med en infrarød gassanalystor, enten i et åpent eller lukket system:

IRGA

Kunstig fotosyntese (kunstig blad) er kostnadseffektive kjemiske metoder for å etterligne delreaksjoner i plantenes fotosyntese: Fotokatalytisk spalting av vann til hydrogen og oksygen, samt katalytisk reduksjon av atmosfærisk CO2 til karbonmonoksid (CO), maursyre (HCOOH) eller metanol (CH2OH). Solcellepaneler lagrerer solenergi i form av elektroner i batterier, men kunstig fotosyntese går ut på å lagre solenergi i form av kjemiske bindinger. Noen av vanskelighetene er at de vannspaltende systemene krever kostbare grunnstoffer som ruthenium og rhenium, det skjer korrosjon av katalysatoren i vann, og man har ennå ikke har helt forstått som skjer naturlig i mangan-kalsium-klyngen i fotosystem II. Det trengs egen katalysator for å omdanne protoner til hydrogen (H2), i naturen kan dette skje via reversible hydrogenaser. Man forsøker også å etterligne naturens egne prinsipper med pigmenter i form av porfyringer og lignende.

Fotosyntesens behovs- og forsørgerfunksjon.

Fotosyntesens avhengighet av lys.

Mer om fotosyntesen

.

 

Publisert 4. feb. 2011 10:20 - Sist endret 4. nov. 2013 09:32