Energi – fotosyntese og celleånding – Biologi 2-kapittel med teori, nøkkelbegreper og eksamenstrening etter LK20.
Kompetansemål for kapittelet
- Sammenligne hvordan energi blir omdannet gjennom fotosyntesen og celleåndingen.
- Forklare ATP som energibærer og dets rolle i metabolismen.
- Gjøre rede for glykolyse, sitronsyresyklus og elektrontransportkjeden.
- Beskrive lysfasen og karbonfiksering i fotosyntesen.
All energi i de biologiske kretsløpene stammer opprinnelig fra sola. Fotoautotrofe organismer fanger solenergi og lagrer den i kjemiske bindinger i organiske molekyler. Heterotrofe organismer frigjør denne energien ved å bryte ned de organiske molekylene. Sentralt i begge prosessene er energibæreren ATP.
5.1 ATP – cellens energibærer
ATP (adenosintrifosfat) er den universelle «valutaen» for energi i alle levende celler. ATP er bygd opp av basen adenin, sukkeret ribose og tre fosfatgrupper. Bindingene mellom fosfatgruppene er ustabile og brytes lett. Når ATP spaltes til ADP og ett fosfat, overføres energi til et annet molekyl. Slik «betaler» cellen for energikrevende prosesser som aktiv transport, muskelsammentrekning og proteinsyntese.
ATP ⇌ ADP + Pᵢ + energi En menneskekropp resirkulerer mellom 75 og 100 kg ATP per døgn – et molekyl kan gjenbrukes opptil 2 500 ganger. ATP er kortidslager; fett og glykogen er langtidslagre. Fotosyntesen binder solenergi i organiske molekyler. Celleåndingen frigjør energien som ATP og varme.
5.2 Fotosyntesen
Fotosyntesen foregår i kloroplastene og har to hoveddeler: lysfasen og mørkefasen (Calvin-syklus).
I lysfasen absorberer klorofyll sollys. Energien brukes til å spalte vann (fotolysis): H₂O → 2H⁺ + 2e⁻ + ½O₂. Oksygenet frigjøres som oksygengass. Energien fra lysreaksjonene lagres midlertidig i ATP og NADPH.
I Calvin-syklusen (mørkefasen) brukes ATP og NADPH til å binde CO₂ til organiske molekyler i en prosess kalt karbonfiksering. Produktet er trekarbon-sukker som videre omdannes til glukose og andre organiske forbindelser. Totalreaksjonen er:
6CO₂ + 6H₂O + lysenergi → C₆H₁₂O₆ + 6O₂
5.3 Celleåndingen (aerob respirasjon)
Aerob celleånding foregår i tre trinn og gir maksimalt ATP fra glukose:
1. Glykolyse (i cytoplasmaet): Glukose (6C) spaltes til to molekyler pyrodruesyre (3C). Nettoutbytte: 2 ATP og 2 NADH.
2. Sitronsyresyklus / Krebs-syklus (i mitokondrieindre): Pyrodruesyre oksideres fullstendig til CO₂. Energien lagres i NADH og FADH₂. Nettoutbytte per glukose: 6 NADH, 2 FADH₂, 2 ATP.
3. Elektrontransportkjeden (i mitokondriemembranen): NADH og FADH₂ gir elektroner til en serie bærermolekyler. Energien pumper H⁺-ioner over membranen (protonpumping). H⁺-gradienten driver ATP-syntase til å lage ATP. Oksygen er den endelige elektronakseptoren → vann dannes. Nettoutbytte: ca. 30–32 ATP per glukose.
Totalt ATP-utbytte per glukosemolekyl (aerob): Glykolyse: 2 ATP · Sitronsyresyklus: 2 ATP · Elektrontransport: ~28–30 ATP
Totalt: ~30–34 ATPEksamenstips: Kjenn de tre trinnene i celleåndingen og hva de produserer. Forstå forskjellen mellom aerob og anaerob celleånding (gjæring). Husk at glykolysen er felles – ved oksygenmangel fortsetter cellen med gjæring (melkesyre eller alkohol).