Fotosyntese (overblik)

Biologi C · STX · C-niveau · Cellebiologi (basis)

☀️ Fotosyntese

Fotosyntese er den proces, som planter, alger og cyanobakterier bruger til at omdanne lysenergi til kemisk energi lagret i glukose.

Den overordnede reaktionsligning

6 CO₂ + 6 H₂O + lysenergi → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

Kuldioxid + vand + lys → glukose + ilt

Alt det ilt vi indånder, stammer fra fotosyntesens spaltning af vand. Al den energi vi spiser, stammer i bund og grund fra fotosyntesen.

Hvad sker der i kloroplasterne?

Kloroplastens struktur:

• Thylakoid-membraner (stacks = grana): lysreaktionerne
• Stroma: Calvin-cyklus (mørkereaktion)

#### Lysreaktionerne (i thylakoid-membranen)

Input: Lys + H₂O

Output: ATP + NADPH + O₂

1. Klorofyl absorberer lys (rødt ~680 nm og blåt ~430 nm — grønt reflekteres).

2. Lysenergi bruges til at spalte vand: 2 H₂O → 4 H⁺ + 4 e⁻ + O₂ (vandspaltning)

3. Elektroner bevæger sig langs elektrontransportkæde.

4. Producerer ATP (via kemiosmose) og NADPH.

5. Ilt frigives som biprodukt.

#### Calvin-cyklus (i stroma)

Input: CO₂ + ATP + NADPH

Output: G3P (glukoseforstadie)

1. CO₂ "fikseres" til et 5-C-molekyle (RuBisCO-enzymet)

2. Energi fra ATP + NADPH reducerer mellemprodukt

3. G3P (glyceraldehyd-3-phosphat) dannes → bruges til glukose og andre organiske molekyler

4. RuBisCO regenereres

Faktorer der påvirker fotosyntesehastighed

• Lysintensitet: øget lys → øget fotosyntese (op til et maximum)
• CO₂-koncentration: mere CO₂ → hurtigere Calvin-cyklus
• Temperatur: enzymer (RuBisCO) er temperatursensitive — optimum ~25°C
• Vand: vandmangel lukker spalteåbninger (stomata) → begrænser CO₂-optag

Fotosyntese og klima

• Planter, alger og cyanobakterier binder ca. 120 Gt C/år (gigaton kulstof pr. år)
• Regnskov = "jordens lunger" — men frasen er misvisende; netto-CO₂-udveksling er ~0 i et modent regnskov
• Havets alger binder ca. halvdelen af alt CO₂
• Fotorespiration (tab ved høj temperatur): RuBisCO binder O₂ i stedet for CO₂ — dette er et problem for mange afgrøder; C4-planter (majs, sukkerrør) har en mekanisme til at undgå det

Klorofyl og bølgelængder

• Klorofyl a: absorberer rødt (668 nm) og blåt (430 nm)
• Klorofyl b: absorberer rødt (642 nm) og blåt (453 nm)
• Karotener: absorberer blåt/grønt — giver gule/orange farver om efteråret

Sammenhæng: fotosyntese ↔ respiration

| | Fotosyntese | Respiration |

|---|---|---|

| Reaktant | CO₂ + H₂O + lys | Glukose + O₂ |

| Produkt | Glukose + O₂ | CO₂ + H₂O + ATP |

| Placering | Kloroplast | Mitokondrie |

| Funktion | Lagrer energi | Frigiver energi |

Læringsmål

• Skrive og forklare den overordnede reaktionsligning for fotosyntese
• Beskrive lysreaktionerne (vandspaltning, ATP + NADPH, O₂ som biprodukt)
• Forklare Calvin-cyklussens funktion (CO₂-fiksering, glukoseproduktion)
• Nævne faktorer der påvirker fotosyntesehastighed og forklare hvorfor
• Sammenligne fotosyntese og respiration i skema-form (reaktanter, produkter, placering)

Sådan kan du arbejde med emnet

• Waterweed (Elodea)-forsøg: mål boblerne ved forskellig lysintensitet og beregn relativ fotosyntesehastighed
• Klorofylekstraktion med alkohol fra spinat — lys klorofylbandet i alkohol med en lommelygte
• Tegn kloroplastens tværsnit og markér hvor lysreaktioner og Calvin-cyklus foregår

Fotosyntese er kernen i jordens kulstofkredsløb og klimavidenskab. Khan Academy "Photosynthesis" og Biologibogen.dk har animerede illustrationer af lysreaktioner og Calvin-cyklus.