Fotosyntes

Videogenomgång (flippat klassrum)

Fotosyntesen är precis som cellandningen – fast tvärtom!

Fotosyntes

• 6CO₂ + 6H₂O + hν → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Cellandning

• C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + energi

Kloroplasten

Fotosyntesen sker i växtcellens kloroplaster.

Kloroplasten är en av flera organeller i växtcellen.

Kloroplaster i skogspraktmossa.

Kloroplasten har både ett yttre och ett inre membran. Dessutom har den ett tredje membransystem, tylakoiderna, där fotosyntesens ljusberoende reaktion äger rum.  

I fotosyntesens ljusberoende reaktion (till vänster) utnyttjas ljusenergi för att bilda ATP och NADPH. I fotosyntesens icke-ljusberoende reaktion (calvincykeln, till höger) utnyttjas energin i ATP och NADPH för att fixera koldioxid ur luften.

Kloroplasten har två membran: Ett yttre och ett inre.

Ytterligare ett membransystem finns, strukturer kallade tylakoider. Där sker den s.k. ljusberoende reaktionen.

• ATP, NADPH bildas.

I den s.k. icke-ljusberoende reaktionen sker fixeringen av koldioxid med hjälp av ATP och NADPH.

Fotosyntesens ljusberoende reaktion

Översikt över fotosyntesens ljusberoende reaktion.

I PSII (fotosystem II) sitter klorofyll, som kan fånga en energirik foton.

Energin används till att spjälka vatten till syrgas, elektron och vätejon:

H₂O + hν → ½O₂ + 2H⁺ + 2e^–

Vätejonkoncentrationen ökar innanför tylakoidens membran (lumen).

• Skillnaden i vätejonkoncentration utnyttjas av ATP-syntas till att tillverka ATP (på precis samma sätt som i cellandningen).

De frigjorda elektronerna transporteras genom tylakoidens membran till utsidan av tylakoiden (stroma).

NADP⁺ (vätebärare) laddas med väte och energirika elektroner (reduceras):

NADP⁺ + H⁺ + 2e^– → NADPH

ATP och NADPH används senare i den icke-ljusberoende reaktionen.

Fotosyntesens icke-ljusberoende reaktion

Själva fixeringen av koldioxid sker här!

Tre huvudsteg:

1. Koldioxidfixering
2. Reduktion
3. Återbildning av ribulos-1,5-bisfosfat (5 kolatomer)

1. Koldioxidfixering

• Enzymet rubisco låter en koldioxidmolekyl (1 kolatom) binda till ribulos-1,5-bisfosfat (RUBP) (5 kolatomer)
  
• Den bildade molekylen (6 kolatomer) sönderfaller snabbt till 3-fosfoglycerat (3 kolatomer)
  

Översikt över fotosyntesens icke-ljusberoende reaktion, den s.k. Calvin-cykeln.

2. Reduktion

• 3-fosfoglyceraten omvandlas till glyceraldehyd-3-fosfat (3 kolatomer)
  
• ATP och NADPH går åt
• Glyceraldehyd-3-fosfat kan gå vidare och bilda t.ex. glukos

3. Återbildning av ribulos-1,5-bisfosfat (5 kolatomer)

• ATP går åt
• Eftersom ribulos-1,5-bisfosfat består av 5 kolatomer och glyceraldehyd-3-fosfat av 3 kolatomer, krävs det 5 st glyceraldehyd-3-fosfat för att bilda 3 st ribulos-1,5-bisfosfat.