Fotosynthese

Wanneer een dier een plant eet, is de energie die het dier verkrijgt oorspronkelijk afkomstig van het zonlicht. De bron van alle voedsel wordt gevormd door het opmerkelijke proces dat de fotosynthese (koolstofassimilatie) wordt genoemd, optredend in alle groene planten die in het bezit zijn van een mengsel van pigmenten, chlorofyl genaamd.

De bij elkaar gebrachte ‘grondstoffen’ voor de fotosynthese gebruiken de energie van het zonlicht zodanig, dat een bepaald deel van deze energie wordt opgenomen, waardoor een energie-opslagplaats ontstaat, waarop de plant bij de andere levensprocessen een beroep kan doen (de enige planten die in staat zijn hun eigen voedsel te maken, afgezien van de groene planten, zijn de bacteriën).

Fotosynthese (foto (photo) = licht; synthese (synthesis) = opbouw), of koolstofassimilatie zoals het ook wel wordt genoemd, is het proces waarin de groene plant suikers, zetmeel enz. opbouwt uit koolstofdioxyde (CO2) en water (H2O), gebruikmakend van de energie van het zonlicht. De plant verkrijgt haar koolstofdioxyde uit de lucht en het water wordt opgenomen uit de bodem, door middel van de wortels.

  Kooldioxyde komt de bladeren voornamelijk binnen door de zeer kleine poriën in de bladhuid. Deze poriën of stomata bevinden zich meestal aan de onderkant van het blad. Vele cellen in de bladhuid hebben tussenliggende luchtruimten. De cellen zelf zijn aan de binnenkant bedekt met een laag protoplasma, met daarin een waterige vloeistof: het celsap. Het protoplasma bevat de chlorofyl-houdende lichaampjes (chloroplasten).

Voordat de kooldioxyde deel kan nemen in de fotosynthese, moet het zijn weg vinden naar de chloroplasten, omdat de fotosynthese alleen kan plaatsvinden in de aanwezigheid van chlorofyl. De bladcellen die grenzen aan de luchtruimten, zijn bedekt met een dunne laag water op hun vrije oppervlakken.

De kooldioxyde die het blad via de stomata is binnengekomen, lost in de waterige laag op (dit water heeft de bladeren bereikt vanuit de wortels, via de transpiratiestroom: de waterkolom die in de stengel van de plant omhoog getrokken wordt naar de bladeren, door de verdamping van water door de zon. In oplossing kan de kooldioxyde door de met water bedekte wanden van de bladcellen in de chloroplasten komen, die zich in het waterige protoplasma bevinden.

De bladhuid is transparant. Het merendeel van het zonlicht dat op het blad valt, kan door de huid heengaan, hoewel slechts een klein gedeelte van het licht dat door het blad wordt geabsorbeerd op het chlorofyl terechtkomt en werkelijk wordt opgenomen en in de fotosynthese gebruikt wordt. Chlorofyl absorbeert het merendeel van het licht dat eropvalt. Dit is uiterst belangrijk voor de plant, want het chlorofyl absorbeert een veel groter deel van het licht dat erop valt dan de andere bestanddelen van het blad. Het chlorofyl absorbeert niet alleen licht-energie, maar het is ook in staat ten minste een deel van deze energie over te dragen aan andere chemische stoffen in het blad. Stoffen die licht-energie absorberen en een deel ervan doorgeven aan andere stoffen, zijn dus licht-gevoeligmakende stoffen (foto-gevoelig-makers).

Het eindresultaat van de fotosynthese in de chloroplast bestaat hierin, dat de atomen van de kooldioxyde en sommige atomen van de watermolekuien samengevoegd worden, gebruikmakend van de energie van het zonlicht, dat geleid wordt naar de stoffen die aan de fotosynthese deelnemen, waarbij suiker en zuurstof worden gevormd. De zuurstof wordt afgegeven als gasbelletjes in de luchtruimten van het blad en verlaat het blad via de stomata naar de lucht. Als we op een heldere dag kijken naar het oppervlak van een vijver waarin waterplanten groeien, dan kunnen we talrijke kleine belletjes zien, die naar het oppervlak stijgen. Dat zijn belletjes zuurstofgas die uit de bladeren van de waterplanten zijn ontsnapt en die ontstaan zijn als resultaat van de fotosynthese.  

Ofschoon we de fotosynthese kort samenvatten door te stellen dat kooldioxyde plus water en energie, suiker en zuurstof vormen; volgens de vergelijking 6C02 + 6H2O + energie –> C6H1206 + 602 is dit werkelijk een al te eenvoudige voorstelling. Want de fotosynthese is niet slechts één eenvoudige reaktie, maar het is een zeer ingewikkelde reeks - een keten, misschien wel verschillende ketens - van scheikundige reakties, waarvan kooldioxyde en water het beginpunt vormen en zuurstof en suiker het eindpunt.