Photosynthese: Molekulare Abläufe
Einführung
- Photosynthese: Stoffwechselprozess in Pflanzen, Algen, manchen Bakterien
- Umwandlung von CO2 und H2O zu Glucose und O2 mithilfe von Sonnenenergie
- Wasser aus dem Boden, CO2 aus der Luft
- Abfallprodukt: Sauerstoff
Reaktionsgleichung der Photosynthese
- Ausgleich der Atome auf beiden Seiten notwendig
- Fragen: Welche chemischen Reaktionen, Rolle des Lichts, Ursprung des O2
Aufbau eines Blattes und Chloroplasten
- Photosynthese findet in Chloroplasten statt
- Chloroplasten enthalten Thylakoide, die Chlorophyll-Pigmente enthalten
Abschnitte der Photosynthese
- Lichtreaktion (Primärreaktion)
- Findet an der Thylakoidmembran statt
- Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie (ATP, NADPH)
- Lichtunabhängige Reaktion (Sekundärreaktion)
- Findet im Stroma statt
- Nutzung von ATP und NADPH zur Kohlenhydratsynthese (Calvin-Zyklus)
Lichtreaktion im Detail
- Lichtenergie wird in die Pigmente absorbiert (vor allem Chlorophyll)
- Pigmente in Antennenkomplexen bündeln Lichtenergie
- Übertragung auf Reaktionszentrum mit Chlorophyll-A-Molekülen
- Elektronentransportkette: Redoxreaktionen mit Elektronentransfer
- Oxidation von Chlorophyll (P680), Elektronendefizit wird durch Wasserspaltung ausgeglichen
- Photolyse des Wassers: Bildung von O2, Protonen und Elektronen
Elektronentransportkette
- Elektronen transferiert über Enzymkomplexe (Plastokinon, Zytochrom, Plastozyanin)
- Protonen werden ins Thylakoidinnenraum gepumpt: Aufbau eines elektrochemischen Gradienten
- Verwendung der Protonenmotorischen Kraft zur ATP-Synthese (Photophosphorylierung)
Photosystem II und I
- Elektronentransfer von Photosystem II zu I
- Photosystem I (P700) absorbiert Photonen, löst Elektronen aus
- Bildung von NADPH durch Übertragung auf NADP+
Zusammenfassung
- Photosynthese: Aufnahme von CO2, Wasser und Lichtenergie zur Synthese von Glucose und O2
- Lichtreaktion: Umwandlung von Licht in ATP und NADPH
- Dunkelreaktion: Nutzung von ATP und NADPH zur Kohlenhydratsynthese
- Chemiosmose: Kopplung von Protonentransport und ATP-Synthese
Diese Notizen bieten einen Überblick über die molekularen Abläufe der Photosynthese, die in einem zweistufigen Prozess stattfindet: der Lichtreaktion und der lichtunabhängigen Reaktion.