dieses video ist das erste von zwei videos in denen der molekulare ablauf der photosynthese dargestellt wird bei der photosynthese handelt es sich um einen stoffwechselprozess der von allen höheren pflanzen algen und manchen bakterien betrieben wird und bei dem mit hilfe der strahlungsenergie der sonne kohlenstoffdioxid und wasser zu klug hose und sauerstoff umgewandelt werden die grobe funktionsweise der photosynthese war dabei schon ziemlich früh klar dass wasser für die photosynthese stammt hauptsächlich aus dem boden kohlenstoffdioxid nehmen sie aus der luft auf sie produzieren kohlenhydrate bzw zucker für ihr wachstum glukose ist ein einfachzucker ein sogenanntes monats arid und sie geben sauerstoff ab was für ein glück für uns menschen dass es sich beim sauerstoff um abfallprodukt der pflanze handelt die reaktions gleichung der photosynthese muss noch ausgeglichen werden auf beiden seiten müssen gleich viele atome fanden sein während auf der rechten seite beispielsweise sechs kohlenstoffatome existieren ist es auf der linken seite nur eins gleich mal die anzahl der einzelnen atome auf beiden seiten aus erhält man folgende vollständige summe gleichung nun hat man zwar die gleichung für die photosynthese wichtige einzelheiten des photosynthese vorgangs bleiben jedoch unbeantwortet wie zum beispiel welche chemischen reaktion laufen bei der photosynthese ab welche rolle spielt das licht bei dem reaktion und woher stammt der gebilde zu sauerstoff aus dem co2 oder dem h2 schaut man sich den aufbau eines platz genauer an erkennt man dass es aus vielen kleinen zellen besteht bei der photosynthese sind die vielen kleinen in der pflanzenzelle existierenden chloroplasten chloroplasten sind wiederum durchzogen von zahlreichen abgeflachten membran systemen die tilak ui de in deren membran wiederum zahlreiche pigmente eingelagert sind vor allem das pigment chlorophyll dieser genaue aufbau hilft dabei die komplexen einzelschritte der photosynthese lokalisieren zu können einen ersten überblick gibt die abbildung oben links sie zeigt einen chloroplasten sie entspricht also der abbildung rechts der innenraum des globe lasten bezeichnet man auch als stromer auch die sich in den chloroplasten befinden schüler qi beweisen ein bereich innerhalb ihrer membran auf das sogenannte lumen bzw schüler qi blum die photosynthese selbst besteht aus zwei abschnitten der licht reaktion auch primär reaktion die an der thüler creed membran die das lumen vom strom abgrenzt stattfindet und der licht unabhängigen reaktion auch sekundär reaktion die der licht reaktion nach gestaltet ist und im stroma stattfindet bei der licht reaktion die wir uns nachfolgen detailliert angucken werden dann wird die lichtenergie in chemische energie umgewandelt die den molekülen atp und nad ph gespeichert wird bei der licht unabhängigen reaktion oder dunkel reaktion werden die in der licht reaktion gebildeten stoffe atp und nad ph dafür genutzt um in einem stoffwechselweg der als calvin zyklus bekanntes kohlenhydrate zu synthetisieren hier wird also die lichtenergie nicht direkt genutzt dazu im zweiten video mehr licht ist eine form von energie und die in den photonen den lichtteilchen gespeicherte energie kann in andere energieformen wie wärme energie oder chemische energie umgewandelt werden pflanzen und andere fotos sind ethisch aktive organismen verfügen über pigment moleküle bzw rezeptormoleküle die genau dazu in der lage sind das pigment molekül in vielen fällen ist das segment chlorophyll absorbiert die energie des photons und nimmt dessen energie auf dadurch wird es aus einem grund zustand mit niedriger energie in einen angeregten zustand mit einer höheren energiemenge versetzt die energie des photons die gemäss nach dem ersten hauptsatz der thermodynamik nach dem energie weder erschaffen noch vernichtet werden kann geht also nicht verloren sondern es nun im pigment molekül gespeichert die energie zunahme des moleküls entspricht also genau der energie die aus dem photon absorbiert wurde die überführung eines moleküls in den angeregten zustand geschieht auf atom ebene wie folgt die absorption eines photons hebt ein elektron auf eine schale die vom atomkern weiter entfernt ist dadurch wird das elektronen weniger stark festgehalten um wodurch es instabil und chemische reaktionsfreudige wird ordnen wir diesen prozess räumlich einmal ein wie bereits erwähnt findet die licht reaktion an der