Home›Biologie›Planten

Hoe fotosynthese werkt

In de jaren 1600 kweekte Jan Baptist van Helmont een wilg in 200 pond gedroogde grond; na vijf jaar was de boom 164 pond zwaarder geworden en de grond ongeveer 2 ounce lichter.

Waar haalt een boom zijn massa vandaan?

Als je moest raden waar het hout van een boom vandaan komt, lijkt de grond het voor de hand liggende antwoord. Van Helmont toetste dat idee. Hij droogde 200 pond aarde in een oven, plantte een wilgentakje van vijf pond en gaf het vijf jaar lang alleen regenwater of gedestilleerd water. De boom woog toen ongeveer 169 pond en 3 ounce, maar de gedroogde grond woog weer 200 pond min ongeveer 2 ounce. Hij concludeerde dat het hout, de schors en de wortels alleen uit water waren ontstaan.

Hij had half gelijk. Water gaat wel de plant in, maar het grootste deel van de droge massa van een boom is koolstof, en die koolstof komt uit de lucht. Planten, algen en cyanobacteriën nemen koolstofdioxide, een gas met weinig energie, en bouwen het met de energie van zonlicht om tot suikers, die veel energie bevatten. OpenStax Biology noemt ze fotoautotrofen, zelfvoeders die licht gebruiken. Dieren, schimmels en de meeste bacteriën zijn heterotrofen: ze leven van suikers die eerst door fotosynthese zijn gemaakt.

De totale reactie wordt meestal geschreven als 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ met licht als energiebron. Zes moleculen koolstofdioxide en zes van water worden één molecuul glucose en zes van zuurstof. De vergelijking ziet er eenvoudig uit, maar het echte proces loopt via veel stappen met kortlevende tussenmoleculen.

AchtergrondPlanten die lucht herstellen. In 1771 liet de Engelse predikant Joseph Priestley een kaars branden in een afgesloten vat tot de lucht het branden niet meer toeliet. Hij zette een takje munt erin, en na enkele dagen kon er weer een kaars in die lucht branden. In 1779 publiceerde de Nederlandse arts Jan Ingenhousz Experiments upon Vegetables, waarin hij liet zien dat de plant de lucht alleen in het licht herstelde, en alleen met haar groene delen. In 1782 werd aangetoond dat de plant dit gas maakt ten koste van een ander gas, gebonden lucht, dat een jaar eerder als koolstofdioxide was geïdentificeerd.

Jaren 1600: Van Helmont weegt vijf jaar lang een wilg en zijn grond.
1771: Priestley: een takje munt herstelt lucht die door een kaars is bedorven.
1779: Ingenhousz: alleen in het licht, alleen de groene delen.
1782: Aangetoond dat zuurstof ontstaat ten koste van gebonden lucht (koolstofdioxide).
1905: Blackman: beperkende factoren.

In de chloroplast

In een blad vindt fotosynthese vooral plaats in de middelste laag, het mesofyl, in organellen die chloroplasten heten. Een chloroplast heeft een buitenste en een binnenste membraan. Erin zitten platte schijven die thylakoïden heten, gestapeld tot stapels die grana heten, en eromheen zit een vloeistof die het stroma heet. Chlorofyl zit in de thylakoïdmembranen. Chlorofyl a absorbeert blauw en rood licht van de twee uiteinden van het zichtbare bereik (400 tot 700 nanometer) en weerkaatst groen, en daarom zien bladeren er groen uit.

Een chloroplast (niet op schaal). A: een granum, een stapel thylakoïden waar de lichtafhankelijke reacties verlopen. B: het stroma, waar de Calvincyclus suiker opbouwt. C: het dubbele membraan.

Twee stadia

De lichtafhankelijke reacties vinden plaats in de thylakoïdmembranen. Lichtenergie wordt van pigment naar pigment doorgegeven, 300 tot 400 chlorofylmoleculen in elke antenne, naar een reactiecentrum. Daar slaat de energie een elektron los, en het ontbrekende elektron wordt vervangen door water te splitsen. Die splitsing is waar de zuurstof vandaan komt. De energie wordt even opgeslagen in twee dragermoleculen, ATP en NADPH. Ongeveer 10 procent van de zuurstof wordt gebruikt door de eigen mitochondriën van het blad; de rest gaat de lucht in.

