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Phasen der Photosynthese

Phasen der Photosynthese

Die Chlorophyll- Photosynthese, auch Sauerstoff- Photosynthese aufgrund der Erzeugung von Sauerstoff in molekularer Form genannt, erfolgt schrittweise in zwei Phasen:

  • Die lichtabhängige Phase (oder Lichtphase);

  • Die Kohlenstoff-Fixierungsphase, zu der der Calvin-Zyklus gehört.

Lichtphase der Photosynthese. Welche Funktion hat es?

Die Lichtphase ist die Phase der Photosynthese, bei der Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt wird. Chlorophyll und andere photosynthetische Pigmente wie Carotin absorbieren Energie aus Licht und zersetzen damit Wassermoleküle, wodurch Sauerstoff als Abfall freigesetzt wird.

Photosyntheseprozesse

Der Photosynthesevorgang findet in Chloroplasten statt. Innerhalb dieser gibt es ein System von Membranen, die Stapel abgeflachter Beutel (Thylakoide) bilden.

In diesen Membranen finden wir Chlorophyllmoleküle. Chlorophyllmoleküle werden zu sogenannten Photosystemen aggregiert. Photosystem I und Photosystem II können unterschieden werden.

Was sind Photosysteme?

Photosysteme sind eine Sammlung von Pigmentmolekülen, die so angeordnet sind, dass sie ein spezielles "Fallen" -Molekül von Chlorophyll umgeben. Die Lichtenergie des Photons geht von Molekül zu Molekül, bis das spezielle Chlorophyll erreicht ist.

Photosystem I.

Im Photosystem I wird das Fallenmolekül durch eine Wellenlänge von 700 nm angeregt, im Photosystem II von 680 nm.

Das Photosystem I besteht aus einem LHC (Light Capturing Complex). Der LHC besteht aus: ungefähr 70 Chlorophyllmolekülen, 13 verschiedenen Arten von Polypeptidketten, einem Reaktionszentrum, das ungefähr 130 Chlorophyllmoleküle umfasst.

Photosystem II

Das Photosystem II besteht ebenfalls aus einem LHC. Dieser LHC besteht aus: ungefähr 200 Chlorophyllmolekülen, verschiedenen Polypeptidketten, einem Reaktionszentrum, das aus ungefähr 50 Chlorophyllmolekülen gebildet wird.

Alle diese Moleküle sind in der Lage, Energie aus Sonnenstrahlung einzufangen. Nur diejenigen von Chlorophyll können sich jedoch in einen angeregten Zustand bewegen, der die Photosynthesereaktion aktiviert.

Moleküle, die nur die Einfangfunktion haben, werden Antennenmoleküle genannt. Diejenigen, die den Photosynthesevorgang aktivieren, werden Reaktionszentren genannt.

Wie wird Energie erfasst?

Die Lichtphase wird von Chlorophyll a dominiert. Chlorophyllmoleküle absorbieren selektiv Licht in den rot- und blauvioletten Teilen des sichtbaren Spektrums. Die Absorption erfolgt durch eine Reihe anderer Pigmente. Die von den Chlorophyllmolekülen eingefangene Energie ermöglicht die Förderung von Elektronen von Atomorbitalen mit niedrigerer Energie zu Orbitalen mit höherer Energie durch Elektronentransporter.

Diese werden sofort durch die Spaltung von Wassermolekülen ersetzt.

Die durch die chemische Reaktion von Chlorophyll II freigesetzten Elektronen werden in eine Transportkette eingespeist. Während der Transportkette verlieren sie Energie und bewegen sich auf ein niedrigeres Energieniveau. Die verlorene Energie wird verwendet, um Protonen aus dem Stroma in den Thylakoidraum zu pumpen und einen Protonengradienten zu erzeugen.

Schließlich erreichen die Elektronen das Photosystem I.

Das Photosystem I hat wiederum andere Elektronen durch Licht verloren. Durch Photosystem I verlorene Elektronen werden auf Ferredoxin übertragen, wodurch NADP + zu NADPH reduziert wird.

Pro zwei durch Photosysteme verlorenen Elektronen kann ein ATP-Molekül gebildet werden.

Mehrere Studien haben gezeigt, dass die Pflanze bei diffuser Sonnenstrahlung stärker wächst als bei direktem Licht bei gleicher einfallender Lichtleistung. Eine Studie betont jedoch die Relevanz anderer Bedingungen, die das Pflanzenwachstum verändern und mit dem Licht variieren, wie z. B. Feuchtigkeit und Temperatur.

Dunkle Phase der Photosynthese. Welche Funktion hat es?

Die Dunkelphase ist eine Reihe von lichtunabhängigen Reaktionen, die Kohlendioxid und andere Verbindungen in Glucose umwandeln. Diese Umwandlung ist nicht direkt vom Licht abhängig.

In der Dunkelphase wird anorganisches Material in organisches Material umgewandelt.

Diese Reaktionen erfordern kein Licht. Diese Reaktionen nehmen die Produkte aus der Lichtphase und führen weitere chemische Prozesse an ihnen durch.

Es gibt zwei dunkle Reaktionen: die Kohlenstofffixierung und den Calvin-Zyklus.

Kohlenstofffixierungsphase oder der Calvin-Zyklus

Der Calvin-Zyklus nutzt die Energie kurzlebiger elektronisch angeregter Elektronenträger, um Kohlendioxid und Wasser in organische Verbindungen umzuwandeln, die vom Körper genutzt werden können. Diese Reihe von Reaktionen wird auch als Kohlenstofffixierung bezeichnet.

Die Enzyme im Calvin-Zyklus entsprechen funktionell den meisten Enzymen, die in anderen Stoffwechselwegen wie der Glukoneogenese und dem Pentosephosphatweg verwendet werden. Calvin-Zyklus-Enzyme finden sich jedoch eher im Chloroplasten-Stroma als im Zellcytosol, wodurch die Reaktionen getrennt werden.

Diese Enzyme werden im Licht und auch durch Produkte der lichtabhängigen Reaktion aktiviert. Diese regulatorischen Funktionen verhindern, dass der Calvin-Zyklus Kohlendioxid einatmet.

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Erscheinungsdatum: 6. Oktober 2020
Geändert am: 6. Oktober 2020