thüler camp anstatt die licht absorbierenden pigmente allen voran das chlorophyll sind eingelagert in proteinkomplexe die sogenannten foto systeme damit genug licht energie auf einer großen fläche eingefangen wird lagern sich die chlorophyll moleküle in sogenannte antennen komplexe auch licht sammeln komplexe genannt an sie bündeln die lichtenergie und übertragen sie auf einen zentralen teil des fördersystems der als reaktionszentrum bezeichnet wird das reaktionszentrum enthält zwei chlorophyll a moleküle die die energie abfang und in chemische energie umwandeln nachdem das elektron des chlorophyll moleküls durch die lichteinwirkung auf ein höheres energieniveau angehoben wurde und wie bereits erwähnt schwächer gebunden ist kann es an einer reddoxx reaktion an zepter abgegeben werden dass es in der tilak oid membran weiterreicht eine oxidation bezeichnete eine chemische reaktion bei der elektronen abgegeben werden das chlorophyll molekül verliert durch das elektron was es ab gibt eine negative ladung es wird oxidiert das chlorophyll paar wird als 680 bezeichnet weil es licht der wellenlänge 680 nanometer am besten absorbieren kann das oxidierte chlorophyll wird durch das fehlen des elektrons verhältnismäßig instabil es strebt danach einem anderen molekül ein elektron zu entreißen um seine lücke aufzufüllen die elektronen mit hilfe derer die lücke wieder aufgefüllt wird stammen vom wasser ein großer proteinkomplex der wasser spaltende komplex spaltet wassermoleküle in ihre atomaren bestand seine bei diesem prozess der wasserspaltung und vorgang der auch als foto lyse bezeichnet wird entsteht neben dem sauerstoffatom dass sich mit einem weiteren sauerstoffatom zur 2 verbindet und die zelle und pflanze verlässt positiv geladenen wasserstoff atome positiv geladen millionen werden auch als proton bezeichnet und elektron eins dieser elektronen besetzt die freie lücke im foto system 2 damit es übrigens eine der fragen vom anfang bereits beantwortet das in der photosynthese gebildet co2 stammt aus dem wasser und nichts was dem co2 schauen wir uns den weg des angeregten elektronen sun das von einem primären akzeptable kühl aufgenommen wurde und die tilak und membran durchwandert über unterschiedliche enzym komplexe nämlich dem platz durch die nun in dem psycho chrome und dem platz zu ziehen ihn die um das foto system herum in die tilak membran eingebettet sind werden die elektronen vom foto system 2 auf diese weise über ein elektronen transportkette an der übrigens nicht nur das primäre akzeptable kühl sondern auch ganz viele andere elektronen übertragungs moleküle mitwirken zum foto system eingeschleust während des transports wird die im elektron gespeicherte energie in den reddoxx systemen vor allem aber im cytochrom dafür genutzt um proton ablation vom strom durch die tilak und membran in den kühler creed innenraum zu pumpen die anreicherung von h+ ionen im kühler creed innenraum bewirkt zusammen mit der bei der foto lyse entstehenden protonen die ebenfalls im trilogie blumen verbleiben ein konzentrations gefühle das heißt es befinden sich im innenraum der tilak bietet deutlich mehr protonen als außen im strom aufgrund der positiven ladung der protonen führt der proton transport nicht nur zu einer änderung der konzentration sondern auch zu einer änderung der elektrischen ladung zu beiden seiten der membran und zum aufbau einer elektrischen spannung das stroma ist nun deutlich negativer geladen als das lumen des typs konzentrations gradient und elektrischer gradient werden zusammengefasst als elektrochemischer gradient das elektron in dem die energie des photons steckt wird währen der elektronen transportkette zunehmend energie emma erinnert euch die energie kann nicht verloren gehen die freiwerdende energie baut den angesprochenen elektrochemischen gradienten auf diese energie wird auch als proton motorische kraft bezeichnet und treibt den transport der protonen wieder zurück ins stromer an weil die hydrophobe lipid doppelschicht der membran und durchlässig ist für protonen geschieht der rücktransport der proton über ein spezielles in der tilak membran eingelagertes kanal protein nämlich der atp synthase die atp synthase koppel den transport der proton an die synthese von atp sie nutzt also als enzyme die energie des proton transports um atp aus adp und einem anorganischen phosphat rest zu bilden ein prozess der auch als foto phosphorylierung