Fotosyntheseonderzoek

Fotosyntheseonderzoek is het wetenschappelijke veld dat zich richt op hoe fotosynthese werkt: de omzetting van lichtenergie in chemische energie en reductieve kracht. In planten, algen en sommige bacteriën vindt dit proces plaats in chloroplasten en, bij cyanobacteriën, in membraanstructuren. Tijdens de lichtreacties worden fotonen gebruikt om water te splitsen, zuurstof te produceren en energiedragers zoals ATP en NADPH aan te maken via een complex van fotosystemen II en I en een elektronentransportketen. De koolstoffixatie via de Calvin-cyclus gebruikt die energie om CO2 om te zetten in suikers in het stroma.

Daarnaast onderzoekt het veld regulatie en adaptaties van fotosynthese onder wisselende omgevingscondities, zoals lichtintensiteit, temperatuur en waterbeschikbaarheid. Het richt zich op de werking van fotosystemen II en I, de elektronentransportketen, protonenmotors en ATP-synthase, evenals mechanismen voor photoprotectie en herstel van beschadigingen. Begrippen als non-fotochemische quenching (NPQ) en aanpassing van pigmentstructuur worden bestudeerd om de efficiëntie en stabiliteit van fotosynthese beter te begrijpen.

Methoden omvatten time-resolved spectroscopie, cryo-EM en röntgendiffractie voor structurele inzichten; genetische en moleculaire technieken in modelorganismen zoals Arabidopsis thaliana en Chlamydomonas reinhardtii en in cyanobacteriën; isotopenlabeling, in vivo-imaging en computationele modellering.

Toepassingen van fotosyntheseonderzoek liggen in het verbeteren van gewasopbrengsten en water- en koolstofefficiëntie, ontwikkeling van duurzame biobrandstoffen en de verkenning van kunstmatige fotosynthesesystemen die licht kunnen omzetten in elektriciteit of brandstoffen.