Lyst til å vinne en kraftig solcellelader?

Svar på våre 7 enkle spørsmål her.

Fotosyntese

8. februar, 2019

Sola er den viktigste energikilden for det globale økosystemet vi har på kloden. Den gir oss varme og lys, og vi mennesker har utviklet flere teknologier som solceller og solfangere  som gjør at den verdifulle solenergien kan bli transformert til elektrisk strøm eller varmer opp vann. Disse menneskelige teknologiene har blitt utviklet over flere tiår, men til tross for dette klarer vi ikke utnytte sola like godt som en annen, helt naturlig prosess, nemlig fotosyntese.

Sammendrag
Fotosyntese er en kjemisk prosess i planter, alger og fotosyntetiske bakterier som omgjør solenergi til kjemisk bundet energi. Denne teksten fokuserer på fotosyntese hos planter. Den kjemiske energien lagres som ATP-molekyler og brukes som drivstoff til planten samt til å lage glukose og andre organiske stoffer. For å gjennomføre fotosyntese trenger planten sollys, vann, næringssalter, spormetaller, karbondioksid og pigmenter, blant annet klorofyll a, som finnes i alle planteceller. Vann og karbondioksid tar planten opp igjennom røtter og blader. Ved denne prosessen dannes også de viktige biproduktene vanndamp og oksygen, som utgjør et viktig grunnlag for flercellet liv på jorda.

Kjemisk prosess:

Fotosyntese har eksistert i milliarder av år og er i hovedsak en kjemisk prosess som bruker solenergi til å lage energi i form av ATP. Vi hører kanskje oftest om fotosyntese i planter, så det er det denne teksten vi fokusere på, men fotosyntese foregår i tillegg i alger og fotosyntetiske bakterier. Faktisk produserer en type alger kalt kiselalger like mye oksygen som all regnskog til sammen!

 

ATP, som står for adenosintrifosfat, er et molekyl som minner litt om et batteri og fungerer i fotosyntese som en måte å lagre kjemisk energi på. ATP brukes videre som drivstoff i plantens celler og lagres også som sukker (glukose) i plantens vekster, altså i bær eller røtter. Glukosen bruker planten også til å lage cellulose  og stivelse .

 

Å lage energi til planten, i form av glukose og ATP, er hovedformålet til fotosyntese. Til dette trengs det en rekke ulike stoffer og tilrettelagte forhold. Sollys, karbondioksid, vann og klorofyll a er utgangspunktet for hele prosessen, som i korte trekk foregår slik:

  1. Planten suger opp vann og næringssalter gjennom røttene og absorberer karbondioksid (CO2) fra luften, via sluser i undersiden av blader.
  2. Så bruker planten lysenergien fra sola, samt klorofyll a og andre lyshøstende pigmenter, til å danne ATP og sette sammen stoffene som utgjør glukose. Glukose består av 6 karbonatomer, 12 hydrogenatomer og 6 oksygenatomer, og disse henter planten ut fra vannet og karbondioksidgassen (se punkt 1).
  3. Ved slutten av prosessen har planten også produsert biproduktene oksygengass (O2) og vanndamp (H2O). Oksygengassen fra fotosyntese utgjør mye av grunnlaget for flercellet liv på jorda.
fotosyntese1
Illustrasjon: UngEnergi

Klorofyll a

Klorofyll a er pigmentet som gjør det mulig for planten å absorbere og bruke sollys sammen med andre lyshøstende klorofyller og andre stoffer kalt karotenoider. Klorofyllene er en gruppe ulike molekyler som i planter finnes i en organell, altså en celledel, kalt kloroplaster. Kloroplaster finnes i noen planteceller, for eksempel finnes de ofte i bladene, men ikke i røttene til planten. På grunn av sin kjemiske struktur kan klorofyll absorbere flere deler av spekteret vi kaller synlig lys, altså sollys. Synlig lys består av lys i alle farger, og delene klorofyll kan absorbere er de vi ser som lilla/blått og oransje/rødt lys. Disse lysfargene er elektromagnetisk stråling med bølgelengdene på rundt 450-500nm og 650-700nm. Korofyll er avhengig av lysenergi fra disse bølgelengdene for å gjennomføre fotosyntese.

fotosyntese2
Illustrasjon: UngEnergi

 

Klorofyll absorberer dårligst bølgelengdene mellom 525 og 575 nm, hvilke er bølgelengder vi ser som fargen grønn. Disse bølgelengdene blir derimot reflektert, som er grunnen til at vi ser de fleste planter som grønne.

 

Her er noen animasjoner fra viten.no:

Avansert

Fotosyntese består av to forskjellige deler: en lysavhengig del  og en lysuavhengig del . Den lysavhengige delen er, som navnet tilsier, den delen av prosessen som aktivt krever sollys. Her brukes solenergien til to forskjellige ting: å splitte vann (H2O) til oksygen (O2) og hydrogenioner (H+), samt at pigmentmolekylene av klorofyll i kloroplasten absorberer solenergien og setter i gang en prosess som danner ATP og NADPH. Oksygenet produsert i denne delen blir skilt ut gjennom spalter i bladene på planten som oksygengass.

 

Den lysuavhengige delen består i hovedsak av at CO2 og vann blir omdannet til glukose (C6H12O6) ved bruk av energi fra ATP og NADPH.

 

Merk at selv om den lysuavhengige reaksjonen ikke krever sollys for å gjennomføre prosessene den inneholder må det fremdeles være sollys mens den pågår. Dette er fordi energistoffene NADPH og ATP forsvinner etter kort tid og må derfor bli tatt i bruk raskt.

 

 

fotosyntese3
Illustrasjon: UngEngergi
Kilder Nyttige lenker
Bruk som kilde
Denne artikkelen skrevet av UngEnergi er lisensiert under en Creative Commons Navngivelse-Ikkekommersiell-DelPåSammeVilkår 3.0 Norge Lisens.
UngEnergi.no benytter informasjonskapsler for å gjøre brukeropplevelsen bedre Lukk Les mer
Elektroner i bevegelse. Husk at elektronene beveger seg i motsatt retning av den definerte strøm-retningen.
Pigmenter, også kjent som fargestoffer, er stoffer som gir farge ved at de absorberer noen bølgelengder av lyset som treffer dem, og reflekterer andre.
Energi som finnes i bindingene mellom atomene i et stoff, og som blir frigitt ved fullstendig forbrenning. Eksempler er bensin og mat. Dessuten kan batterier omforme kjemisk energi til elektrisk energi.
Cellulose er et karbohydrat som består av lange kjeder med glukose (altså et polysakkarid). Cellulose brukes i planter til å bygge cellevegger og utgjør derfor en viktig del av plantens vekst.
Stivelse er et karbohydrat som består av lange kjeder med glukose (altså et polysakkarid). Stivelse brukes som næring til planten og via lagring i nøtter eller korn er det også en viktig næringskilde for mennesker.
Også kalt "lysreaksjonen" eller "lysfasen".
Også kalt "karbonreaksjonen" eller "mørkefasen".
NADPH står for nikotinamid-adenin-dinukleotidfosfat og brukes i fotosyntese som en kilde til energi (elektroner), ligner på ATP.