20.3 Fotosynthese

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

20.3 Fotosynthese

Plantencellen met veel opgeloste stoffen in de vacuole nemen water op door osmose.
Verklaar dit. Gebruik het begrip waterpotentiaal.

Is de waterpotentiaal in een verzilte bodem hoger of lager dan in een niet verzilte bodem? Licht toe.

Welk probleem levert een verzilte bodem op voor de wateropname door planten?

Een belangrijke suiker in planten is glucose. Planten maken glucose uit koolstofdioxide en water tijdens het proces van fotosynthese.

Als afvalstof ontstaat er O2. 

De nettovergelijking voor de fotosynthesereactie is: 

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2. 

Doordat de gevormde O2 uitsluitend uit H2O afkomstig is,

geeft de brutovergelijking een biologisch juistere

omschrijving (bron 12).

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

PlantLab; Den Bosch

Foto-autotroof:

Groene planten, algen en cyanobacteriën

• Elke chloroplast is omgeven door een buiten- en binnenmembraan. 
• Een chloroplast heeft eigen DNA.
• Lichtreactie: in de membranen van de thylakoïden.
• Donkerreactie: in het stroma (= cytoplasma van de chloroplasten).

Lichtafhankelijke reactie en lichtonafhankelijke reactie van de fotosynthese.

NADPH is e-drager die elektronen vervoert naar donkerreactie

ATP is nodig om de donkerreactie aan te drijven

De membraaneiwitten van de thylakoïden voeren de lichtafhankelijke reactie uit.

De energie van het zonlicht is dus nodig om ATP te vormen en om de e^- in NADPH te krijgen.

Lichtreactie:

• Genereren van ATP en NADPH,H⁺
• Door aangeslagen elektronen
• Met behulp van energie uit zonlicht

Fotosysteem II:

• Onttrekt 2e^- aan water
• Absorbeert licht - aanslaan van e^-
• Opbouw protonengradiënt.

Fotosysteem I:

• Ontvangt e^- van fotosysteem II
• Absorbeert licht - aanslaan van e^-
• Voornamelijk vorming NADPH,H⁺

protonenstroom

elektronenstroom

Bekijk de niet-cyclische fotofosforylering.
BINAS 69B
Weke uitspraak is juist?

1. De benodigde energie in de lichtreactie is afkomstig van één foton.
2. Elektronen gaan via fotosysteem I naar fotosysteem II.
3. Uit ieder watermolecuul gaat 1 elektron de fotofosforylering in.
4. Voor de vorming van ATP is de H+ transport van belang.

Naast de niet-cyclische (BINAS 69B2) bestaat er ook een cyclische (BINAS 69B3) fotofosforylering. Deze levert meer ATP op!!

Waarom?

Bij cyclische fotofosforylering bewegen de elektronen van fotosysteem I terug naar cytochroom-bf in plaats van naar het stroma. Ze helpen dus niet mee om NADPH,H+ te vormen.

Cytochroom-bf pompt dan extra protonen het lumen in met behulp van de energie van deze elektronen. De extra protonen maken vorming van extra ATP mogelijk.

protonenstroom

elektronenstroom

protonenstroom

elektronenstroom

Wanneer treedt alleen de cyclische fosforylering op?

• bij extreme droogte - dan is er te weinig H₂O.
• door bepaalde straling, waardoor de membraaneiwitten van fotosysteem II niet gebruikt kunnen worden.
• als er te weinig licht is en de dissimilatie dan gelijk is aan de fotosynthese.

De cyclische en de niet-cyclische fotofosforylering verschillen op een aantal punten:
1- Er worden twee fotonen gebruikt.
2- Er vindt vorming plaats van zuurstof.
3- Er ontstaat NADH,H+
4- Fotosysteem II speelt een rol.

Welke nummers zijn van toepassing op de cyclische en welke nummers op de niet-cyclische fotofosforylering?

