(Fr.: photosynthèse; Du.: Photosynthese; Eng.: photosynthesis), het proces in levende organismen waarbij koolstofdioxide CO2 wordt omgezet in koolhydraten onder invloed van (zon)licht.
Tot de (fotosynthetische) organismen die hiertoe in staat zijn behoren alle groene planten, waaronder ook micro-organismen, zoals eencellige algen en een aantal groepen bacteriën. Door het proces van fotosynthese worden niet alleen deze organismen voorzien van de stoffen nodig voor hun groei en handhaving, maar bovendien leveren zij direct of indirect de voedingsstoffen voor alle andere levensvormen. De omzetting van lichtenergie in chemische energie in de fotosynthese is dan ook de uiteindelijke energiebron voor alle levende organismen.
Het ingewikkelde proces van de fotosynthese is weer te geven met de volgende chemische brutovergelijking:
6 CO2 + 12 H2X →hv→ C6H12O6 + 6 H2O + 12 X
waarin h de constante van Planck is en v de frequentie van de straling. D.w.z. met een geschikte H-donor wordt CO2 in een groot aantal stappen gereduceerd tot een suiker. Doorgaans is water (H2O) de H-leverancier, waarbij dan O2 overblijft. In het geval van de zwavelbacteriën is veelal H2S de H-donor en blijft dus ten slotte zwavel (S) achter. Door fotosynthese wordt per jaar in de zeeën ca. 15 × 1010 t koolstof vastgelegd, op het land 2 × 1010 t, dat is samen ongeveer ⅓% van de totale in water en lucht aanwezige hoeveelheid koolstof. De produktie van CO2 bij de ademhaling van mens, dier en niet-groene plant, gevoegd bij die van de groene planten in donker, is vrijwel even groot als het verbruik ervan bij de fotosynthese.
Fotosynthetisch apparaat.
In planten vindt de fotosynthese plaats in sterk gespecialiseerde organellen (chloroplasten of bladgroenkorrels). Met de elektronenmicroscoop zijn daarin lamellen te onderscheiden die op bepaalde plaatsen een hoge dichtheid vertonen, de grana vormend. In deze grana is het lichtabsorberende pigment, het chlorofyl, gelokaliseerd. Het chlorofyl van hogere planten bestaat uit twee chemisch nauw verwante verbindingen: chlorofyl a en chlorofyl b, in een verhouding 3:1. Voor zover bekend is alleen chlorofyl a direct bij de fotosynthese betrokken. Chlorofyl b en ook enkele andere pigmenten absorberen eveneens licht en worden daardoor aangeslagen; zij kunnen de aanslagenergie doorgeven aan chlorofyl a en dragen zo tot de fotosynthese bij.
Chemisme van de fotosynthese.
De laatste jaren is de kennis van het ingewikkelde fotosyntheseproces toegenomen. De fotosynthese omvat drie gekoppelde fasen:
1. de CO2-binding aan een geschikte chemische acceptor (ribulose-1,5-difosfaat). Hierbij ontstaat 3-fosfoglyceraat dat ten dele gebruikt wordt voor de synthese van koolhydraat (via een omgekeerde glycolyse) en ten dele voor de terugvorming van de acceptor. Het nettoresultaat van deze ingewikkelde reeks van reacties is dat zes moleculen CO2 via twee moleculen 3-fosfoglyceraat worden omgezet in één molecule glucose, waarbij de hoeveelheid acceptor onveranderd blijft. Voor al deze reacties is lichtenergie niet nodig en dit proces is dus in wezen een donkerreactie. Nodig voor deze synthesereacties zijn NADPH2, als reductie-equivalenten, en ATP (energie); deze worden geleverd in twee lichtreacties, te weten:
2. de fotolyse van water, die NADPH2 levert;
3. de fotofosforylering, die leidt tot produktie van ATP.