STOF-EN ENERGIE-OMZETTINGEN BIJ AUTOTROFE ORGANISMEN

Presentatie over: "STOF-EN ENERGIE-OMZETTINGEN BIJ AUTOTROFE ORGANISMEN"— Transcript van de presentatie:

1 STOF-EN ENERGIE-OMZETTINGEN BIJ AUTOTROFE ORGANISMEN
Thema 5 STOF-EN ENERGIE-OMZETTINGEN BIJ AUTOTROFE ORGANISMEN DEEL 2 Stof- en energieomzettingen in cellen

2 1 heterotrofe organismen 1.1 Autotrofe organismen
Autotrofe versus heterotrofe organismen 1 1.1 Autotrofe organismen 1.2 Heterotrofe organismen

3 Planten zijn foto-autotroof
1.1 Autotrofe organismen Autotrofe organismen: in staat om zelf energierijke ingewikkelde C-verbindingen op te bouwen vanuit CO2 Fotosynthese gebruikt lichtenergie (planten, algen en sommige bacteriën) Chemosynthese gebruikt chemische energiebron (sommige bacteriën) Energie voor de levensprocessen vrijgemaakt via celademhaling Planten zijn foto-autotroof

4 Sommige bacteriën zijn chemo-autotroof

5 1.2 Heterotrofe organismen
Heterotrofe organismen: via voedsel energierijke C-verbindingen opnemen. (Dieren, fungi, vele ééncelligen en bacteriën) Voedsel verteert tot voedingsstoffen Energieproductie gebeurt ook door celademhaling.

6 Zwammen zijn heterotroof

7 Vergelijking autotrofe en heterotrofe organismen

8 ATP-ADP-systeem 2 Universeel ATP-ADP-systeem: tijdelijke opslag van chemische energie Adenosinetrifosfaat (ATP) bestaat uit: Adenine (organische base) Ribose (suiker, pentose) 3 fosfaatgroepen Afsplitsen fosfaat van ATP levert energie: ATP ADP + Pi + energie (± 30 kJ/mol)

9 Structuurformule ATP

10 Vorming ATP vergt energie:
ADP + Pi + energie (± 30 kJ/mol) ATP ATP is een energiedrager:

11 3 3.1 Voorwaarden voor fotosynthese
3.2 Globale reactievergelijking fotosynthese

12 Groene algen met spiraal-vormige chloroplasten
3.1 Voorwaarden voor fotosynthese Noodzaak van licht Experiment van Engelmann (1883) vooral fotosynthese bij blauw en rood licht Groene algen met spiraal-vormige chloroplasten

13 Zuurstofminnende bacteriën bij het rode en blauwe gebied

14 Inval zonlicht = zetmeelsynthese
Experiment: licht noodzakelijk voor fotosynthese Aantonen via zetmeel (lugol). Inval zonlicht = zetmeelsynthese

15 Aanwezigheid chlorofyl
Noodzaak van chlorofyl (bladgroen) Experiment: chlorofyl noodzakelijk voor fotosynthese Aantonen via zetmeel (lugol). Aanwezigheid chlorofyl = zetmeelvorming

16 Aanwezigheid chlorofyl
Fotosynthese = bladgroenwerking Aanwezigheid chlorofyl = zetmeelvorming

17 3.1.3 Noodzaak van koolstofdioxide (CO2)
Experiment: CO2 noodzakelijk voor fotosynthese Fotosynthese = koolstofdioxideassimilatie

18 Afwezigheid CO2 = geen zetmeelvorming

19 Schematische voorstelling van het fotosyntheseproces
3.2 Globale reactievergelijking fotosynthese Schematische voorstelling van het fotosyntheseproces

20 Fotosynthese: energie van zonlicht glucose (zetmeel) aanmaken vanuit CO2 en H2O chlorofyl zet zonne-energie om in chemische energie er wordt O2 gevormd De globale reactievergelijking van de fotosynthese: 6 CO H2O C6H12O H2O O2 Of vereenvoudigd: 6 CO H2O C6H12O O2

21 4 door chlorofyl 4.1 Zonlicht als energievorm 4.2 De rol van chlorofyl
Absorptie van licht door chlorofyl 4 4.1 Zonlicht als energievorm 4.2 De rol van chlorofyl

22 Absorptie van licht door een blad
4.1 Zonlicht als energievorm Planten gebruiken zonlicht als energiebron Licht: golfbeweging fotonen Absorptie van licht door een blad

23 4.2 De rol van chlorofyl 4.2.1 Chlorofyl, een pigment in het inwendig
membraan van de chloroplast Chloroplasten absorberen licht en zetten dit om in chemische energie. Chlorofylmoleculen zijn gelegen op de membranen van de thylakoïden en grana.

