10. Photosyntese

Äussere Membran - Intermembranraum - Innere Membran - Stroma

Granum (Stapel) - Thylakoid - Thylakoidinnenraum (Chlorophyll in Thylakoidmembran)

Thylakoide entstehen durch einstülpung der Inneren Membran ⇒ chemisch: Thylakoidinnenraum = Intermembranraum

6 CO₂  + 12 H₂O  →  C₆H₁₂O₆  +  6O₂  +  6 H₂O

⇒

12 H₂O Atome werden vollständig aufgespalten, 6 entstehen am Ende wider frisch.

Redox: (O wird Oxidiert, C wird Reduziert)

• Lichtreaktion (in Thylakoiden)
  • Spaltet H2O
  • Entlässt O2
  • Reduziert NADP+ zu NADPH
  • Produziert ATP durch photophosphorylierung
• Calvin Zyklus (im Stroma)
  • Kohlenstofffixierung
  • Zuckersynthese
  • Verbraucht ATP / NADPH

Nicotinsäureamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat

Coenzym der Dehydrogenasen (Elektronenshuttle)

Am C² Atom des Adenin nucleotids eine zusätzliche Phosphatgruppe

Synthese von ATP aus ADP und P_i durch chmiosmotischen Prozess

(Energie aus Licht)

Absorbieren Licht mit sichtbaren Wellenlängen (380 - 750 nm)

Typische Pigmente in Pflanze:

• Chlorophyll a
• Chlorophyll b
• Carotinoide

Algenwachstum um Grünalgenfaden in Abhänigkeit der Lichtwellenlänge

Chlorophyll a: Unmittelbar an Lichtreaktion beteiligt

Rest: Akzessorische Pigmente

• Anderes Absorbtionsspektrum
• Übertragen Energie auf Chlorophyll a
• Carotinoide schützen zusätzlich vor zuviel Strahlung
  • Unkontrollierbare Reaktionen mit O₂
  • Antioxidantion

- In Thylakoid Membran (Chloroplast)

-Beinhaltet viele Pigmente => Absortption von Photonen und Energieübertrag auf das zentralgelegene chlorophyll a Paar P680

- Absorptionsmax bei 680 nm

Chlorophyll Paar im Zentrum des Photosystems II

Kann durch Umgebung Ionisiert (oxidiert) werden zu P680⁺

P680⁺ sehr starkes Oxidationsmittel => kann H₂O zu 2H⁺ und 1/2 O₂ oxidieren

• e- von P680 werden von einem primary acceptor aufgenommen
• e- Transportkette mit immer grösserem Redoxpotential
• Freiwerdende Energie => Protonengradient => ATP
• Stärkstes Oxidationsmittel P700

vgl. Photosystem II

- Energieübertrag auf das zentralgelegene chlorophyll a Paar P700

- Absorptionsmax bei 700 nm

- P700⁺ holt sich e^- vom e^- Transportkette und nicht von H₂O

• Primary acceptor
• Protein ferredoxin (Fd)
• NADP⁺ Reduktase
• NADPH

• Kein Photosystem II nötig
• Keine Spaltung von Wasser
• Keine Dunkelreaktion (NADPH)
• e^- Trasportkette mit Fd und Cytochrom-Komplex transportieren H⁺ über die Membran in den Thylakoid
• Chemiosmotische ATP produktion

• Spaltung von H2O
  • e- gehen an NADPH
• Protonengradienet an Thylakoidmembran
• Chemiosmotische ATP synthase

C-Fixierung mit ATP und NADPH

drei Phasen:

• C-Fixierung (Rubisco)
• Reduktion
• Regeneration des CO2 akzeptors

Ribulose-Bisposphat Carboxylase Oxygenas

(Kann an ein RuBP ein CO₂ anhängen!)

Schlüsselenzym

Sehr anfällig auf O₂ etc.

Rubisco baut O₂ anstelle von CO₂ ein

=> muss abgebaut werden (Energieverschwendung: bis 50% der potenziellen BPP)

Funktion: Beschädigung durch Strahlung an Zelle verhindern

CO₂ Partialdruck in Photosynthetisch aktiven Zellen wird (unter Energieaufwand) künstlich erhöht

→ Transport über PEP

Räumliche Trennung von CO₂ aufnahme und fixierung

(Mais)

Crassulacean Acid Metabolism

CO2 aufnahme über Nacht und bindung in Apfelsäure

Zeitliche Trennung von CO₂ aufnahme und fixierung

(Ananas)