bezeichnet wird es würde an dieser stelle zu weit führen genauer auf die atp synthase einzugehen aber für das verständnis ist es enorm hilfreich sich nochmal ins gedächtnis zu rufen die bildung von adp aus adp und ps eine energische reaktion dh sie läuft nur ab wenn der reaktion energie zugeführt wird die zugeführte energie in diesem fall aus dem proton fluss macht atp zu so einem energiereichen stoff denn die energie ist jetzt in dem molekül gespeichert leicht vorstellbar von welcher bedeutung die bildung von atp für den zweiten schritt der photosynthese sein dürfte denn wenn atp wiederum zu adp und pietro visiert wird und dadurch die im atp gespeicherte energie wieder freigesetzt wird eine so genannte exotische reaktion kann diese energie wiederum dafür genutzt werden um energieaufwendige stoffwechselprozesse eben wie die synthese von kohlenhydrate wie zum beispiel glukose voranzutreiben den kopplungs mechanismus von proton motorischer kraft und atp synthese wird auch als chemie osmose bezeichnet der prozess des rückfluss von positiv geladenen wasserstoff atomen wie hier dargestellt es auch dringend notwendig gäbe es diesen mechanismus nicht würde sich der protonen gradient immer weiter aufbauen die ladung und konzentrations unterschiede auf beiden seiten der membran also immer größer werden fassen wir die bisherigen informationen kurz zusammen die photosynthese beschreibt einen stoffwechselweg bei den pflanzen co2 wasser und licht energie aufnehmen und für die synthese körpereigene stoffe nutzen allen voran der zucker glukose neben diesem kohlenhydrat wird auch molekularer sauerstoff gebildet die photosynthese kann in die licht reaktion und in die licht unabhängige reaktion untergliedert werden in der licht reaktion wird die lichtenergie in chemische energie umgewandelt und atp und nad thw gleich noch deutlich wird gebildet die licht unabhängige reaktion nutzt die lichtenergie nicht direkt sondern sie verwendet atp und nrd ph um co2 zu reduzieren und kohlenhydrate zu synthetisieren die molekularen vorgänge bei der licht reaktion sind komplex foto synthetische aktiv organismen besitzen pigmente das chlorophyll die in der lage sind licht des sichtbaren spektrums zu absorbieren in antennen komplexen angeordnet absorbieren die pigmente die energie eines lichtteilchen bzw photons leiten die energie gebündelt bis zu einem park dürfen moleküle im reaktionszentrum eines fotos systems weiter dadurch wird das elektronen des chlorophyll molekül das die energie erhält in einen angeregten zustand versetzt von einem elektron akzeptiert aufgenommen ohne über die elektronen transportkette in der tilak und membran über hintereinander geschaltete proteinkomplexe weitergeleitet in einer abfolge von reddoxx reaktionen wird das elektron von einem protein komplex zum nächsten weitergereicht bei jeder reddoxx reaktion bei der das elektron wiederholt auf ein anderes akzeptiert übertragen wird wird ein teil der energie des elektrons freigesetzt diese energie treibt den transport von h+ ionen vom stromer in szilagyi blumen an wodurch das elektron ein im verlauf der elektronen transportkette zunehmend niedrigeres energieniveau besitzt das elektron ist energie arm und kommt schließlich im foto system 1 an auch im foto system eins das als 700 bezeichnet wird weil das licht der wellenlänge 700 nanometer am besten auffangen kann absorbieren chlorophyll moleküle die energie eines photons wodurch ein elektronen auf dem chlorophyll molekül gelöst wird die nach wandern elektronen vom foto system 2 schließen diese lücke das angeregte elektronen wird nun auf einen weiteren enzym komplex dem ferry roxy übertragen und anschließend mittel für eines weiteren enzyms der rdp plus reduktase zusammen mit einem weiteren elektron und zwei positiv geladenen wasserstoff atomen aus dem stromer auf nad plus übertragen sodass der energiereiche wasserstoff überträger nad ph gebildet wird damit können wir auch den elektronen transport zusammenfassen der elektronen transport zieht elektronen aus dem wasser ab und überträgt sie über ein elektro und transportkette direkt auf nad plus das zu einer dpa wird dazu ist energie erforderlich diese wird durch die foto systeme 1 und 2 absolviert und damit aufgefangen außerdem wird chemie osmotische atp gebildet jetzt wo atp und das reduktionsmittel nad ph + ab + gebildet wurde kann der zweite teil schritt der photosynthese die dunkel reaktion stattfinden