Photosynthese: Der molekulare Ablauf

Dieses Video erklärt den molekularen Ablauf der Photosynthese, einen Stoffwechselprozess, der von höheren Pflanzen, Algen und einigen Bakterien genutzt wird. Mit Hilfe der Sonnenenergie wird Kohlenstoffdioxind und Wasser in Glukose und Sauerstoff umgewandelt.

Grundlagen der Photosynthese

• Photosynthese ist ein Prozess, bei dem mit Hilfe der Strahlungsenergie der Sonne Kohlenstoffdioxid und Wasser in Kohlenhydrate (z.B. Glukose) und Sauerstoff umgewandelt werden.
• Glukose ist ein Monosaccharid, ein einfacher Zucker, und Sauerstoff ist ein Abfallprodukt für Pflanzen, jedoch lebensnotwendig für Menschen.
• Die Photosynthesereaktion muss ausgeglichen sein, d.h. auf beiden Seiten der Gleichung müssen gleich viele Atome vorhanden sein.

Molekulare Details der Photosynthese

• Chloroplasten und darin enthaltene Thylakoidmembranen sind Schlüsselkomponenten der Photosynthese. Chloroplasten enthalten Chlorophyll und andere Pigmente, die Lichtenergie absorbieren können.
• Die Photosynthese besteht aus zwei Hauptabschnitten:
  • Lichtreaktion: Wandelt Lichtenergie in chemische Energie (ATP und NADPH) um.
  • Calvin-Zyklus(Lichtunabhängige Reaktion): Nutzt ATP und NADPH zur Synthese von Kohlenhydraten.

Lichtreaktion

• Findet in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten statt.
• Pigmente wie Chlorophyll absorbieren Lichtenergie, die dann in chemische Energie (ATP und NADPH) umgewandelt wird.
• Wichtige Prozesse inkludieren den Elektronentransport, die Nutzung von Wasser als Elektronenquelle (Fotolyse), und die Bildung eines Protonengradienten über die Thylakoidmembran, was zur ATP-Synthese führt.

Calvin-Zyklus (Lichtunabhängige Reaktion)

• Findet im Stroma der Chloroplasten statt.
• ATP und NADPH aus der Lichtreaktion werden verwendet, um CO2 in Glukose umzuwandeln.

Schlüsselkonzepte

• Photosysteme: Komplexe von Pigmenten und Proteinen, die Licht sammeln und in chemische Energie umwandeln.
• Elektronentransportkette: Überträgt Elektronen und nutzt deren Energie, um einen Protonengradienten zu bilden, der die ATP-Synthese antreibt.
• ATP-Synthese: Durch den Protonengradienten angetriebene Synthese von ATP, einem energiereichen Molekül, das für den Calvin-Zyklus benötigt wird.
• Fotolyse des Wassers: Prozess, bei dem Wasser in Elektronen, Protonen und Sauerstoff zerlegt wird.