1. Nr. 1 t/m 4 gelden voor de cyclische fotofosforylering.
2. Nr. 1 en 2 zijn cyclisch en Nr. 3 en 4 horen bij de niet-cyclische fotofosforylering.
3. Nr. 1 en 2 zijn niet-cyclisch en Nr. 3 en 4 horen bij de cyclische fotofosforylering.
4. Nr. 1 t/m 4 gelden voor de niet-cyclische fotofosforylering.

Elektronen bewegen in een redoxsysteem van het ene molecuul naar het volgende.

Maar wat is eigenlijk reductie en wat is oxidatie?

REDUCTIE         OXIDATIE

Een molecuul neemt 

elektronen op.

Een molecuul

staat O₂ af 

of verbindt met H⁺

Een molecuul staat

elektronen af.

Een molecuul

staat H⁺ af

of verbindt met O₂

Tijdens belichting stijgt de pH in het stroma naar 8 en daalt die in het lumen naar 5.
Dit komt doordat....

1. De concentratie protonen in het stroma afneemt en in het lumen toeneemt.
2. De concentratie protonen in het stroma toeneemt en in het lumen afneemt.
3. Door splitsing van water, protonen in het stroma terecht komen.
4. Protonen van lumen naar stroma bewegen.

De lichtafhankelijke reactie en lichtonafhankelijke reactie (donkerreactie of Calvincyclus) van de fotosynthese zijn aan elkaar gekoppeld middels NADPH,H+ en ATP.

NADPH,H⁺ staat zijn elektronen af aan CO₂

en ATP staat zijn energie af, waardoor CO₂ in stappen, kan worden omgezet in glucose.

  12NADPH + 12H⁺ --> 12NADP⁺ + 24H⁺ + 24e^-

  6CO₂ + 24H+ + 24e^- --> C₆H₁₂O₆ + 6H₂O

  18ATP --> 18ADP + 18Pi + energie

NADP+ en ADP gaan weer terug naar de lichtafhankelijke reactie

Maak nu opdracht 1 t/m 4

van de examentraining pag. 164-165

Welk voordeel hebben de cyanobacteriën met fycocyanine en/of fycoerythrine ten opzichte van groene algen zonder deze pigmenten?

Welk voordeel hebben de cyanobacteriën met fycocyanine en/of fycoerythrine ten opzichte van groene algen zonder deze pigmenten?

Cyanobacteriën kunnen (in vergelijking met groene algen zonder deze pigmenten) voor fotosynthese een groter deel van het lichtspectrum / ook licht met golflengten tussen 525 en 625 nm / ook groen/geel/oranje licht benutten.

Wat is de functie van fycocyanine bij de fotosynthese?

1. opvangen van lichtenergie
2. productie van glucose
3. productie van zuurstof
4. productie van ATP

Een botanicus onderzocht de sapstromen in levende bomen. Bij een groot aantal sequoia’s is in het droge jaargetijde op verschillende hoogten in de houtvaten van bebladerde takjes de waterdruk gemeten. De metingen zijn op twee tijdstippen uitgevoerd: ’s morgens vroeg rond zonsopgang en om 12 uur ’s middags. De resultaten van deze metingen zijn weergegeven in het diagram van de afbeelding.

De negatieve waarden geven aan, dat er sprake is van een onderdruk in de transportweefsels.

Verklaar waardoor deze onderdruk in het transportweefsel ontstaat.

Verklaar waardoor deze onderdruk in het transportweefsel ontstaat.

Leg uit welke lijn (P of Q) de waarnemingen om 12:00 uur weergeeft.

lijn Q, met als uitleg:

• De verdamping ’s middags is hoog, (doordat de luchtvochtigheid lager is / er in de omgeving van de bladeren een lage waterpotentiaal / de temperatuur hoger is)
  
• Dit leidt tot meer zuigkracht / meer negatieve druk in de houtvaten dan ’s morgens vroeg
  

of

lijn P, met als uitleg:

• Om 12 uur ’s middags kunnen de huidmondjes gesloten zijn
  
• Dit leidt tot vermindering van de zuigkracht en dus een geringere negatieve druk in het transportweefsel
  

HUISWERK

Bestudeer 20.3 en maak

opdrachten 4 t/m 8