24 Schematische weergave van chloroplast

25 Spiraalvormige chloroplast in Spirogyra sp.
Blaadje waterpest met tientallen chloroplasten

26 4.2.2 Andere bladpigmenten Verschillende pigmenten:
Chlorofyl a Chlorofyl b Xanthofyllen Carotenoïden Experimenteel scheiden met papierchromatografie

27 Absorptiespectrum van verschillende pigmenten
Absorptiespectra van fotosynthetisch actieve pigmenten Actieve pigmenten hebben een eigen absorptiespectrum Absorptiespectrum van verschillende pigmenten

28 4.2.4 Lichtabsorptie door chlorofylmoleculen
Chlorfylmoleculen absorberen rood en blauwe licht energie om elektronen in aangeslagen (geëxciteerde) toestand te brengen De aangeslagen elektronen kunnen: terug naar grondtoestand vallen en warmte uitzenden terug naar grondtoestand vallen en licht uitstralen (fluorescentie) terug naar grondtoestand vallen en energie doorgeven aan een ander molecuul (resonantie-energieoverdracht) worden uitgestoten en opgevangen worden door een elektronenacceptor waarbij lichtenergie chemische energie

29 5 fotosyntheseproces 5.1 Lichtreacties van de fotosynthese
Verloop van het fotosyntheseproces 5 5.1 Lichtreacties van de fotosynthese 5.2 Donkerreacties van de fotosynthese 5.3 Overzicht van licht- en donkerreacties

30 5.1 Lichtreactie van de fotosynthese
Lichtreactie bestaat uit: Fotolyse watermoleculen Fotofosforylatie, vorming ATP en NADPH + H+ Speciale reactiecentra (fotosysteem II en I) Chlorofyl a: lichtenergie chemische energie Chlorofyl b en andere pigmenten (antennechlorofyl) absorberen licht (‘lichtvangers’) en door resonantie-energieoverdracht geven ze de energie door aan fotosysteem I en II fotosystemen zullen elektronen afstaan via een elektronentransportketen

31 Resonantieoverdracht tussen antennechlorofyl en fotosysteem

32 5.1.1 Fotolyse van H2O Door lichtenergie zal water gesplitst worden
H2O H e ½ O2 of 2 H2O H e O2 2 H+ : zullen bij NADP-reductase zorgen voor vorming van NADPH+H+ 2 e- : zullen het elektronentekort opvullen van fotosysteem II O2 : afvalstof, verlaat het blad via de huidmondjes

33 5.1.2 Fotofosforylatie Fotosysteem II wordt aangeslagen
elektronen doorgegeven aan fotosysteem I Energie van de uitgestoten elektronen wordt gebruikt om via protonenpomp H+-ionen binnen de thylakoïden te pompen. Er ontstaat een protonengradiënt (meer H+-ionen in de thylakoïden) Via ATP-synthasecomplex worden de H+-ionen naar buiten getransporteerd, energie wordt gebruikt voor: ADP Pi ATP (fosforylatie)

34 Lichtreactie t.h.v. thylakoïde membraan

35 Fotosysteem I wordt aangeslagen
elektronen via elektronentransportketen doorgeven NADP-reductase maakt NADPH,H+ aan NADP e H+ NADPH + H+ Route elektronen: H2O fotosysteem II fotosysteem I NADP-reductase en dus NADPH + H+

36 Z-schema van de fotosynthese

37 Reductie van NADP+ tot NADPH,H+

38 5.2 Donkerreactie van de fotosynthese
Donkerreactie gebeurt in het stroma. CO2, ATP en NADPH,H+ worden ingebouwd in de Calvincyclus. vorming van glucose C6H12O6

39 Calvincyclus

40 Verband tussen licht en donkerreactie
5.3 Overzicht van licht- en donkerreactie Verband tussen licht en donkerreactie

41 6 het blad 6.1 Bladstructuur 6.2 Aanpassingen aan de fotosynthese
Fotosynthese in het blad 6 6.1 Bladstructuur 6.2 Aanpassingen aan de fotosynthese Niet kennen

42 7 fotosynthese beïnvloeden 7.1 Lichtintensiteit 7.2 Temperatuur
Factoren die de fotosynthese beïnvloeden 7 7.1 Lichtintensiteit 7.2 Temperatuur 7.3 CO2-gehalte Niet kennen

43 Chemosynthese 8 Sommige bacteriën (chemo-autotrofen) bouwen C-verbindingen op met behulp van chemische energie afkomstig van de oxidatie van anorganische stoffen zoals: NH4+ (ammoniumionen) NO (nitrietionen) CH (methaan) H2 S (waterstofsulfide) H (waterstofgas)