Speaker A
Fotosyntesen har vi pratat om många gånger, inte minst som kontrast till cellandningen. Och det är också så att fotosyntesen faktiskt liknar cellandningen i många avseenden.
En detaljerad genomgång av fotosyntesen, dess reaktioner och viktiga komponenter i kloroplasten, förklarat på svenska.
Key Takeaways
- Fotosyntesen består av ljusberoende och icke-ljusberoende reaktioner som samarbetar.
- Kloroplastens tylakoidmembran är platsen för ljusreaktionerna där ATP och NADPH bildas.
- Rubisco är ett avgörande enzym för koldioxidfixering och därmed för fotosyntesen.
- Protongradienten i tylakoiden driver ATP-syntas för energiproduktion.
- Fotosyntesen är grundläggande för livet och liknar cellandningen i flera steg.
What the video covers
- Fotosyntesen jämförs med cellandningen och dess kemiska formel presenteras.
- Kloroplastens struktur och membransystem förklaras, inklusive tylakoider, stroma och lumen.
- Fotosyntesens två huvudreaktioner beskrivs: ljusberoende och icke-ljusberoende reaktioner.
- Den ljusberoende reaktionen i tylakoidmembranet leder till produktion av syrgas, NADPH och ATP.
- Fotosystem II fångar ljus och spjälkar vatten, vilket skapar en protongradient.
- Elektrontransporten pumpar protoner och skapar en protongradient som driver ATP-syntas.
- Fotosystem I exciterar elektroner som används för att bilda NADPH.
- Den icke-ljusberoende reaktionen sker i stroma och fixerar koldioxid med enzymet rubisco.
- Rubisco är världens vanligaste enzym och katalyserar bildandet av 3-fosfoglycerat.
- G3P-molekylen kan användas för syntes av glukos och återbildning av ribulos-1,5-bisfosfat.
Chapters
- 00:00Introduktion till fotosyntesen och dess likhet med cellandning
- 00:32Fotosyntesens kemiska formel
- 01:07Kloroplastens struktur och membransystem
- 02:02Definition av stroma och lumen
- 02:34Ljusberoende reaktion: produktion av syrgas, NADPH och ATP
- 03:13Detaljerad genomgång av fotosystem II och vatten-splitting
- 04:31Elektrontransport och protongradient i tylakoiden
- 06:07Fotosystem I och NADPH-bildning
- 06:56ATP-syntas och ATP-produktion
- 07:57Icke-ljusberoende reaktionen: koldioxidfixering med rubisco
Full Transcript — Download SRT & Markdown
Speaker A
Så om du redan har sett min videogenomgång om cellandningen, så kommer du att känna igen många grejer och ha stor hjälp av det.
Speaker A
Om du inte har sett den, så rekommenderar jag faktiskt att du lägger 12m53s på att i alla fall kolla igenom den, så är du helt med på banan. Du kan följa länken här uppe till höger då.
Speaker A
Fotosyntes, ja, det kan vi ju skriva med en ordformel så här: Koldioxid + vatten + energi → glukos + syrgas.
Speaker A
Om vi vill kan vi skriva den med kemiska formler. Då blir det istället 6CO₂ + 6H₂O + hν → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
Speaker A
Ja, det står "hå-ny" här, och det är ett sätt att skriva ljusenergi på. Det här som liknar ett "v" är alltså i själva verket den grekiska bokstaven "ny".
Speaker A
Vi ska börja med att titta på växtcellen, och den här bilden behöver du inte rita av.
Speaker A
Förhoppningsvis har du den redan någonstans i dina anteckningar. Det vi ska fokusera på här är i alla fall kloroplasten, här nere till höger. För det är ju där som fotosyntesen sker!
Speaker A
Då måste jag ju visa upp en bild på lite riktiga kloroplaster också. Här är ett blad från praktskogsmossa fotograferat i mikroskop, och alla de här små gröna kulorna är alltså kloroplaster.
Speaker A
Men det jag vill att du ska skriva nu, det är att kloroplasten är en organell som faktiskt har tre membransystem.
Speaker A
Den har dels ett yttre och ett inre membran. Men så har den också membransystem med en slags påsar som ser ut ungefär så här.
Speaker A
De kallas för tylakoider efter ett grekiskt ord som betyder just ”påse”. Ytterligare två begrepp vill jag att du ska ha med dig här, och det är stroma och lumen.
Speaker A
Stroma är utrymmet mellan tylakoiderna och kloroplastens inre membran och lumen är utrymmet inuti tylakoiderna.