Het tweede stadium, de Calvincyclus, vindt plaats in het stroma. Een enzym dat RuBisCO heet, hecht één koolstofdioxidemolecuul aan een suiker van vijf koolstofatomen, RuBP, en het resultaat splitst in twee moleculen van drie koolstofatomen. ATP en NADPH zetten die daarna om in een suiker die G3P heet. Elke omloop van de cyclus legt maar één koolstofatoom vast, dus er zijn drie omlopen nodig om één G3P af te voeren en zes omlopen om genoeg koolstof voor één glucose te maken. De oude naam ‘donkerreactie’ is misleidend: hij suggereert dat de cyclus alleen 's nachts of zonder licht verloopt, maar de cyclus heeft het ATP en NADPH nodig dat de lichtreacties maken.

Laden

Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.

Verschuif de lichtregelaar en kijk naar de curve. Bij zwak licht stijgt de snelheid snel; bij fel licht vlakt ze af omdat iets anders tekortschiet.

Het lab gebruikt een verzonnen lesmodel, met de snelheid als percentage van het best mogelijke. Het toont de vorm van echte lichtcurven, niet de getallen van een bepaalde plant.

Belangrijkste punten

Planten, algen en cyanobacteriën bouwen suiker uit CO₂ en water met licht.
6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂.
Lichtafhankelijke reacties: thylakoïdmembranen, water gesplitst, O₂ vrijgemaakt, ATP en NADPH gemaakt.
Calvincyclus: stroma, RuBisCO legt CO₂ vast, drie omlopen per G3P, zes per glucose.

Fotoautotroof	Een organisme dat zijn eigen voedsel maakt met licht.
Chloroplast	Het organel waar fotosynthese plaatsvindt.
Thylakoïde	Platte membraanschijf met chlorofyl; stapels zijn grana.
Stroma	De vloeistof rond de grana, plaats van de Calvincyclus.
RuBisCO	Het enzym dat CO₂ aan RuBP vastlegt.
G3P	Suiker met drie koolstofatomen, gemaakt door de Calvincyclus.

Waar komt het grootste deel van de droge massa van een boom vandaan?
- Koolstofdioxide uit de lucht
- Mineralen uit de grond
- Zonlicht zelf
- Zuurstof uit de lucht
De wilg van Van Helmont ging van 5 pond naar ongeveer 169 pond. Hoeveel pond nam hij toe (negeer de 3 ounce)?
De grond verloor ongeveer 2 ounce (1 Engelse pond = 16 ounce). Hoeveel keer groter was de toename van de boom van 164 pond dan het verlies van de grond?
Welk gas herstelde het takje munt van Priestley zodat een kaars weer kon branden?
- Zuurstof
- Koolstofdioxide
- Stikstof
- Waterdamp
Wat voegde Ingenhousz in 1779 toe?
- Planten herstellen lucht alleen in het licht en alleen met groene delen
- Planten nemen koolstofdioxide op
- Water wordt gesplitst bij fotosynthese
- De Calvincyclus
Waar vinden de lichtafhankelijke reacties plaats?
- Thylakoïdmembranen
- Stroma
- Celwand
- Celkern
De zuurstof die een plant afgeeft, komt van welk molecuul?
- Water
- Koolstofdioxide
- Glucose
- ATP
Hoeveel omlopen van de Calvincyclus leveren de koolstof voor één glucosemolecuul?
Waarom zien bladeren er groen uit?
- Chlorofyl absorbeert blauw en rood licht en weerkaatst groen
- Chlorofyl absorbeert groen licht
- Bladeren geven groen licht af
- Carotenoïden absorberen rood licht
Waarom wordt ‘donkerreactie’ nu als een slechte naam voor de Calvincyclus beschouwd?
- Hij heeft ATP en NADPH uit de lichtreacties nodig, dus hij verloopt niet los van licht
- Hij vindt alleen 's nachts plaats
- Hij produceert licht
- Hij vindt buiten de chloroplast plaats

