Photosynthese: Licht- und Dunkelreaktion einfach erklärt

Photosynthese in Chloroplasten

Lichtreaktion (Lichtabhängige Reaktion)

Die Lichtreaktion findet in der Thylakoidmembran statt und umfasst die Photophosphorylierung. Dabei spielen zwei Chlorophyll-Photosysteme eine entscheidende Rolle.

Azyklische Photophosphorylierung

Das Photosystem I (P700) wird durch Licht einer Wellenlänge von 700 nm angeregt, wodurch ein Elektronenpaar gegen den Gradienten verlagert wird. Diese angeregten Elektronen werden über Ferredoxin auf NADP+ übertragen, welches zu NADPH reduziert wird und dem Calvin-Zyklus zur Verfügung steht.

Da dem Photosystem I nun Elektronen fehlen, kommt das Photosystem II (P680) ins Spiel. Dieses wird durch Licht einer Wellenlänge von 680 nm angeregt. Die freigesetzten Elektronen fließen durch eine Elektronentransportkette, wobei Energie zur Synthese von ATP aus ADP frei wird. Die Elektronen gelangen schließlich über Plastocyanin zurück zum Photosystem I.

Um den Elektronenmangel im Photosystem II auszugleichen, findet die Photolyse des Wassers statt: Licht spaltet Wassermoleküle in Protonen (H+), Elektronen und Sauerstoff (O2), der als Abfallprodukt freigesetzt wird.

Zyklische Photophosphorylierung

Wenn bei der CO2-Fixierung im Calvin-Zyklus NADPH angereichert wird, kann dies den Prozess blockieren. Um dies zu verhindern, fließen Elektronen von Ferredoxin zurück auf den Cytochrom-b-Komplex. Dies baut einen Protonengradienten auf, der die ATP-Produktion reaktiviert, ohne NADPH zu bilden.

Dunkelreaktion (Lichtunabhängige Reaktion)

Diese Phase findet im Stroma der Chloroplasten statt.

Calvin-Zyklus

Hier werden das in der Lichtreaktion gewonnene NADPH und ATP genutzt, um CO2 zu Glucose zu fixieren. Daraus entstehen drei grundlegende Stoffgruppen:

• Kohlenhydrate: Aus Glucose gewonnen.
• Fette: Aus Glycerin und Fettsäuren.
• Proteine: Durch Bindung von Kohlenstoffgerüsten an Ammoniak (aus Nitrit/Nitrat), um Aminosäuren zu bilden.