Fotosyntese, prosess som gjør at planter og visse typer bakterier kan bruke energien i sollys til å syntetisere organiske molekyler fra karbondioksid og vann.

Alle levende celler trenger organiske forbindelser som energikilde og som byggesteiner i biosyntese. Dyreorganismer og de fleste mikroorganismer er heterotrofe (av gr. hetero, 'annen', og trofe, 'næring'), dvs. de er ute av stand til å danne organiske forbindelser fra inorganiske. De er derfor avhengige av «føde», dvs. tilførsel av organiske forbindelser som andre celler har dannet.

De første cellene som oppstod på Jorden, hadde rikelig tilgang på organiske molekyler dannet ved såkalte geokjemiske prosesser. Etter hvert som levende organismer økte i antall, ble disse spontant genererte, organiske molekylene brukt opp. Noen celler klarte å tilpasse seg den reduserte fødetilgangen ved å utvikle systemer til selv å danne nødvendige, organiske molekyler med karbondioksid som karbonkilde. Slike «selvforsynte» celler kalles autotrofe (av gr. autos, 'selv'). En undergruppe autotrofe organismer utgjøres av kjemotrofe celler, som bruker oksidasjon av ulike kjemiske stoffer som energikilde. Kvantitativt viktigere ble imidlertid de fotosyntetiserende organismene. De er i dag hovedkilden til organiske stoffer på jorden og dermed første ledd i næringskjeden som alt annet liv avhenger av. De frigjør også oksygen til atmosfæren, som så kan brukes ved aerob nedbrytning av organiske molekyler.

De mest avanserte fotosyntetiske bakteriene er cyanobakteriene (av gr. kyanos, 'blå'), som tidligere misvisende ble kalt blågrønnalger. De bruker elektroner og H+-ioner fra vann til å omdanne CO2 til organiske molekyler, etter den generelle formelen nH2O + nCO2→(CH2O)n+ nO2. Vi ser at oksygen frigjøres i reaksjonen, og det antas at det var utviklingen av cyanobakterier som muliggjorde den senere fremveksten av aerobe livsformer på Jorden.

I planter, som kom enda senere i evolusjonen, finner fotosyntesen sted i en intracellulær organelle – kloroplasten. Kloroplastene finnes først og fremst i cellene som danner plantenes blader. Som mitokondriene har kloroplastene sitt eget arvestoff og er etterkommere etter bakterier som har inngått symbiotisk sameksistens med urplanteceller (se endosymbioseteorien).

En lang rekke biokjemiske reaksjoner finner sted under fotosyntesen. De kan deles i to hovedgrupper eller faser. I den første brukes energien i sollys til å eksitere, dvs. øke energien tilknyttet elektroner i vannmolekyler knyttet til det grønne fargestoffet klorofyll (inneholder en porfyringruppe nær beslektet med hem). De eksiterte elektronene beveger seg så gjennom en elektrontransportkjede beslektet med den som finnes i mitokondrienes innermembran, og ender til slutt (sammen med H+-ioner) på koenzymet NADP+, som dermed omdannes til NADPH. Samtidig genereres også energirike ATP-molekyler. Denne reaksjonskjeden er direkte avhengig av sollys og kalles ofte for «lysfasen». I den neste fasen, «mørkefasen», brukes NADPH som reduksjonsmiddel og ATP som energikilde til å syntetisere organiske molekyler, der endeproduktet ofte blir sukrose, dannet i plantenes blader.

Vi ser at oksygen frigjøres (ved at elektronene og H+ -ioner strippes vekk fra vannmolekyler) i den første fasen, mens karbondioksid reduseres i den andre. De nydannede organiske molekylene transporteres fra bladene til alle deler av planten, hvor de kan brukes som energikilde og til videre biosyntese, eller de spises av heterotrofe organismer, som bruker dem til samme formål. Som vi ser, drives fotosyntetiske organismer direkte av solenergi og heterotrofe organismer, inklusive oss selv, indirekte av solenergi.

Foreslå endring

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.