Die dunkle Seite der Photosynthese

Einführung

• Dunkle Reaktion auch als Calvin-Zyklus bekannt
• Bezeichnung „Dunkle Reaktion“ irreführend, da sie am Tag stattfindet
• Melvin Calvin als Entdecker

Zusammenhang mit der Lichtreaktion

• Beide Reaktionen finden in den Chloroplasten statt
• Lichtreaktion an den Thylakoidmembranen
• Dunkle Reaktion im Stroma

Ablauf der Lichtreaktion

• Lichtenergie wird absorbiert
• Wasser wird gespalten (Fotolyse): entsteht Sauerstoff, Protonen
• Erzeugt ATP und NADPH, die in der Dunklen Reaktion verwendet werden

Die Dunkle Reaktion / Calvin-Zyklus

• Ziel: Herstellung von Zucker aus CO2
• Phasen:
  1. Fixierung von CO2
     • 6 Moleküle CO2 werden an Ribulose-1,5-bisphosphat (C5-Zucker) angehängt
     • Erzeugt instabile C6-Körper, die zu 12 Molekülen 3-Phosphoglycerat zerfallen
  2. Reduktion
     • Jedes 3-Phosphoglycerat erhält ein zusätzliches Phosphat von ATP
     • Bildung von 1,3-Bisphosphoglycerat
     • NADPH reduziert das Molekül weiter, Phosphat wird abgespalten
     • Entstehung von Glycerinaldehyd-3-phosphat (G3P)
     • 2 Moleküle G3P verlassen den Zyklus und bilden Glukose, Saccharose, Stärke
  3. Regeneration
     • 10 Moleküle G3P regenerieren Ribulose-1,5-bisphosphat
     • ATP liefert Phosphatgruppe zur Regeneration

Energieverbrauch und Regeneration

• Herstellung eines Glukosemoleküls benötigt 18 ATP und 12 NADPH
• ATP und NADPH durch Lichtreaktion regeneriert
• Zusammenspiel aus Licht- und Dunkelreaktion essentiell für die Zuckerproduktion

Wichtige Enzyme

• Ribulose-1,5-bisphosphat carboxylase/oxygenase (RuBisCO)
• Häufigstes Protein im Chloroplasten, potentiell häufigstes Enzym auf der Erde