Ablauf der Fotosynthese: Licht- und Dunkelreaktion

Ablauf der Lichtreaktion (Fotosynthese)

1. Im Photosystem II (PS II) wird das Licht zuerst absorbiert.
2. Um die Elektronen für das PS II zu ersetzen, findet die Hydrolyse (Fotolyse) von Wasser statt.
3. Die Elektronen von PS II werden durch die Elektronentransportkette zum PS I weitergeleitet.
4. Die Elektronen bewegen sich durch die Elektronentransportkette. Dabei verlieren sie Energie.
5. Durch den Protonengradienten strömen die Protonen zurück ins Stroma (ATP-Synthase).
6. Die Elektronen, die beim PS I angeregt wurden, werden schließlich auf das Molekül (NADP+) übertragen.

Phasen der Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus)

1. Fixierungsphase: Das Enzym RuBisCO bindet CO&sub2; an einen Akzeptor (Ribulose-1,5-bisphosphat), wodurch 3-Phosphoglycerinsäure entsteht.
2. Reduktionsphase: Reduktion zu 1,3-Bisphosphoglycerinsäure und anschließend zu Glycerinaldehyd-3-phosphat. Dies ist ein energieaufwendiger Prozess, der Energie aus ATP und NADPH benötigt.
3. Regenerationsphase: Wiederherstellung des CO&sub2;-Akzeptors (Ribulose-1,5-bisphosphat). Aus Glycerinaldehyd-3-phosphat wird zudem Glukose umgewandelt, welche den Zyklus verlässt.

Häufige Fragen zur Fotosynthese

• Warum sind Pflanzen meistens grün? Blätter sind grün, weil Chlorophyll blaues und rotes Licht absorbiert und grünes Licht reflektiert.
• Woher kommt der Sauerstoff bei der Fotosynthese? Der Sauerstoff entsteht durch die Spaltung von Wasser (Fotolyse) im Photosystem II (PS II).
• Wo findet man das Chlorophyll? In den Thylakoidmembranen der Chloroplasten.
• Zwei Messmethoden für die Fotosyntheserate: Messung der Menge des produzierten Sauerstoffs oder Messung der Aufnahme von Kohlenstoffdioxid.
• Unterschiede zwischen zyklischer und nicht-zyklischer Fotophosphorylierung: Bei der nicht-zyklischen durchlaufen Elektronen aus der Fotolyse des Wassers die Elektronentransportkette, wobei Sauerstoff freigesetzt wird. Bei der zyklischen kehren die Elektronen zum Photosystem I zurück, wodurch nur ATP produziert wird (kein NADPH oder Sauerstoff).

Vergleich: Licht- und Dunkelreaktion

Lichtreaktion (primäre Reaktion):

• Benötigt Sonnenlicht
• Aufnahme von H&sub2;O
• Abgabe von O&sub2;
• Keine direkte Glukoseproduktion
• Produkte: O&sub2;, ATP, NADPH
• Ort: Thylakoide

Dunkelreaktion (sekundäre Reaktion / Calvin-Zyklus):

• Benötigt kein direktes Sonnenlicht
• Aufnahme von CO&sub2;
• Abgabe von Glukose (Glukoseproduktion)
• Produkte: Glukose (unter Verbrauch von ATP und NADPH+H¹)
• Ort: Stroma

Hydrolyse / Fotolyse: Spaltung von H&sub2;O und Produktion von O&sub2;.

Warum ist Lichtenergie für die Fotosynthese notwendig? Um die chemische Umwandlung von Wasser und Kohlenstoffdioxid zu ermöglichen.