1 / 48

Chemo- en fotosynthese

Chemo- en fotosynthese. V. Rasquin 13 de Vlaams Congres van Leraars Wetenschappen. Zeer veel levensprocessen zijn endergonisch: ze vereisen energie ATP (adenosinetrifosfaat) is de universele energieleverancier. Hydrolyse van 1 mol ATP bij N.O.

kort
Download Presentation

Chemo- en fotosynthese

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Chemo- en fotosynthese V. Rasquin 13de Vlaams Congres van Leraars Wetenschappen

  2. Zeer veel levensprocessen zijn endergonisch: ze vereisen energie • ATP (adenosinetrifosfaat) is de universele energieleverancier

  3. Hydrolyse van 1 mol ATP bij N.O. levert 30,6 kJ: ATP4- + H2O ADP3- + Pi2- + H+ ∆G° = - 30,6 kJ/mol

  4. ATP wordt niet gestockeerd in de cel en wordt naargelang de behoeften gesynthetiseerd. • De energie die nodig is voor de synthese wordt gehaald uit de oxidatie van energierijke C-verbindingen, zoals glucose.

  5. Organismen, die deze energierijke verbindingen kunnen synthetiseren vertrekkend van eenvoudige anorganische verbindingen, zoals CO2 (koolstofbron) en H2O of H2S (waterstofbron),zijn AUTOTROOF. • Organismen die dit niet kunnen,zijn HETEROTROOF.

  6. FOTOAUTOTROFEN halen de nodige energie voor de synthese van hun energierijke C-verbindingen uit LICHT. Zij doen aan FOTOSYNTHESE. • CHEMOAUTOTROFEN halen de nodige energie uit de oxidatie van anorganische verbindingen zoals NH3, H2S of Fe2+.Zij doen aan CHEMOSYNTHESE. Het zijn allemaal prokaryoten.

  7. Anatomie van een blad

  8. De chloroplasten als fotosynthesecentra

  9. De thylakoïdmembranen granum lamel zetmeel

  10. Electromagnetisch spectrum en zichtbaar licht Gammastralen Infrarood & Microgolven X-stralen UV Radiogolven zichtbaar licht Golflengte (nm)

  11. Pigmenten in de thylakoïden absorberen een deel van het licht weerkaatst licht LICHT geabsorbeerd licht doorgelaten licht

  12. Mg N N Fe N N N N O N N Heemgroep symmetrisch p systeem; absorbeertblauw licht Chlorophyllen asymmetrisch p systeem; absorberenblauw en rood licht

  13. Absorptiespectra van fotosynthetische pigmenten Bladeren zijn groen

  14. Overzicht van de fotosynthese CO2 Cx(H2O)y sacharide lichtenergie + chloroplast H2O O2

  15. De synthese van sachariden, vertrekkend van CO2 en water, stelt een enorm thermodynamisch probleem: 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2 DGo = +2480 kJ/mol Keq = 10-496 Fotosynthetiserende organismen kunnen lichtenergie efficiënt gebruiken om deze reactie te realiseren. De energie van rood licht (700 nm) is E = Nhn = 172 kJ/einstein* 6 CO2 + 6 H2O + 48 hn C6H12O6 + 6 O2 DGo = -5398 kJ/mol Keq = 10942 ! *Eén einstein is één mol fotonen. N = getal van Avogadro (6x1023); h = constante van Planck (6.63x10-34 J/s);  = frequentie (s-1).

  16. lichtreacties Calvincyclus

  17. DE LICHTREACTIES

  18. Globaal • Omzetting van lichtenergie in chemische energie (ATP) • Fotolyse van water, waarna energierijke elektronen worden overgedragen op NADP+, dat gereduceerd wordt tot NADPH

  19. In de thylakoïdmembraan zijn de fotosynthetische pigmenten gegroepeerd in fotosystemen. • Hiervan zijn er twee types: PSI en PSII;zij verschillen in samenstelling en zijn maximaal actief bij een verschillende golflengte van het geabsorbeerde licht.

  20. PSII

  21. PSII supercomplex

  22. Lichtenergie wordt opgevangen door pigmenten in LHCII en razendsnel doorgestuurd via andere pigmentmoleculen naar de 2 reactieve chlorofyl a moleculen in het recatiecentrum ( de P680 moleculen)

  23. Het LHC-II eiwit is een trimeer met 14 chlorofyllen en 3 carotenoïden per subeenheid Chl-b Chl-a carotenoïde Z. Liu et al. Nature 428: 287 (2004)

  24. stroma Elektronentransport in PSII lumen OEC

  25. OEC

  26. hydrofobe keten Reductie van plastochinon

  27. Cyt b6f

  28. Plastocyanine e- Cu2+ Cu+

  29. Plant-PSI is een monomeer P700 Lhca3 Lhca1 Lhca2 Lhca4 A. Amunts, O. Drory & N. Nelson, The structure of a plant Photosystem I supercomplex, Nature, 447, 58-63 (2007).

  30. Elektronentransport in PSI

  31. NADP+ NADPH Reductie van NADP+

  32. De reductie van NADP+ gebeurt door een hydride-ion (H-), afkomstig van 2 waterstofatomen, die vrijkomen bij de dehydrogenatie van de oxidator: a) 2 H H- + H+ b) NADP+ + H- NADPH

  33. ATP-synthase

  34. Overzicht niet-cyclische fotofosforylering

  35. ATP-synthase Ligging van de componenten in de thylakoïdmembraan Gestapelde membranen PSII Cyt b6f PSI LHCII

  36. Verhouding ATP/NADPH is gunstig niet-cyclische fotofosforylering

  37. Extra ATP nodig cyclische fotofosforylering

  38. DE CALVINCYCLUS

  39. Tijdens deze reactiereeks, die doorgaat in de stroma van de chloroplast, wordt CO2 gereduceerd tot een sacharide. De energie die hiervoor nodig is wordt geleverd door ATP en de waterstof (inclusief e-) door NADPH. ATP en NADPH zijn afkomstig van de lichtreacties.

  40. Lichtreacties: 12 H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + lichtenergie 6 O2 + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP + 18 H2O Calvin: 6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH + 12 H+ + 10 H2O 2 triosefosfaat + 18 ADP + 16 Pi + 12 NADP+ Cytosol: 2 triosefosfaat fructose 6-fosfaat + Pi fructose 6-fosfaat glucose 6-fosfaat Glucose 6-fosfaat + 2 H2O glucose + Pi GLOBAAL: 6 CO2 + 12 H2O + lichtenergie C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O Globale reactie voor de synthese van 1 mol glucose

  41. C4-planten C3-plant C4-plant

  42. C4-planten

  43. CAM-planten NACHT DAG

  44. EINDE

More Related