3.3 Koolstofassimilatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

3.3 Koolstofassimilatie

Leerdoelen

Je kunt de fotosynthese en de chemosynthese beschrijven.

Een paar vragen:

1. Wat is een ander woord voor koolstofassimilatie?
2. Waar of niet waar? Voor assimilatie is energie nodig!
3. Wat wordt omgezet bij koolstofassimilatie? Geef een reactievergelijking!

Koolstofassimilatie (fotosynthese)

• Vindt plaats in planten en in sommige bacteriën
• Netto reactievergelijking:  6 H₂0+6 CO₂ --> C₆H₁₂O₆+ 6 O₂
  
• Energie voor de assimilatie wordt in eerste instantie geleverd in de vorm van lichtenergie.
• De lichtenergie wordt in het chlorofyl geabsorbeerd. 

Onderdelen voor fotosynthese

Waarom is een blaadje groen?

licht

Niet alle kleuren uit het zonlicht worden gebruikt.

NIET - groen (en daarom zien wij de plant als groen)

WEL - blauw/ paars en oranje/ rood

Fotosynthese verloopt via twee processen

Lichtreactie: 

• Lichtenergie wordt vastgelegd in energierijke stoffen (ATP en NADPH).
  
• Watermoleculen splitsen hierbij in waterstof en zuurstof
  
• In chlorofylmoleculen worden energierijke elektronen gevormd
  
• Op membranen van thylakoïd
  

Donkerreactie: 

• Uit CO2 moleculen worden glucose moleculen gebouwd.

• Voor de donkerreactie is geen licht nodig
• Energie die hiervoor nodig is wordt geleverd door ATP en NADPH (uit de lichtreactie)
• In stroma van het chloroplast

Lichtreactie: 

• Lichtenergie wordt vastgelegd in energierijke stoffen (ATP en NADPH).

• Watermoleculen splitsen hierbij in waterstof en zuurstof
• In chlorofylmoleculen worden energierijke elektronen gevormd
• Op membranen van thylakoïd

Donkerreactie (Calvincyclus): 

• Uit CO2 moleculen worden glucose moleculen gebouwd.

• Energie die hiervoor nodig is wordt geleverd door ATP en NADPH, H+ --> uit de lichtreactie 
• Voor de donkerreactie is geen licht nodig
• In stroma van het chloroplast

Bij de lichtreactie ontstaat:

1. ATP --> dit gaat naar calvincyclus

     2. NADPH, H⁺ --> dit gaat naar calvincyclus

     3. O₂ -->dit wordt gebruikt voor dissimilatie en wordt afgegeven aan milieu

* Exciteren is het verhuizen van een elektron naar een andere schil van een atoom, die hoger op het energiespectrum ligt.

= indirect

Binas 69B - 2

Lichtreactie

BiNaS 69B 1&2

Niet-cyclisch (Bij voldoende zonlicht en CO2)

• 2 typen chlorofyl
• Elektronentransportketen.

Splitsing H2O in H+ (lumen), O2 (stroma -> huidmondjes of verbranding mitochondria) en e- (energierijk door licht) 

• Er wordt  een H+ gradiënt opgebouwd in het lumen van het thylakoïd (zuur).
• Er ontstaat NADPH en door diffusie en het enzym ATP-synthetase ontstaat  ATP in het stroma.

Cyclische Fotofosforylering

BiNaS 69 B3

•  Bij een tekort aan co-factor NADP+ of overschot aan electronen en bij bacteriële fotosynthese onder anaerobe omstandigheden. (1 type chlorofyl)
  


• Door diffusie stromen H+ ionen in het lumen en komen 2e- vrij door het enzym plastocyanine. Verrijkt door fotonen in FS1 worden deze elektronen  door ferredoxine weer teruggegeven aan cytochroom-bf.
• Ingestroomde H+ ionen worden door ATPsynthease omgezet in ATP.

lichtreacties 

Niet-cyclisch -  zowel fotosysteem II als I

• Vorming van ATP, NADPH, H+ en zuurstof

Cyclisch - alleen fotosysteem I

• Vorming van ATP

Voor de Calvinreactie is meer ATP nodig dan NADPH, H+  --> dus compenseren met extra cyclische fosforylering.  

Een paar vragen:

1. Wat wordt er gebruikt/geproduceerd bij de lichtreactie?
2. Waar vindt de lichtreactie plaats?
3. Waar wordt water gesplitst?
4. Waar gaat O2 naar toe?
5. Waar wordt ATP gevormd?

Lichtreactie: 

• Lichtenergie wordt vastgelegd in energierijke stoffen (ATP en NADPH).

• Watermoleculen splitsen hierbij in waterstof en zuurstof
• In chlorofylmoleculen worden energierijke elektronen gevormd
• Op membranen van thylakoïd

Donkerreactie (Calvincyclus): 

• Uit CO₂ moleculen worden glucose moleculen gebouwd.

• Energie die hiervoor nodig is wordt geleverd door ATP en NADPH, H+ --> uit de lichtreactie 
• Voor de donkerreactie is geen licht nodig
• In stroma van het chloroplast

Welke stoffen zijn nodig voor de donkerreactie of Calvincyclus?

1. CO₂  --> afkomstig van buiten

2. NADPH,H⁺ -->  afkomstig van de lichtreactie

3. ATP --> afkomstig van de lichtreactie

Een paar vragen:

1. Hoeveel NADPH,H is nodig om de Calvincyclus te doorlopen?
2. Hoeveel ATP is nodig om de Calvincyclus te doorlopen?
3. Hoeveel lichtreacties zijn nodig voor 1 donkerreactie? 

Voor 1x donkerreactie is 12x lichtreactie nodig!

Lichtreactie:

12 H2O + 12 NADP + 18 ADP + 18 Pi + licht → 12 NADPH2 + 18 ATP + 6 O2

Donkerreactie

6 CO2 + 12 NADPH2 + 18 ATP → C6H12O6 + 6 H2O + 12 NADP+ 18 ADP + 18 Pi

------------------------------------------------------

Netto:

12 H2O + 6CO2 + licht → C6H12O6 + 6H2O + 6 O2

Een paar vragen:

1. Waar vindt de donkerreactie plaats?
2. Wat wordt er gebruikt/geproduceerd bij de donkerreactie?
3. Er wordt 18 ATP verbruikt en 12 NADPH, H+ in de donkerreactie. Indien de lichtreactie 12 keer doorlopen wordt, is er nog een tekort van 6 ATP moleculen voor de donkerreactie. Waar komen die vandaan? 

Chemosynthese

De energie gebruiken die vrijkomt bij de oxidatie (onttrekking van elektronen) van een anorganische stof

• Zwavelbacteriën
• Chemoautotrofe bacteriën (nitraat en nitriet)

Binas tabel 69D

H-donor 

Een paar vragen:

1. Wat denk je dat de bacterie doet met de vrijgekomen energie/elektronen na oxidatie? 
2. Welke reactie van de fotosynthese heeft een overeenkomstige functie als de chemosynthese?

Leerdoelen behaald??

• Je kunt de fotosynthese en de chemosynthese beschrijven.

Aan de slag

B3 opdr 24 t/m 34 

begrippenlijst/samenvatting

binastabellen noteren