Å lage sukker av lys - fotosyntesen

Mange elever tror at plantene tar opp næringsstoffer gjennom røttene når de vokser. I det 17. århundre gjorde Johann Baptista van Helmont et forsøk for å undersøke dette. Han satte en plante som veide 5 kg i ei tønne med 90 kg jord. Planten fikk bare tilgang på vann og lys. Etter fem år veide planten 71 kg, mens vekten på jorda i potta bare hadde blitt redusert med 60 gram til 89,94 kg. Forsøkene til van Helmont viste at planten ikke ”brukte opp” jorda, til tross for at den vokste. Vektøkningen kom av at planten produserte næringsstoffene selv ved å drive fotosyntese. I denne prosessen blir sollyset utnyttet til å sette sammen glukose (C₆H₁₂O₆) fra karbondioksid (CO₂) og vann (H₂O), med oksygengass (O₂) som et avfallsstoff.

Kloroplasten og dens innhold. Omformingen av lysenergi til energibærere som ATP, NADPH og FADH skjer mellom klorofyllmembranen(tylakoid-) mens oppbyggingen av glukose skjer i ute stroma, utenfor tylkaoidmembranen.

Heterotrofe og autotrofe organismer
Alle som kan lage sin egen næring på denne måten, kalles autotrofe organismer. Autotrofe organismer er produsenter i økosystemene. De viktigste produsentene er planter, alger og enkelte bakterier. Gjennom fotosyntesen hos produsentene blir lysenergien tilgjengelig for forbrukere og nedbrytere. Organismene som spiser, eller tar opp energirike organiske molekyler som direkte eller indirekte kommer fra produsentene, kalles heterotrofe. Dyr og sopp er heterotrofe organismer.

Hva er fotosyntese?
Ordet fotosyntese kommer av foto, - som betyr lys og syntese, -som betyr å sette sammen. Hos alger og planter skjer fotosynte-sen i kloroplaster. Kloroplasten er en organell som ikke finnes i sopp- eller dyreceller. Kloroplasten har flere membraner innenfor hverandre som gir  flere avgrensete  hulrom. Den innerste membranen inneholder klorofyll og en rekke andre pigmenter som kan fange opp sollys. Her starter omforming av lysenergi til kjemisk energi i form glukose.

På www.viten.no kan du lære mer om detaljene i fotosyntesen.

Fotosyntesen er en todelt  prosess. I første del blir lysenergien bundet opp i ATP- og NADPH-molekyler. Disse egner seg dårlig til å lagre energi over tid fordi de reagerer lett med andre stoffer og blir energifattige. ATP og NADPH fungerer som et kortvarig  lager  for  lysenergien. I  den  andre  delen  av  fotosyntesen, syntesedelen,  bruker  planten  energien i ATP og NADPH til å sette sammen CO₂ og vann til glukose. Alle reaksjonene i denne kompliserte prosessen blir styrt av enzymer i planten. Ett enzym er spesielt viktig, rubisco. Rubisco kalles ofte verdens vanligste enzym fordi det er dét enzymet som bygger CO₂ inn i allerede eksisterende molekyler for å danne glukose og derfor eksisterer i alle grønne deler av ei plante. Vannet tar planta opp gjennom røttene og fører det gjennom stilken/stammen til bladene der fotosyntesen foregår. Karbondioksid blir tatt opp fra lufta gjennom små åpninger, spalteåpninger, i bladet.

Sukker som blir dannet i fotosyntesen,  tjener både som energikilde for prosesser i cellene og som råstoff for oppbygging av andre molekyler. Ved gode forhold produserer de grønne plantedelene mer sukker enn de bruker. Overskuddet blir sendt til de delene som ikke er grønne. Dessuten går en god del av næringen til frø, frukter og til røttene for lagring.

Mange elever tror at planter ikke bryter ned energirike forbindelse og slipper ut CO₂, slik som alle andre levende organismer. Denne energifrigjørende prosessen, celleånding, er så godt som helt lik i alle levende organismer, og derfor også hos planter.