B3: Koolstofassimilatie

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Thema 3: Stofwisseling in cellen

Basisstof 3:

Koolstofassimilatie

Leerdoel van de les

Je kunt de fotosynthese en chemosynthese beschrijven.

Fotosynthese

Bij de fotosynthese maken planten glucose bij uit koolstofdioxide en water, onder invloed van (zon)licht.

Het pigment chlorofyl zit in de chloroplasten (= bladgroenkorrel)

Chloroplasten

• Het pigment chlorofyl in de chloroplasten (= bladgroenkorrel) kan licht absorberen.

• Komt voor bij planten, algen en cyanobacteriën.
• Bij planten zit chlorofyl in thylakoïdmembranen. 
• Lumen = binnenste van thylakoïd
• Stroma = stroperige vloeistof om de thylakoiden

Licht- en donkerreactie

Binas 69A

Lichtreactie 

• Vereist (zon)licht
• Op thylakoïdmembranen
• Binas 69 B

Donkerreactie

• Geen licht nodig
• In het stroma
• Binas 69C

Lichtreacties

Lichtreactie:

• Geabsorbeerd zonlicht gebruikt voor splitsing H₂O in H⁺ en O₂ en energierijke e^-
• Transport H⁺ en energierijke e^- naar donkerreactie dmv transportmoleculen ATP en NADPH,H⁺

Fotosysteem I en II 

kunnen lichtenergie omzetten in chemische- en potentiële energie van concentratieverschillen.

Fotosystemen I en II

Gradiënt H⁺ in lumen gebruikt als energiebron voor de aanmaak van ATP

=

fotofosforylering

PSII: splitsing van water. O₂ uitscheiden of gebruiken. Lichtenergie maakt e^- energierijk.

e^- naar PSI

PSI: e^- uit PSII opnieuw energierijk gemaakt. 2x e^- afgeven aan NADP⁺. 2x H⁺ gebonden uit stroma geeft NADPH,H⁺. Transport naar donkerreactie  

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.  

BINAS

Zoek de juiste tabel(len) in je BINAS

BINAS

Aan de slag

Maak opdracht 24, 25 en 26

Maak een overzichtstekening van de lichtreactie

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

Donkerreacties

Donkerreactie:

• Glucose vormen uit CO₂ en NADPH,H⁺ mbv ATP
• In stroma
• Geen licht nodig

Ook wel Calvincyclus genoemd

Cyclische keten van reacties

Binas: 69C

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

Bruto fotosynthesereactie

Netto fotosynthesereactie

H₂O wegstrepen

Lichtreactie

Donkerreactie

biologiepagina.nl

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

Chemosynthese

Binas 69D

Chemosynthese 

• Vorm van koolstofassimilatie 
• Energiebron = (zon)licht oxidatie van een anorganische stof

Uitgevoerd door chemoautotrofe bacteriën

H-donor 

BINAS

Zoek de bijbehorende BINAS tabel(len)

BINAS

Aan de slag

Maak de opdrachten van basisstof 3 af