Photosynthese

• Primaerer Elektronenakzeptor
  • Chlorophyll-a-Paar (P700 & P680) verliert in einer Redoxreaktion Elektronen
• Licht regt Elektron in höheres Energieniveau an
• Primärer Elektronenakzeptor fängt es ein
• jedes Photosystem besteht aus einem Reaktionszentrum mit Chlorophyll-a-Paar und einem prim. Elektronenakzeptor, umgeben vom Lichtsammelkomplex
• Energie wird bis zu zwei bestimmten Chlorophyl-a-Moleküle (P700 & P680) weitergeleitet => nur hier findet Photosynthese statt

1.     Licht (Photon) trifft auf Farbstoffmolekül => hebt ein Elektron in eine energetisch höherwertigen angeregten Zustand => Energieübertrag bis zum P680 


2.     Vom P680 werden Elektronen auf den primären Elektronenakzeptor übertragen (P680 zu P680+)

3.     Wasserspaltender Komplex entzieht einem Wassermolekül zwei Elektronen (Photolyse => Freisetzung von O2) und überträgt sie auf P680+ (P680+ zu P680)

4.     Elektronentransportkette vom Photosystem II zu Photosystem I 


5.     Elektronen passieren Elektronentransportkette => Protonen werden durch 
Membran gepumpt => Produktion von ATP => Chemiosmose 


6.     Licht (Photon) trifft auf Farbstoffmolekül => hebt ein Elektron in eine energetisch höherwertigen angeregten Zustand => Energieübertrag bis zum P700 welches Elektronen an den Elektronenakzeptor abgibt (P700 => P700+) 


7.     P700+ wird durch Elektronen von der Elektronentransportkette wieder reduziert (P700+ => P700) 


8.     Elektronen werden vom Elektronenakzeptor auf Ferredoxin (Fd) übertragen 


9.     Reoxidation des reduzierten Ferrodoxins durch NADP+ zu NADPH => dafür sind zwei Elektronen und ein Proton erforderlich 


• Blaues und rotes Licht sind in der Photosynthese am wirksamsten
• Chloroplasten absorbieren dieses Licht
• Grünes Licht wird von Pigmenten zurückreflektiert
• Blätter erscheinen grün

• Aufbau des Protonengradienten

• Kohlenstoff gelangt in Form von CO2 in Zyklus
• Kohlenhydrat Glycerinaldehyd-3-Phosphat (G3P) entsteht (3C-Atome)
  • Für ein Zucker (Glucose) Molekül muss Zyklus 3 Mal ablaufen
• Zyklus besteht aus 3 Phasen:
  • 1. Kohlenstofffixierung
    • Ribulose-1,5-bisphosphat bindet Kohlenstoff mit Hilfe von RubisCO Carboxylase
      • besonders Energiereichers Zuckermolekuel => 2 Phosphatgruppen
    • entstandene Verbindung ist sehr instabil und zerfaellt in zwei 3-Phosphoglycerinsäure
      • erstes stabiles Produkt (besitzt 3 Kohlenstoff-Atome, daher 3C-Pflanze)
  • 2. Reduktion
    • 3-Phosphoglycerinsäure bindet eine Phosphatgruppe => bereitgestellt durch ATP-Spaltung
    • entstandenes 1,3-Diphosphoglycerinsäure wird mit den Elektronen von NADH/H+ zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert
      • aus der Carboxylgruppe (-COOH) entsteht die energiereichere Carbonylgruppe (-CHO)
    • Glycerinaldehyd-3-phosphat verlaesst Kreislauf und kann zu Glucose weiterverstoffwechselt werden
  • 3. Regeneration des CO2-Akzeptors (RuBP)
    • Verbleibende Glycerinaldehyd-3-phosphat-Molekuele werden  unter ATP-Spaltung und Anlagerung von je einer Phosphatgruppe wieder zu Ribulose-1,5-bisphosphat

==> RubisCO muss einwandfrei funktionieren, damit es das CO2 effizient binden kann, aufgrund der geringen Dosis in der Atmosphäre

==> um CO2 aufzunehmen, muss Pflanze Spaltöffnung öffnen. Jedoch verliert Pflanze dann mehr H2O, weshalb in Gegenden mit wenig Wasser, Pflanzen effizientere RubisCO Enzyme haben oder Pflanzen öffnen Spaltöffnung in der Nacht oder sie trennen Reaktion räumlich

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• Siehe Bild

• Siehe Bild

• Lichtreaktion (in Thylakoidmembran)
  • Sonnenenergie dient zur Produktion von ATP und NADH (Photophosphorylierung)
  • Kinasen übertragen Phosphatrest auf ATP
• Calvin-Zyklus / Dunkelreaktion (im Stroma):
  • ATP liefert Energie damit CO2 in organische Moleküle eingebaut werden kann (Kohlenstofffixierung)
  • Moleküle werden dann in Zucker umgewandelt

• Im energetisch angeregten PhotosystemII wird Wasser in 2 H und 1 O gespalten, wobei der Sauerstoff als «Abfall» ausgeschieden wird.
• Durch die Elektronentransportkette wird ein Protonengradient (innen mehr H+ als aussen) geschaffen, der zur Produktion von ATP verwendet wird
• Danach wird im PhotosystemI Elektronen auf Ferredoxin übertragen was in einem weiteren Schritt dazu verwendet wird aus NADP+ und H+ das energiereichere NADPH zu bilden.
• Dazu werden auch die H+ aus der Wasserspaltung gebraucht.  

• Die Lichtreaktionen (in den Thylakoiden):
  • spalten H2O
  • setzen O2 frei
  • reduzieren NADP+ zu NADPH
  • bilden ATP aus ADP durch Photophosphorylierung 

• Der Calvin-Zyklus (im Stroma) bildet Zucker aus CO2 und nutzt ATP und NADPH