Geen planten zonder zon

Fotosynthese is een biochemisch proces waarbij de hogere planten, de meeste algen en sommige bacteriën een deel van het licht als energiebron gebruiken om koolstofdioxide en water om te zetten in glucose. Uiteindelijk is bijna alle leven op aarde afhankelijk van fotosynthese.

Fotosynthese kan onder verdeeld worden in oxygene fotosynthese en anoxygene fotosynthese, wat ermee te maken heeft of zuurstof wordt gebruikt. Oxygene fotosynthese gebeurt in landecosystemen en in de toplaag van wateren. Daarbij wordt zuurstof geproduceerd die een groot deel uitmaakt van de atmosfeer. Verder is er voornamelijk op grote diepten in oceaan een vorm van fotosynthese waarbij geen zuurstof geproduceerd of gebruikt wordt. Dit heet anoxygene fotosynthese. Organismen die energie vastleggen door middel van fotosynthese worden fototroof genoemd. Naast fotosynthese zijn er ook chemotrofe organismen die leven van chemosynthese.

Bij planten zijn op hoger niveau twee hoofdtypen van fotosynthese te onderscheiden, de zogenaamde C3- en C4-planten. Alle planten hebben het C3-systeem, kooldioxide wordt via tussenproducten met 3 koolstofatomen vastgelegd en uiteindelijk in glucose omgezet, waarbij de energie wordt geleverd door licht.

Er zijn echter enkele (momenteel ca 1900 bekende soorten) planten uit tropische gebieden, zoals maïs, die als eerste stap CO2 vastleggen in een verbinding met 4 koolstofatomen, de reden waarom ze C4-planten worden genoemd. De C4-planten doen dit volgens verschillende systemen, het lijkt erop dat dit proces evolutionair gezien minstens 30x onafhankelijk van elkaar is 'uitgevonden' gedurende de evolutie van planten, waarbij mogelijk de toenemende schaarste van CO2 in de atmosfeer in de laatste 50 miljoen jaar een drijvende kracht is geweest. De affiniteit van het bindende enzym bij C4-planten voor CO2 is namelijk veel groter. Na deze initiele C4-bindingsstap wordt het CO2 in de plant weer van oxaalacetaat afgesplitst waarbij CO2 en malaat ontstaan en gaat het reactiepad via de normale calvincyclus verder. Relatief veel van deze planten zijn voor de mens belangrijke voedselgewassen (maïs).

Een andere vorm van fotosynthese is CAM. Dit is een afkorting van 'crassulacean acid metabolism'. Hierbij is de vervolgketen niet ruimtelijk van de initiele CO2-fixatie gescheiden, maar in de tijd. Om namelijk kooldioxide te vangen moeten de stomata van een plant open staan, en dit kost water door verdamping. Bij woestijnplanten met CAM-fotosynthese, veelal succulenten, kan kooldioxide 's nachts worden vastgelegd in malaat of isocitraat en deze verbindingen kunnen dan overdag met behulp van lichtenergie verder worden verwerkt zonder dat de plant de stomata daarvoor hoeft open te zetten.

De glucose die bij fotosynthese ontstaat, kan een bouwsteen voor andere organische verbindingen zijn (cellulose), of gebruikt worden als brandstof. Wanneer glucose verbrand wordt heet dat dissimilatie. Het proces loopt dan ruwweg omgekeerd aan fotosynthese, er ontstaat water, kooldioxide en (chemische) energie. Beide processen verlopen via vele stappen en zijn in detail zeer verschillend.

Planten vangen de voor fotosynthese benodigde lichtenergie op met chlorofyl. Deze stof zit in organellen die chloroplasten of bladgroenkorrels genoemd worden. Chlorofyl geeft bladeren ook hun groene kleur. In de thylakoïden in de chloroplast vindt de fotosynthese plaats. Hoewel alle groene onderdelen van planten chloroplasten bevatten waar fotosynthese plaatsvindt wordt veruit de meeste energie opgewekt in de bladeren.

Bron: Wikipedia