Exkurs: Fotosynthese
Chloroplast, Lichtanregung und Primärreaktion (Z-Schema)
Im folgenden findest du einen Schnellabriss der Primärreaktion sowie eine Übersicht der Fotosynthese. Die Abschnitte bauen aufeinander auf – lies sie der Reihe nach durch und überprüfe dein Verständnis anschließend mit den Lernkarten.
1. Aufbau eines Chloroplasten
Der Chloroplast ist der Ort der Fotosynthese in Pflanzenzellen. Er besitzt eine Doppelmembran sowie ein inneres Membransystem aus flachen Thylakoidscheiben, die zu Grana aufgestapelt sind und in das flüssige Stroma eingebettet liegen.
2. Lichtanregung des Chlorophylls
Bei der Absorption von Licht nehmen Elektronen der Farbstoffmoleküle die Energie auf. Ein Elektron kann nur die Energiemenge aufnehmen, die ziemlich genau dem Unterschied zwischen Grundzustand und Anregungszustand entspricht – daher absorbiert Chlorophyll bevorzugt rotes und blaues Licht.
3. Lichtabhängige Reaktionen – Primärreaktion
a) Z-Schema der nichtzyklischen Lichtreaktion
Das Z-Schema zeigt schematisch, wie Elektronen bei der nichtzyklischen Lichtreaktion von Wasser über zwei Photosysteme zum NADP+ fließen. Der Name leitet sich von der Z-förmigen Kurve im Energiediagramm ab.
Fotolyse: Ein mangan-haltiges Enzym entzieht Wassermolekülen ihre Elektronen und liefert sie an P680. Als Nebenprodukt entsteht der Sauerstoff, den wir atmen:
2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e−
Bei der nichtzyklischen Lichtreaktion fließen so permanent Elektronen von Wassermolekülen zum NADPH + H+.
b) ATP-Gewinnung durch Protonengradienten
Parallel zur Elektronenweitergabe werden H+-Ionen in den Thylakoidinnenraum gepumpt. Das entstehende Konzentrationsgefälle treibt die ATP-Synthase (Chemiosmose) an.
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