FA: Fotosynthese

• Stoffwechselprozess bei dem Pflanzen, Algen und einige Bakterien aus Lichtenergie Zucker und Suaerstoff herstellen

• diese Lebewesen können sich selbst ernähren (autotroph)

• 
  

6CO2 + 6H2O <-> C6H12O6 + 6O2

Kohlenstoff + Wasser <-> Glukose + Sauerstoff

Lichtreaktion:

• licht abhängige Reaktion

• wandelt Lichtenergie in chemische Energie (ATP, NADPH)

• Wasser wir in O2 gespalten, kann über spez. Blattöffnungen raus diffundieren

Dunkelreaktion:

• lichtunabhängige Reaktion

• chemische Energie (NADPH, ATP) mit CO2 verwendet um energiereiche organische Stoffe wie Glukose aufzubauen

in Chloroplasten

Lichtreaktion in Thylakoidmembran

Dunkelreaktion in Zellflüssigkeit von Chloroplast (Stroma)

• benötigt Licht (sichtbarer Bereich) und Chlorophyll

• Chlorophyll befindet sich in Thylakoidmembran in Photosystemen (Photosystem I und II)

• Photosysteme besthehen aus Lichtsammelkomplexen und Reaktionszentrum

• Photosystem II: an Lichtsammelkomplexen dort Absorption von Lichtenergie (Aufnahme rotes/blaues Licht; Zurückwerfen von grünem Licht)

• Lichtsammelkomplexe Sammlung und Weiterleitung von Lichtenergie an Reaktionszentrum

• Reaktionszentrum/Chlorophyllmolekül nimmt dabei soviel Energie auf, dass es ein e- abgibt -> Elektronenmangel

• gleichzeitig Wasserspaltung: H2O -> 1/2 O2 + 2H+ + 2e-

  -> Elektron auf Chlorophyll übertragen

• abgegebende Elektron wird über versch. Redoxsysteme in Thylakoidmembran über Elektronentransportkette transportiert bis zum Photosystem I

  -> Freisetzung von Energie wird genutzt um Protonen in Thylakoidinnenraum zu pumpen durch ATP-Synthetase zu ATP synthetisiert

• Photosystem I gleicher Ablauf-> durch Lichteinwirkung Abgabe e- an Redoxsystem (NADP Reduktase) und Aufnahme des transportierten e-

• abgespaltene Elektron wird von NADP Reduktase für Bildung von NADPH genutzt: NADP+ + 2e- + H+ -> NADPH

• ATP Synthase: Konzentrationsausgleich der im Innenraum akkumilierten Protonen durch Kanal in Stroma -> Synthese von ATP aus ADP und Pi

• NADPH und ATP Vorraussetzung für Dunkelreaktion

12 H2O + 12 NADP+ + 18ADP + 18Pi -> 6O2 + 12NADPH + 12H+ + 18ATP

• mit chemischer Energie und CO2 kann Glukose hergestellt werden

• CO2 diffundiert aus der Luft über Stomata in Chloroplasten

• Enzyme im Stoma sorgen für eine cyclische Reaktionsabfolge bei der C Atome von CO2 zu stabilen energiereichen organischen Verbindungen wie Zukckermolekülen verbaut werden

• dabei wird CO2 reduziert zu Glukose (Elektronenaufnahme)

• dafür wird chemische Energie aus Lichtreaktion benötigt, sie wird freigesetzt indem Substrate zu ADP und NADP+ zurückreagieren (nächsten Lichtreaktion zur Verfügung stehen)

• Calvin Zyklus drei Phasen:

  • Kohlenstofffixierungsphase: durch Enzyme werden C Atome von CO2 verbaut-> 1x C6 Körper (instabil)->2x C3 Körper

  • Reduktionsphase: C3 Körper-> Aldehydmolekül (C3) unter Elektronenaufnahme und ATP Verbrauch (-> NADP+ und ADP)

  • Regenerationsphase: Wiederherstellung des C6 Körpers unter ATP Verbrauch

• insgesamt 6 Umdrehungen um C6H12O6 herzustellen (jeweils immer 1 C Atom eingeschleust aus CO2)

6CO2 + 12NADPH + 12H+ + 18 ATP -> C6H12O6 + 12NADP+ + 18ADP + 18Pi + 6H2O

vor Kürzen

nach Kürzen

• Pigmente, welche Licht absorbieren

  -> von energiearmen Grundzustand in einen energiereichen, angeregten Zustand übergehen

• beim Zurückspringen in den Grundzustand wird die Energie in Form von Photonen an ein bestimmtes Chlorophyll a-Molekül (Reaktionszentrum) abgegeben

• Farbstoffe in Thylakoidmembranen (Stroma- und Granathylakoide) der Chloroplasten eingelagert und bilden Fotosystem