logo idiomorf  
Bekijk de tekeningen op deze website en zie de kracht van de eenvoud
vorige afbeelding terug naar overzicht volgende afbeelding    

Schematische tekening over Fotosynthese op moleculair niveau: de calvincyclus

 
 

 

 

 
 
   

Zoekt u een schematische tekening als deze?
Deze schematische tekening hebben wij getekend voor een cursus biologie en vormt onderdeel uit een reeks schematische tekeningen over fotosynthese. Met deze schematische tekeningen en animaties is het mogelijk om (complexe) informatie beter te begrijpen. Deze schematische tekeningen kunnen gebruikt worden voor zowel gedrukte als digitale media. Bent u geïnteresseerd in onze schematische tekeningen of zijn er vragen? Neem gerust vrijblijvend contact met ons op voor een afspraak. Wij staan u graag te woord.

Fotosynthese op moleculair niveau
Fotosynthese bestaat uit een heleboel reacties die je kan scheiden in twee reactiewegen: de lichtreacties (o.a.fotolyse) en de donkerreactie (ook wel de calvincyclus genoemd). De lichtreacties spelen zich voornamelijk in het membraan van de thylakoïde af. De donkerreacties spelen zich af in de stroma zoals op bovenstaande tekening te zien is. Bij de lichtreacties wordt lichtenergie omgezet in chemische energie. Hierbij wordt via fotolyse water gesplitst in protonen, elektronen en zuurstof. De protonen en elektronen worden gebruit om uiteindelijk de energiedragende stoffen ATP en NADPH te maken. Zuurstof wordt verder tijdens de fotosynthese niet meer gebruikt. ATP en NADPH gaan de stroma in en komen zo terecht in de calvin-cyclus. In deze cyclus wordt de energie van de stoffen gebruikt om uiteindelijk glucose te vormen. Hierbij wordt ook koolstofdioxide gebruikt.

Fotosynthese begint als in fotosysteem II een chlorofyl pigment een foton (lichtdeeltje) absorbeert. De energie van het foton wordt door het pigment opgenomen en als gevolg daarvan raakt een elektron 'in aangeslagen' toestand. Normaal gesproken gaat een pigment als het in een aangeslagen toestand is binnen een nanoseconde weer terug naar zijn grondtoestand. De energie van het aangeslagen elektron gaat dan verloren in warmte. In fotosysteem II is echter een speciaal chlorofyl molecuul (P680) dat als het in aangeslagen toestand komt zijn elektronen binnen minder dan een picoseconde afgeeft aan een elektronen acceptor (Pheophytin genaamd). Deze elektronen met een hoog energieniveau komen in een keten van redoxreacties terecht. Deze keten wordt ook wel de elektronentransportketen (ETC) genoemd. Deze ETC begint bij fotosysteem II, gaat dan naar cytochroom b6f en komt uiteindelijk uit in fotosysteem I. In fotosysteem I worden deze elektronen gebruikt om NADPH te vormen.

De schematische tekening toont het tweede deel van de fotosynthese: de donkerreactie. Deze wordt ook wel de Calvincyclus genoemd. In de voorgaande tekening hebben we kunnen zien dat tijdens de lichtreactie in het eerste deel van de fotosynthese gevormde ATP en NADPH, wordt in de donkerreactie gebruikt om glucose te vormen zoals in voorgaande tekening weergegeven. De donkerreactie vindt plaats in het stroma. Het stroma is het groen-blauwe vlak in de schematische tekening. Hier volgen verschillende reacties elkaar op, waardoor er een soort cyclische keten van reacties ontstaat. Deze cyclus is vernoemd naar de ontdekker: Calvin.
De Calvincyclus verloopt in een aantal stappen. De eerste fase is de fixatie (het vastleggen) van koolstof door de aanwezigheid van de stof ribulose 1,5-difosfaat [rubisco]. De gevormde carboxylgroep van het 3-fosfoglyceraat wordt door NADPH gereduceerd tot glyceraldehyde 3-fosfaat (G3P). Voor dit proces wordt de nodige energie geleverd door ATP. Het grootste deel van het gevormde glyceraldehyde 3-fosfaat wordt via een complexe reactiereeks terug omgezet in ribulose 1,5-disfosfaat [rubisco], waardoor de cyclus gesloten is. Hierbij wordt er weer energie verbruikt die geleverd wordt door ATP. Na zes omlopen wordt er één molecuul glucose gevormd. In de lichtreactie wordt dus de energie geleverd, die in de donkerreactie wordt gebruikt om glucose te maken.

In voorgaande schematische tekening werdt getoont dat ATP en NADPH werd gevormd. Deze schematische tekening laat zien dat vanuit de tylakoiden ATP en NADPH vrijkomt en zich in het stroma bevindt. Er is dus een nauw verband tussen de licht reactie en de donkerreactie

Om de bladgroenkorrel zit een dubbel membraan.
De onderdelen van de bladgroenkorrel die kleurstoffen bevatten, hebben een gelaagde structuur. Het zijn de thylakoiden. De lichtreactie vindt in de membranen van deze thylakoiden plaats.
De donkerreactie vindt buiten de thylakoiden plaats, in de vloeistof van de chloroplasten
In de vloeistof volgen de verschillende reacties elkaar op waardoor er een soort cyclische keten van reacties ontstaan. Cyclus is vernoemd naar de ontdekker. Calvin

In de schematische tekening over de Calvincyclus komt naar voren dat in een aantal stappen koolstofdioxide wordt omgezet. Iedere stap in de cyclus wordt gekatalyseerd door een specifiek enzym. Het belangrijkste enzym is ribulosedifosfaatcarboxylase (rubisco). Rubisco katalyseert de eerste stap van de Calvincyclus: de reactie tussen koolstofdioxide en de stof ribulose-1,5-difosfaat.