Speaker A
Egentligen kräver jag inte att du ska lära dig de här begreppen, men jag kommer att använda dem längre fram i den här videogenomgången, så det är lika bra att du har hört dem redan.
Speaker A
Fotosyntesen kan man säga består av två huvudreaktioner. Det är den ljusberoende reaktionen, som kräver ljus för att fungera, och den icke ljusberoende – som inte gör det.
Speaker A
I den ljusberoende reaktionen, som äger rum i tylakoidens membran, fångas ljus in, och det leder till att syrgas, NADPH och ATP bildas. Syrgas och ATP vet du förstås redan vad det är, men du som nu har sett min videogenomgång om cellandningen kanske tycker att du känner igen det här NADPH?
Speaker A
Det är en molekyl som liksom NADH, som vi träffade på i cellandningen, bär på väte och energirika elektroner.
Speaker A
I den icke-ljusberoende reaktionen, som äger rum i kloroplastens stroma, sker sedan själva fixeringen av koldioxid.
Speaker A
Och den här reaktionen kräver energi både i form av NADPH och ATP, som alltså bildades i den ljusberoende reaktionen.
Speaker A
Då tar vi oss tillbaka till kloroplasten, och förstorar upp en liten del av tylakoidernas membran.
Speaker A
Nu ska jag rita en bild som kommer att se ut så här när den är klar.
Speaker A
Men vi tar det steg för steg, så att du kan hänga med och rita av i lugn och ro du med!
Speaker A
Så jag börjar med att rita upp en bit av tylakoidens membran, så här – men rita inte av det än!
Speaker A
Om du är lite smart, så väntar du med att rita membran tills vi har fyllt i de olika proteinkomplexen som sitter i.
Speaker A
Så blir din bild snyggare! Här uppe till vänster skriver jag nu också stroma för att visa att här har vi utrymmet mellan tylakoiderna och kloroplastens inre membran, och här nere skriver jag lumen, alltså det som är inuti tylakoiderna.
Speaker A
Det första proteinkomplexet som ska vara med det heter fotosystem två, och skrivs ofta så här: PSII.
Speaker A
En liten vattenmolekyl får vara med här nere också. Det som nu händer, det är att ljus träffar klorofyllmolekylen som finns i fotosystem två.
Speaker A
Den här strukturformeln ska du absolut inte rita av, men jag vill i alla fall visa här hur den här strukturen med en magnesiumjon i mitten fungerar som en antenn, och fångar upp ljusenergin i en foton.
Speaker A
Elektronerna i bindningarna här exciteras, det vill säga de blir energirika, och den energin används till att spjälka en vattenmolekyl – så här!
Speaker A
Det bildas en halv syremolekyl, två vätejoner och två energirika elektroner, som tas om hand av fotosystem två.
Speaker A
Det ska vi förstås skriva lite till också! I fotosystem två fångas ljus upp av klorofyll, och den energin används till att spjälka vatten till en ½O₂, 2H⁺ och två elektroner.
Speaker A
Och de här elektronerna får då hög energi. Det som sedan händer är en form av elektrontransport, ungefär som den i cellandningen.
Speaker A
Elektronerna transporteras genom ett antal proteinsystem, och då utnyttjas energin i dem till att pumpa över protoner från stroma in i lumen, så här.
Speaker A
Det innebär att vi får en högre vätejonkoncentration i tylakoidens lumen och en lägre i kloroplastens stroma – det uppstår alltså en protongradient! Återigen så liknar det här alltså cellandningen…!
Speaker A
Vi fyller på att det sker en elektrontransport, och att energin i elektronerna används till att pumpa in H⁺ i lumen.
Speaker A
En protongradient bildas. Men vi är inte klara med elektronerna än! I fotosystem ett fångas återigen ljus upp – och elektronerna exciteras till nya, höga energinivåer, så här.
Speaker A
Nu fångas energin upp av ett ämne som kallas NADP⁺. Tillsammans med vätejoner i stroma bildas då NADPH.
Speaker A
Eftersom det går åt vätejoner i den här reaktionen, blir koncentrationen vätejoner ännu lägre i stroma, och protongradienten förstärks.
Speaker A
Ett litet ord om fotosystem ett och två nu bara innan vi skriver något om det.
Speaker A
Det är ju lite fånigt att det första fotosystemet heter fotosystem två, och det andra heter fotosystem ett.
Speaker A
Men jag tror att det helt enkelt beror på att de upptäcktes i den ordningen, och då fick det bli så.