Bronnen van deze cursus (16)

-fix5: gravity calculation corrected using rho*g*h = 1000*9.8*h Pa
the cited textbook has a tenfold coefficient error. Sources (checked 2026-10-17): OpenStax Biology 2e 8.1 Overview of Photosynthesis (photoautotrophs, mesophyll, stomata on the underside, guard cells, chloroplast, thylakoid, granum, stroma, two stages; openstax.org/books/biology-2e/pages/8-1-overview-of-photosynthesis)
8.2 The Light-Dependent Reactions (400 to 700 nm, chlorophyll a absorbs blue and red, carotenoids, 300 to 400 chlorophylls per antenna, water split at PSII, about 10 percent of the oxygen used by the leaf's mitochondria; .../8-2-the-light-dependent-reactions-of-photosynthesis)
8.3 Using Light Energy to Make Organic Molecules (RuBisCO, 3-PGA, G3P, three turns per G3P and six per glucose, "dark reaction" outdated, cacti fix CO2 at night; .../8-3-using-light-energy-to-make-organic-molecules)
30.3 Roots (tap and fibrous roots, root cap, three zones in the first centimetre, root hairs, endodermis and Casparian strip; .../30-3-roots)
30.4 Leaves (lamina, petiole, midrib, parallel and reticulate venation, Ginkgo, cuticle, trichomes, palisade in one to three layers, spongy mesophyll, guard cells the only epidermal cells with chloroplasts, xylem and phloem, needles and spines; .../30-4-leaves)
30.5 Transport of Water and Solutes (redwoods near 116 m, turgor 0.6 to 0.8 MPa and up to 1.5 MPa = 210 psi vs tyres 30 to 34 psi, gravity -0.1 MPa per metre, -2 MPa at the leaf surface, cohesion-tension, up to 90 percent of the water lost, sources and sinks, phloem sap up to 30 percent sugar; .../30-5-transport-of-water-and-solutes-in-plants)
31.3 Nutritional Adaptations (rhizobia, nodules, nitrogenase, biological fixation 65 percent of nitrogen used in agriculture, mycorrhizae in more than 80 percent of land plants, up to 20 percent of the carbon; .../31-3-nutritional-adaptations-of-plants)
32.2 Pollination and Fertilization (self and cross pollination, bees cannot see red, nectar guides, bats, birds, wind, water, at least 25,000 orchid species, double fertilization 2n zygote and 3n endosperm, seed parts, scutellum, fruit types, dispersal, dormancy; .../32-2-pollination-and-fertilization)
Britannica, Photosynthesis: history (Priestley 1771, Ingenhousz 1779, 1782: oxygen formed at the expense of fixed air, identified the year before as carbon dioxide) (britannica.com/science/photosynthesis/History-of-the-study-of-photosynthesis)
Smithsonian Libraries, Ingenhousz, Experiments upon Vegetables, 1779 (library.si.edu/digital-library/book/experimentsuponv00inge)
van Helmont's account (200 pounds of earth, 5 pound willow, 169 pounds and about 3 ounces after five years, soil short by about 2 ounces)
quoted from Howe 1965 by S. G. Saupe, College of St. Benedict and St. John's University (employees.csbsju.edu/ssaupe/biol115/van_helmont.htm)
F. F. Blackman, Optima and Limiting Factors, Annals of Botany 19:281-296, April 1905 (doi.org/10.1093/oxfordjournals.aob.a089000)
NOAA Global Monitoring Laboratory, Trends in CO2 (gml.noaa.gov/ccgg/trends/: Mauna Loa September 2026 monthly mean 426.07 ppm)
NOAA Climate.gov, Climate change: atmospheric carbon dioxide (280 ppm or less before the Industrial Revolution of the mid-1700s, from ice cores; climate.gov/news-features/understanding-climate/climate-change-atmospheric-carbon-dioxide).

Geraadpleegd: 2026-10-17