Wat is fotosynthese?

Fotosynthese is een biochemisch proces dat uit verschillende stappen bestaat en zowel in planten als in sommige bacteriën voorkomt. Tijdens fotosynthese wordt koolstofdioxide en zonne-energie gebruikt om glucose te produceren. Glucose slaat chemische energie op in de vorm van koolhydraten. De algemene biochemische formule van fotosynthese is 6 CO ₂ + 6 H ₂ O + lichtenergie → C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ . Fotosynthese geeft zuurstof af aan de atmosfeer en is grotendeels verantwoordelijk voor het handhaven van het zuurstofgehalte in de atmosfeer op aarde.

Fotosynthetische reacties vinden plaats in de chloroplasten, gespecialiseerde compartimenten die omringd zijn door membranen, van planten. Chloroplasten bestaan uit muntachtige stapels thylakoïden. Een dergelijke stapel wordt een granum genoemd. De thylakoïde membranen zijn verrijkt met chlorofyl, een groen pigment dat planten en vooral hun bladeren hun groene kleur geeft. Het chlorofylmolecuul absorbeert lichtenergie in de vorm van fotonen van violetblauwe, oranje en rode golflengtes. De fotonen brengen een cascade op gang die de reacties van Fotosysteem II en Fotosysteem I aandrijft waarbij ATP en NADPH geproduceerd worden. Deze twee moleculen worden vervolgens gebruikt voor het aandrijven van reacties in de Calvincyclus, die niet afhankelijk zijn van licht en plaatsvinden in het stroma van de chloroplast, om zo complexe koolhydraten te produceren.

Sommige planten, zoals maïs en cactussen die in droge, warme klimaten leven, gebruiken koolstofassimilatie om suikers, zoals _C4, te produceren en CAM-processen aan te drijven. Deze klimaataanpassingen verminderen de fotorespiratie, een proces waarbij het enzym rubisco zich aan O ₂ bindt en suiker verbrandt in plaats van het geproduceerde CO _{2 te} te binden. CAM- en C4-planten zorgen ervoor dat de CO ₂ -assimilatie en de glucosesynthese niet op hetzelfde moment plaatsvinden, of ze gebruiken gespecialiseerde celcompartimenten voor beide processen zodat ze niet overlappen.