Speaker A
Lite bakvänt kanske, men man vänjer sig. Skrivdags, alltså nu då. Ljus träffar klorofyll i fotosystem ett. Energin i ljuset förs över till elektroner, som binds i NADPH.
Speaker A
Koncentrationen vätejoner i stroma minskar, vilket leder till att protongradienten förstärks. Nu har vi det sista proteinkomplexet här, och det är ATP-syntas – exakt samma som i cellandningens sista steg.
Speaker A
Vi har en hög koncentration vätejoner i lumen, vilket leder till att vätejoner kan färdas in i stroma via ATP-syntaset.
Speaker A
Då utnyttjas energin hos protonerna för att tillverka ATP ur ADP + Pi på det här sättet.
Speaker A
Nu är vi klara med den här vackra bilden, och ska bara skriva lite till, till det.
Speaker A
Vid ATP-syntaset utnyttjas protongradienten för att tillverka ATP ur ADP + Pi. Nu kommer vi till den icke-ljusberoende reaktionen, och jag har här en rätt snygg bild av vad som händer där.
Speaker A
Men det här blir betydligt mer kemi än jag egentligen tycker att vi ska ha i Biologi 2, så jag ska bara visa och peka i den här bilden, och sen skriver vi lite till det.
Speaker A
Och det räcker för vad du ska lära dig om den icke ljusberoende reaktionen. Vi börjar med att titta här uppe. Det är en slags sockermolekyl som är här, med det fina, fina namnet ribulos-1,5-bisfosfat.
Speaker A
Det behöver du inte lära dig, men du ska i alla fall lägga märke till att den innehåller fem kolatomer.
Speaker A
Med hjälp av ett enzym som heter rubisco kopplas det här ”femkols-sockret” samman med en koldioxidmolekyl, och bildar en molekyl med sex kolatomer. Den molekylen är dock väldigt instabil, och sönderfaller direkt till två sådana här trekols-molekyler, som heter 3-fosfoglycerat.
Speaker A
Enzymet rubisco är förresten värt några extra ord. Det är nämligen världens vanligaste enzym – och kanske universums också!
Speaker A
Utan rubisco, ingen fotosyntes, och därmed skulle inte vi heller kunna leva. Därför är det kanske också världens viktigaste enzym. Det tycker i alla fall många växtbiokemister som jag har pratat med!
Speaker A
Nu plitar vi ner lite om den icke-ljusberoende reaktionen också. I den första fasen fixeras koldioxid med hjälp av enzymet rubisco.
Speaker A
Det här ”femkolssockret” plus en koldioxidmolekyl bildar en ”sexkolsmolekyl”. Den sönderfaller direkt till två 3-kolsmolekyler, som bär på det vackra namnet 3-fosfoglycerat.
Speaker A
I fas två bildas en molekyl som heter glyceraldehyd-3-fosfat elle
Speaker A
För att den ska kunna bildas krävs det energi både i form av ATP och NADPH som du ser här.
Speaker A
Den här molekylen G3P kan sedan användas till syntes av en massa grejer i växtcellen – till exempel glukos!
Speaker A
Fas två alltså, kallas för reduktionsfasen men det viktigaste jag vill att du ska lära dig är att det bildas G3P.
Speaker A
Vi skriver alltså att 3-fosfoglyceraten omvandlas till glyceraldehyd-3-fosfat (alltså G3P). ATP och NADPH som bildades i den ljusberoende reaktionen går åt.
Speaker A
Och så skriver vi också att G3P kan användas för syntes av glukos. I fas tre återbildas sedan det här femkols-sockret, ribulos-1,5-bisfosfat.
Speaker A
Men hur ska vi få en molekyl med fem kolatomer när vi utgår ifrån en med tre kolatomer, här, i G3P?
Speaker A
Jo, faktum är att det går åt fem stycken G3P (med sammanlagt 15 kolatomer) för att bilda tre stycken ribulos-1,5-bisfosfat.
Speaker A
Och så går det åt ATP igen här uppe. I fas tre alltså, där återbildas det ursprungliga ”femkolssockret”.
Speaker A
Fem molekyler G3P behövs för att bilda tre molekyler ”femkolssocker”, och så går det också åt ATP.
Speaker A
Naturligtvis finns det massor mer att lära sig om både den icke ljusberoende reaktionen och den ljusberoende reaktionen i fotosyntesen.
Speaker A
Men det får nu vänta tills du roar dig med högre studier i biokemi på universitetet!
Topics:fotosynteskloroplasttylakoidstromalumenfotosystem Ifotosystem IIrubiscoATP-syntascellandning
