Fotosyntesen

Forfatter: Ingrid Wærnes Minde

Hva er fotosyntesen?

Fotosyntesen er navnet på den prosessen som foregår i grønne planter, fotosyntetiske bakterier og alger når de produserer energi. På fagspråket uttrykker man seg litt mer avansert, og fotosyntesen er altså en syntese av organiske forbindelser (kjemiske forbindelser som inneholder karbon) som dannes av uorganisk vann, mineralnæring og karbondioksid. Sollyset er drivkraften bak fotosyntesen.

Energien plantene får er kjemisk energi i form av karbohydratene stivelse og sukker. Oksygengass (O2) er et avfallsprodukt fra fotosyntesen og noe plantene kvitter seg med, til fordel for både mennesker og dyr. Fotosyntesen er like nødvendig for oss som den er for plantene. Vi ånder ut karbondioksid (CO2) som plantene benytter seg av og tilbake får vi oksygen.

Den kjemiske formen for fotosyntesen ser slik ut:

Karbondioksid + vann + lys àglukose + oksygen

6CO2 + 6H20 + lys àC6H12O6 +6O2

Hvor foregår fotosyntesen?

Fotosyntesen foregår i de plantedelene, algene og hos de fotsyntetiserende bakteriene som inneholder klorofyll. Klorofyll er et grønt pigment stoff som hos bakterier blir kalt bakterieklorofyll. Klorofyll er en nødvendig forutsetning for å kunne drive fotosyntesen fordi klorofyllet absorberer sollyset som er selve motoren bak prosessen.

Når sollyset treffer klorofyllet, hos plantene er det i bladene, blir ca. 80-90 %av lyset absorbert mens resten av sollyset blir reflektert ut eller bare forsvinner gjennom bladet. Selv om nesten alt sollyset blir absorbert er det knappe 1-2 % av det totalt absorberte sollyset som blir benyttet i fotosynten. Resten går tapt som varme som blir utvekslet i luftrommet mellom bladene, eller det blir brukt for å fordampe vann.

Hvordan foregår fotosyntesen?

Selve prosessen foregår i kloroplasteret som er organeller (cellestruktur) i plantenes celler og i andre grønne plantedeler. Kloroplastret har et indre membransystem som danner såkalte tylakoider. Resten av kloroplastret består av en fargeløs grunnsubstans kalt stroma. Både stromaen og tylakoidene har viktige oppgaver i fotosyntesen. Tylakoidene omgjør lysenergi til kjemisk energi og redukjonskraft, og i stroma foregår det en karbonreaksjon hvor uorganisk CO2 blir omgjort til organiske stoffer. Karbohydratene blir produsert ved bruk av den kjemiske energien og reduksjonskraften.

Man skiller mellom lysreaksjonen (lysfasen) og karbonreaksjonen (mørkefasen). Lysreaksjonen er det kloroplastret som står for. Pigmentene i kloroplastret utgjør to fotosystemer som befinner seg i thylakoidmembranene. Fotosystemene har til sammen 600-800 pigmentmolekyler og alle absorberer lys. Det absorberte sollyset, energien, blir videre overført til et nabomolekyl og det første pigmentmolekylet er igjen klar for å ta imot mer sollys. Den absorberte energien blir sendt fra pigmentmolekyl til pigmentmolekyl til det treffer et bestemt reaksjonssenterklorofyll (også kalt klorofyll a-molekyl).

Videre i prosessen avgir reaksjonsmolekylet et elektron til en mottager. Her blir sollyset fanget og omgjort til kjemisk energi. I lysreaksjonen er det to fotosystemer som omdanner sollyset til kjemisk energi, men i fotosystem nummer to blir også vann spaltet. I lysreaksjonen blir også grunnstoffet oksygen dannet ved at vann blir spaltet og oksidert.

I karbonreaksjonen, altså mørkefasen, blir karbondioksid spredt inn til de fotosyntetiserende bladceller via spalteåpninger og gjennom vannfasen i cellevegger og plasmamembranen fram til kloroplastene. Årsaken til betegnelsen mørkefasen er at denne reaksjonen bare er indirekte avhengig av lys. I stroma blir karbondioksidet koblet til organiske molekyler under dannelsen av karbohydratene og andre organiske forbindelser.

Kan fotosyntesen bli påvirket av ytre forhold?

Tilgang på mineraler, temperatur, vekstsesong, vann – og lysmengde er faktorer som i mer eller mindre grad påvirker fotosyntesen. Fotosyntesen stopper ikke opp selv om tilgangen på lys er lav, men mengden lys er avgjørende for hvor mye karbondioksid som blir tatt opp. Hvis tilgangen på lys er dårlig vil mesteparten av karbondioksidet bli utskilt.

Tilgangen på karbondioksid i naturen kan være en begrensende faktor for fotosyntesen. Forskning viser at hvor mye karbondioksid som blir tatt opp og nyttiggjort har stor betydning for plantenes vekst. I naturen er ikke dette en faktor som er lett å påvirke for oss mennesker, men det er noe vi kan regulere i drivhus for å få ønsket plantevekst.

Temperaturen har en mye større påvirkning på fotosyntesen enn hva vi skulle tro. Det viser seg at jo høyere temperaturen er, jo mer øker fotosyntesen. Derimot stanser fotosyntesen helt opp om temperaturen synker til et visst minimum. For våre vintergrønne trær for eksempel stopper fotosyntesen ved -5 grader. Det er ikke opptaket av sollys som blir påvirket av temperatursvingningene, men de biokjemiske reaksjonene. Fotosyntesen er en biokjemisk prosess. Temperaturen må heller ikke bli for høy, da tar planten skade. Forskning viser at ideell temperatur er 15-20 varmegrader.

Vann er viktig for flere planteprosesser, og i fotosyntesen kommer oksygenet fra vannet. Tilgang på mineraler er essensielt for plantens overlevelse og helse. En syk, skadet og også dø plante fungerer dårlig i alle sammenhenger.

Fotosyntesen er en prosess som sjeldent stopper opp, men for enkelthetens skyld kan vi si at prosessen er ferdig og klar til å begynne på nytt når de nyskapte organiske forbindelsene har blitt transportert rundt til der hvor de skal bli benyttes som energikilder.

Kilder:

Aarnes, Halvor (2018). Fotosyntese. Hentet fra: https://snl.no/fotosyntese#-Forekomst

UiO (2011). Fotosyntese. Hentet fra: https://www.mn.uio.no/ibv/tjenester/kunnskap/plantefys/leksikon/f/fotosyntese.html

UngEnergi (2018). Fotosyntese. Hentet fra: http://ungenergi.no/energikilder/bioenergi/fotosyntese/

 
Kommenter nedenfor: