Fotosynthese
-Stoffwechselprozess, der von allen höheren Pflanzen, Algen und Bakterien betrieben wird
Mithilfe der Strahlungsenergie der Sonne, Kohlenstoffdioxid und Wasser werden sie zu Glucose und
Sauerstoff umgewandelt: Wasser aus dem Boden und Kohlenstoffdioxid aus der Luft – produzieren
Kohlenhydrate bzw. Zucker für ihr Wachstum und geben Sauerstoff ab
Summenformel: 6 CO2 + 6 H2O + Lichtenergie → C6H12O6 + 6 O2
Ort der Fotosynthese sind die Chloroplasten. Sind durchzogen von zahlreichen abgeflachten
Membransystem die Thylakoide, in deren Membran wiederum zahlreiche Pigmente eingelagert sind
(Vor allem das Pigment Chlorophyll)
1.Lichtreaktion/Primärreaktion, die an der Thylakoidmembran, die das Lumen von Stroma
abgrenzt, stattfindet
Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt, die in den Molekülen ATP und NADPH
gespeichert wird.
Das Rezeptormolekül bzw. Pigmentmolekül Chlorophyll absorbiert die Energie des Photons
und nimmt dessen Energie auf. Die lichtabsorbierenden Pigmente (Chlorophyll) sind in den
Proteinkomplexen Fotosysteme eingelagert. Damit Lichtenergie auf einer großen Fläche
eingefangen wird lagern sich die Chlorophyll Moleküle in Lichtsammelkomplexe an und
bündeln die Lichtenergie und übertragen dies auf das Reaktionszentrum des Fotosystems
Das Reaktionszentrum enthält 2 Chlorophyll A Moleküle, die die
Energie abfangen und in chemische Energie umwandeln
Chlorophyll wird in einen angeregten Zustand versetzt und
speichert die Energie. Ein Elektron wird dabei auf eine Schale die
weiter vom Atomkern entfernt ist überführt. Es wird weniger
stark festgehalten wodurch es instabil und chemisch
reaktionsfreudiger wird. (Auf höheres Energieniveau angehoben)
, Da es schwächer gebunden ist kann das Elektron an einer Redox-Reaktion an einen
Akzeptormolekül abgegeben werden. Chlorophyll wird oxidiert indem es eine negative
Ladung verliert.
Das Fotosystem II/Chlorophyllpaar wird als P680 bezeichnet, da es Licht der Wellenlänge 680
Nanometer am besten absorbieren kann. Chlorophyllwird durch das fehlen des elektrons
verhältnismäßig instabil. Strebt danach diese Lücke zu füllen und einem anderen
Molekül das Elektron zu entreißen. Die Elektronen stammen vom Wasser.
Das Wasser spaltende Komplex Fotosystem II nutzt Energie für die Spaltung
Wassermoleküle in ihre atomaren Bestandteile (Fotolyse). Sauerstoff verbindet sich
mit einem weiteren Sauerstoff und O2 verlässt als Abfallprodukt die Zelle
Da das Chlorophyll-Molekül nun ein starker Elektronenakzeptor ist und wieder
Ladungsneutralität erlangen möchte entzieht er einem Wassermolekül das fehlende
Elektron. Wasser wird aus diesem Grund durch einen wasserspaltenden
Proteinkomplex in Sauerstoff, zwei Elektronen und zwei Wasserstoffprotonen
(H+) gespalten.
Das abgegebene Elektron wird nun über eine Kette an
Redoxsystemen/Elektronentransportkette (primärer Elektronenakzeptor =>
Plastochinon => Cytochrom-b6–f-Komplex => Plastocyanin) durch die
Thylakoidmembran an das Photosystem I weitergeleitet
Bei diesem Elektronentransport wird Energie frei, die die Redoxsysteme benutzen,
vor allem das Cytochrom, um H+ Ionen vom Stroma in den Thylakoidinnenraum
„pumpen“.
Die Anreicherung von H+ Ionen in Thylakoidinnenraum bewirkt zusammen mit der
bei der Fotolyse entstandenen Protonen, die ebenfalls im Thylakoidlumen bleiben
ein Konzentrationsgradient. Mehr Protonen als außen im Stroma.
Aufgrund der positiven Ladung der Protonen führt der Protonentransport auch zu
einer Änderung der elektrischen Ladung. Stroma negativer geladen.
(Elektrochemischergradient)
Das Elektron in dem die Energie des Photons steckt wird während der
Elektronentransportkette zunehmend energieärmer. Die freiwerdende Energie baut den
elektrochemischen Gradienten auf – (Diese Energie wird als Protonenmotorische Kraft
bezeichnet und treibt den Transport der Protonen wieder zurück ins Stroma an)
Weil die hydrophobe Doppellipidschicht der Membran undurchlässig ist für Protonen
geschieht der Rücktransport der Protonen über ein Kanalprotein „ATP-Synthase“
Sie koppelt den Protonentransport and die ATP Synthese: Nutzt als Enzym die Energie des
Protontransports um ATP aus ADP+P (anorganischen Phosphatrest): Fotophosphorylierung –
-Stoffwechselprozess, der von allen höheren Pflanzen, Algen und Bakterien betrieben wird
Mithilfe der Strahlungsenergie der Sonne, Kohlenstoffdioxid und Wasser werden sie zu Glucose und
Sauerstoff umgewandelt: Wasser aus dem Boden und Kohlenstoffdioxid aus der Luft – produzieren
Kohlenhydrate bzw. Zucker für ihr Wachstum und geben Sauerstoff ab
Summenformel: 6 CO2 + 6 H2O + Lichtenergie → C6H12O6 + 6 O2
Ort der Fotosynthese sind die Chloroplasten. Sind durchzogen von zahlreichen abgeflachten
Membransystem die Thylakoide, in deren Membran wiederum zahlreiche Pigmente eingelagert sind
(Vor allem das Pigment Chlorophyll)
1.Lichtreaktion/Primärreaktion, die an der Thylakoidmembran, die das Lumen von Stroma
abgrenzt, stattfindet
Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt, die in den Molekülen ATP und NADPH
gespeichert wird.
Das Rezeptormolekül bzw. Pigmentmolekül Chlorophyll absorbiert die Energie des Photons
und nimmt dessen Energie auf. Die lichtabsorbierenden Pigmente (Chlorophyll) sind in den
Proteinkomplexen Fotosysteme eingelagert. Damit Lichtenergie auf einer großen Fläche
eingefangen wird lagern sich die Chlorophyll Moleküle in Lichtsammelkomplexe an und
bündeln die Lichtenergie und übertragen dies auf das Reaktionszentrum des Fotosystems
Das Reaktionszentrum enthält 2 Chlorophyll A Moleküle, die die
Energie abfangen und in chemische Energie umwandeln
Chlorophyll wird in einen angeregten Zustand versetzt und
speichert die Energie. Ein Elektron wird dabei auf eine Schale die
weiter vom Atomkern entfernt ist überführt. Es wird weniger
stark festgehalten wodurch es instabil und chemisch
reaktionsfreudiger wird. (Auf höheres Energieniveau angehoben)
, Da es schwächer gebunden ist kann das Elektron an einer Redox-Reaktion an einen
Akzeptormolekül abgegeben werden. Chlorophyll wird oxidiert indem es eine negative
Ladung verliert.
Das Fotosystem II/Chlorophyllpaar wird als P680 bezeichnet, da es Licht der Wellenlänge 680
Nanometer am besten absorbieren kann. Chlorophyllwird durch das fehlen des elektrons
verhältnismäßig instabil. Strebt danach diese Lücke zu füllen und einem anderen
Molekül das Elektron zu entreißen. Die Elektronen stammen vom Wasser.
Das Wasser spaltende Komplex Fotosystem II nutzt Energie für die Spaltung
Wassermoleküle in ihre atomaren Bestandteile (Fotolyse). Sauerstoff verbindet sich
mit einem weiteren Sauerstoff und O2 verlässt als Abfallprodukt die Zelle
Da das Chlorophyll-Molekül nun ein starker Elektronenakzeptor ist und wieder
Ladungsneutralität erlangen möchte entzieht er einem Wassermolekül das fehlende
Elektron. Wasser wird aus diesem Grund durch einen wasserspaltenden
Proteinkomplex in Sauerstoff, zwei Elektronen und zwei Wasserstoffprotonen
(H+) gespalten.
Das abgegebene Elektron wird nun über eine Kette an
Redoxsystemen/Elektronentransportkette (primärer Elektronenakzeptor =>
Plastochinon => Cytochrom-b6–f-Komplex => Plastocyanin) durch die
Thylakoidmembran an das Photosystem I weitergeleitet
Bei diesem Elektronentransport wird Energie frei, die die Redoxsysteme benutzen,
vor allem das Cytochrom, um H+ Ionen vom Stroma in den Thylakoidinnenraum
„pumpen“.
Die Anreicherung von H+ Ionen in Thylakoidinnenraum bewirkt zusammen mit der
bei der Fotolyse entstandenen Protonen, die ebenfalls im Thylakoidlumen bleiben
ein Konzentrationsgradient. Mehr Protonen als außen im Stroma.
Aufgrund der positiven Ladung der Protonen führt der Protonentransport auch zu
einer Änderung der elektrischen Ladung. Stroma negativer geladen.
(Elektrochemischergradient)
Das Elektron in dem die Energie des Photons steckt wird während der
Elektronentransportkette zunehmend energieärmer. Die freiwerdende Energie baut den
elektrochemischen Gradienten auf – (Diese Energie wird als Protonenmotorische Kraft
bezeichnet und treibt den Transport der Protonen wieder zurück ins Stroma an)
Weil die hydrophobe Doppellipidschicht der Membran undurchlässig ist für Protonen
geschieht der Rücktransport der Protonen über ein Kanalprotein „ATP-Synthase“
Sie koppelt den Protonentransport and die ATP Synthese: Nutzt als Enzym die Energie des
Protontransports um ATP aus ADP+P (anorganischen Phosphatrest): Fotophosphorylierung –
