Fotosyntese og respiration – to processer, der hænger sammen
Fotosyntese og respiration er to af de vigtigste processer i biologien. De hænger tæt sammen, men har vidt forskellige funktioner. Ved fotosyntesen udnyttes energien fra sollyset til at opbygge energirige organiske stoffer, mens respirationen gør det muligt for cellerne at udnytte den kemiske energi i disse stoffer til deres livsprocesser. Undervisningslokalet
I videoen herunder gennemgår jeg fotosyntesen og respirationen og viser, hvordan du kan tegne og forklare sammenhængen mellem dem. Find gerne papir og farver frem, og tegn med undervejs! Under videoen kan du læse forklaringen og få styr på, hvorfor selv planter har brug for både fotosyntese og respiration.
Fotosyntese – fra sollys til glukose
Planter, alger og visse bakterier kan udføre fotosyntese. Hos planter foregår processen i grønkornene, også kaldet kloroplasterne. Her udnyttes energien fra sollyset til at omdanne kuldioxid (CO₂) og vand (H₂O) til glukose (C₆H₁₂O₆), samtidig med at der frigives ilt (O₂).
Den overordnede kemiske reaktionsligning for fotosyntesen er:
6 CO₂ + 6 H₂O + lysenergi → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂.
Det fantastiske ved fotosyntesen er, at planter kan bruge solens energi til at opbygge glukose ud fra simple uorganiske forbindelser. Glukosen kan eksempelvis bruges til at danne stivelse, der fungerer som energilager, eller cellulose, der indgår i planternes cellevægge. Både glukose, stivelse og cellulose er kulhydrater, som du kan lære mere om i gennemgang af kulhydraternes opbygning og forskellige typer.
Men glukosen er ikke kun en byggesten og en måde at lagre energi på. Den indeholder også kemisk energi, som plantens celler har brug for her og nu. For at udnytte denne energi bruger planten respirationen.
Respiration – fra glukose til ATP
Alle levende celler har brug for energi til deres livsprocesser. Eksempelvis kræver aktiv transport over cellemembraner, opbygning af nye stoffer og muskelarbejde energi. Her spiller ATP en central rolle som cellernes energivaluta. Et eksempel er pumper i cellemembranen, der bruger energi til at flytte stoffer mod deres koncentrationsgradient.
For at danne ATP kan cellerne nedbryde glukose gennem respirationen. Ved aerob respiration reagerer glukose med ilt, og der dannes kuldioxid og vand. Samtidig frigives kemisk energi, hvoraf en del bruges til at danne ATP, mens resten afgives som varme.
Den overordnede reaktionsligning for aerob respiration er:
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + energi
Ved respirationen af ét glukosemolekyle dannes typisk omkring 30 ATP-molekyler. Hos planter og dyr starter nedbrydningen af glukose i cytoplasmaet, mens de efterfølgende processer i den aerobe respiration foregår i mitokondrierne. Du kan følge nedbrydningen trin for trin i min gennemgang af glykolysen, Krebs’ cyklus og elektrontransportkæden.
Læg mærke til, at stofferne på venstre og højre side af respirationsligningen er de samme som i fotosynteseligningen, men i omvendt rækkefølge. Det bringer os til en vigtig pointe om sammenhængen mellem de to processer.
Planter udfører både fotosyntese og respiration
Det er en almindelig misforståelse, at planter kun udfører fotosyntese, mens dyr udfører respiration. Planter udfører faktisk begge processer!
Når der er tilstrækkeligt med lys, kan planten udføre fotosyntese og dermed opbygge glukose. Men samtidig foregår respirationen, hvor noget af glukosen nedbrydes for at danne ATP. Om natten stopper fotosyntesen, fordi der ikke længere er lysenergi til rådighed, men respirationen fortsætter. Planter har nemlig også brug for ATP om natten.
Denne sammenhæng er også vigtig, når vi ser på hele økosystemer. Træerne i en skov producerer ilt ved fotosyntesen, men både træerne selv og skovens øvrige organismer forbruger ilt ved respirationen. Det er en del af forklaringen på, hvorfor regnskoven ikke er verdens lunger.
Fotosyntese og respiration er altså tæt forbundet. De stoffer, der dannes ved fotosyntesen, kan bruges ved respirationen, og kuldioxid og vand fra respirationen kan igen indgå i fotosyntesen. Stofferne indgår dermed i et kredsløb, mens energien strømmer gennem systemet: Den tilføres som sollys, bindes som kemisk energi i organiske stoffer og frigives efterhånden som varme, når cellerne udnytter energien.
Boost viden om fotosyntese og respiration
Nu er det din tur! Når du har set videoen øverst på siden, så prøv selv at tegne processerne på et blankt stykke papir.
Forklar, hvad der sker med stofferne og energien undervejs, og hvorfor en plante har brug for både fotosyntese og respiration. Du skal gerne kunne forklare sammenhængen uden at kigge i dine noter.
De to reaktionsligninger er så grundlæggende, at det er værd at lære dem udenad. Skriv dem ned, læg derefter hånden over, og se, hvor meget du kan huske. Kig, når du går i stå, og gentag øvelsen, indtil du kan skrive begge ligninger uden hjælp. Husk at være præcis med de kemiske formler, store og små bogstaver samt sænkede tal!
Det vigtigste er dog ikke bare at kunne skrive ligningerne – du skal også kunne forklare, hvad de betyder.
