Grundlagen der Photosynthese: Prozess und Strukturen

Grundlagen der Photosynthese

Solarenergie, die durch Photosynthese eingefangen wird, ist für die Erzeugung aller organischen Substanzen (Glucose) verantwortlich. Das Pflanzenreich und einige Bakterien nutzen Chlorophyll, ein Pigment, das Licht absorbiert, um als Autotrophe ihre eigene Nahrung zu produzieren.

Struktur und Transport in der Pflanze

• Wurzel: Nimmt Rohsaft, Wasser und Mineralstoffe auf.
• Stamm: Hält die Pflanze aufrecht und leitet den Saft.
• Blatt: Produziert den vorbereiteten Saft, der Wasser und Glucose enthält. Je größer das Blatt, desto höher ist die Aufnahme von Licht und Chlorophyll.

Leitgewebe der Pflanze

• Xylem: Transportiert Rohsaft von der Wurzel zu den Blättern.
• Phloem: Transportiert den produzierten Saft von den Blättern zur Wurzel.

Blattaufbau und Gewebe

• Kutikula: Eine fettähnliche Wachsschicht, die als Isolator wirkt und Austrocknung verhindert.
• Epidermis: Eine Schicht aus dicht beieinander liegenden Zellen mit Poren.
• Stomata: Poren, die durch zwei Schließzellen gebildet werden. Sie öffnen und schließen sich, um den Gasaustausch von O2, CO2 und Wasserdampf zu ermöglichen.
• Parenchym: Pflanzengewebe, das reich an Chlorophyll ist.

Die Phasen der Photosynthese

• Lichtreaktion: Erfordert Licht und findet in den Thylakoiden statt. Hierbei werden Licht, Wasser und Chlorophyll genutzt. Photosysteme (organisierte Komplexe aus Pigmenten wie Chlorophyll, Carotinoiden und Xanthophyllen) spielen hierbei eine zentrale Rolle.
• Dunkelreaktion: Benötigt kein direktes Licht, findet im Stroma statt und verbraucht CO2 sowie die Produkte der Lichtreaktion.

Pigmente und Photosysteme

Pigmente sind organische Chemikalien, die Lichtenergie in bestimmten Wellenlängen einfangen und der Pflanze ihre Farbe verleihen. Chlorophyll A kommt in allen grünen photosynthetischen Organismen vor. Es besitzt ein Magnesium-Atom im Zentrum, das Licht einfängt, und einen langen Kohlenstoff-Wasserstoff-Schwanz, das sogenannte Phytol, welches das Molekül in der Thylakoidmembran verankert.

Photosysteme I und II

Die Photosysteme arbeiten zusammen:

• Photosystem I (P700): Absorbiert Licht bei einer bestimmten Frequenz.
• Photosystem II (P680): Arbeitet eng mit Photosystem I zusammen.

Beide Systeme bestehen aus einem Antennenkomplex, der Lichtenergie einfängt, und einem Reaktionszentrum, in dem Chlorophyll Elektronen und Protonen verliert.