Overview
Das Video behandelt den molekularen Ablauf der Photosynthese, insbesondere die Lichtreaktion in den Chloroplasten und die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie.
Allgemeine Grundlagen der Photosynthese
- Photosynthese ist ein Stoffwechselprozess bei Pflanzen, Algen und manchen Bakterien.
- Mit Sonnenlicht werden CO₂ und Wasser zu Glucose und O₂ umgewandelt.
- Wasser wird aus dem Boden, CO₂ aus der Luft aufgenommen.
- Die allgemeine Summengleichung der Photosynthese muss atomar ausgeglichen sein.
Aufbau und Ort der Photosynthese
- Photosynthese findet in den Chloroplasten der Pflanzenzellen statt.
- Chloroplasten enthalten Thylakoide, die von Pigmenten (v.a. Chlorophyll) durchzogen sind.
- Thylakoidmembran und das Stroma sind zentrale Bereiche im Chloroplasten.
Ablauf der Photosynthese: Zwei Hauptphasen
- Lichtreaktion (Primärreaktion) an der Thylakoidmembran wandelt Lichtenergie in chemische Energie (ATP und NADPH) um.
- Dunkelreaktion (Sekundärreaktion/Calvin-Zyklus) findet im Stroma statt und synthetisiert Kohlenhydrate aus CO₂ mithilfe von ATP und NADPH.
Molekulare Vorgänge der Lichtreaktion
- Pigmentmoleküle (Chlorophyll) im Antennenkomplex absorbieren Photonen und übertragen Energie zum Reaktionszentrum.
- Dort wird ein Elektron auf höheres Energieniveau gehoben und durch eine Redoxreaktion an einen Akzeptor abgegeben.
- Das fehlende Elektron wird durch Elektronen aus der Wasserspaltung (Photolyse) ersetzt, wobei O₂ entsteht.
- Elektronen wandern über eine Elektronentransportkette (Photosystem II → Cytochromkomplex → Photosystem I).
- Beim Elektronentransport werden Protonen ins Thylakoid-Lumen gepumpt und ein elektrochemischer Gradient aufgebaut.
ATP- und NADPH-Bildung
- Die ATP-Synthase nutzt den Protonengradienten zur ATP-Bildung (Photophosphorylierung, Chemiosmose).
- Im Photosystem I wird ein weiteres Elektron angeregt, das über Ferredoxin und NADP⁺-Reduktase zur Reduktion von NADP⁺ zu NADPH genutzt wird.
- Das gebildete ATP und NADPH werden in der Dunkelreaktion zur CO₂-Assimilation benötigt.
Zusammenfassung der Lichtreaktion
- Lichtreaktion produziert O₂, ATP und NADPH.
- ATP und NADPH dienen als Energiequelle bzw. Reduktionsmittel für die Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus).
Key Terms & Definitions
- Chloroplast — Zellorganelle, in der die Photosynthese stattfindet.
- Thylakoid — Membranstrukturen im Chloroplasten, Ort der Lichtreaktion.
- Chlorophyll — grünes Pigment, das Lichtenergie absorbiert.
- Photosystem — Proteinkomplexe, die Lichtenergie umsetzen (PSII und PSI).
- Lichtreaktion — Umwandlung von Lichtenergie in ATP und NADPH.
- Photolyse — Spaltung von Wasser durch Licht.
- Chemiosmose — Kopplung des Protonentransports an die ATP-Synthese.
- Calvin-Zyklus — lichtunabhängige Reaktion, die CO₂ in Glucose umwandelt.
Action Items / Next Steps
- Im zweiten Video wird die Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus) genauer behandelt.
- Vorbereitung: Verständnis der Lichtreaktion und der Bildung von ATP/NADPH festigen.