Spørg en biolog
In med én energi og ud med en anden
De lysafhængige reaktioner finder sted i thylakoidmembranen inde i kloroplasterne. Da det er lys “afhængige” reaktioner, kan man gætte sig til, at disse reaktioner har brug for lys for at fungere. Husk, at formålet med denne første del af fotosyntesen er at omdanne sollysets energi til andre former for energi?
De lysafhængige reaktioner i fotosyntesen kræver sollys. Billede af Mell27.
Planter kan ikke bruge lysenergi direkte til at lave sukkerstoffer. I stedet ændrer planten lysenergien til en form, som den kan bruge: kemisk energi. Kemisk energi findes overalt omkring os. Biler har f.eks. brug for den kemiske energi fra benzin for at køre. Den kemiske energi, som planter bruger, er lagret i ATP og NADPH. ATP og NADPH er to slags energibærende molekyler. Disse to molekyler findes ikke kun i planter, da dyr også bruger dem.
En opskrift på energi
Planter har brug for vand for at lave NADPH. Dette vand bliver brudt fra hinanden for at frigøre elektroner (negativt ladede subatomare partikler). Når vandet brydes, dannes der også ilt, en gas, som vi alle indånder.
Eronerne skal bevæge sig gennem særlige proteiner, der sidder fast i thylakoidmembranen. De går gennem det første specielle protein (fotosystem II-proteinet) og ned gennem elektrontransportkæden. Derefter passerer de gennem et andet særligt protein (fotosystem I-proteinet).
Fotosystem I og fotosystem II
Wait a second… først går elektronerne gennem det andet fotosystem, og dernæst går de gennem det første? Det virker virkelig forvirrende. Hvorfor skulle de navngive fotosystemerne på den måde?
Vandmolekyler nedbrydes for at frigøre elektroner. Disse elektroner bevæger sig derefter ned ad en gradient og lagrer energi i ATP i processen. Billede af Jina Lee.
Fotosystem I og II stemmer ikke overens med den rute, som elektronerne tager gennem transportkæden, fordi de ikke blev opdaget i den rækkefølge.
Fotosystem I blev opdaget først. Senere blev fotosystem II opdaget, og det viste sig, at det var tidligere i elektrontransportkæden. Men det var for sent, navnet blev hængende. Elektronerne rejser først gennem fotosystem II og derefter fotosystem I.
Elektrontransportkæden
Mens elektronerne befinder sig i fotosystem II og I, samler de energi fra sollyset. Hvordan gør de det? Klorofyl, som er til stede i fotosystemerne, opsuger lysenergi. De energifyldte elektroner bruges derefter til at lave NADPH.
Elektrontransportkæden er en række molekyler, der let modtager eller afgiver elektroner. Ved at bevæge sig trin for trin gennem disse flyttes elektronerne i en bestemt retning over en membran. Bevægelsen af hydrogenioner er koblet sammen med dette. Det betyder, at når elektroner flyttes, bevæger hydrogenioner sig også.
ATP dannes, når hydrogenioner pumpes ind i thylakoidens indre rum (lumen). Brint ioner har en positiv ladning. Ligesom i magneter frastøder de samme ladninger hinanden, så hydrogenionerne ønsker at komme væk fra hinanden. De undslipper thylakoidet gennem et membranprotein kaldet ATP-syntase. Ved at bevæge sig gennem proteinet giver de det kraft, ligesom vand, der bevæger sig gennem en dæmning. Når hydrogenionerne bevæger sig gennem proteinet og ned gennem elektrontransportkæden, dannes der ATP. Det er sådan, at planter omdanner sollys til kemisk energi, som de kan bruge.
Calvincyklus: Opbygning af liv fra tynd luft
Hvordan bliver noget som luft til træ i et træ? Svaret ligger i det, som luften består af.
Hvordan kan luften omkring et træ blive til træmateriale? Gennem et komplekst sæt af reaktioner, der bruger kulstoffet fra luften til at lave andre materialer. Billede af André Karwath.
Luften indeholder forskellige grundstoffer som ilt, kulstof og kvælstof. Disse grundstoffer danner molekyler som kuldioxid (CO2). Kuldioxid består af et kulstofatom og to iltatomer. Planter tager kulstofatomet fra kuldioxid og bruger det til at opbygge sukkerstoffer.
Dette sker ved hjælp af Calvin-cyklusen. Calvin-cyklusen foregår inde i kloroplasterne, men uden for thylakoiderne (hvor ATP blev dannet). ATP og NADPH fra de lysafhængige reaktioner anvendes i Calvin-cyklusen.
Dele af Calvin-cyklusen kaldes undertiden lysuafhængige reaktioner. Men lad dig ikke narre af navnet… disse reaktioner kræver sollys for at fungere.
Proteinet RuBisCO hjælper også med at ændre kulstof fra luften til sukkerstoffer. RuBisCO arbejder langsomt, så planter har brug for en masse af det. Faktisk er RuBisCO det mest rigelige protein i verden!
Produkterne fra Calvin-cyklusen bruges til at lave det simple sukkerstof glukose. Glukose bruges til at opbygge mere komplekse sukkerarter som stivelse og cellulose. Stivelse lagrer energi til planten, og cellulose er det stof, som planter er lavet af.
Billeder via Wikimedia Commons. Billede af frøplante af Bff.