Photosynthese: Licht- und Dunkelreaktion einfach erklärt

Zusammenfassung

Der Text erklärt die Photosynthese in den Chloroplasten in zwei Phasen: die lichtabhängige Reaktion in der Thylakoidmembran mit azyklischer und zyklischer Photophosphorylierung sowie die lichtunabhängige Dunkelreaktion im Stroma, den Calvin-Zyklus. Die Lernenden erfahren, wie ATP und NADPH entstehen und wie CO2 in organische Stoffe eingebaut wird.

Kernpunkte

Die Lichtreaktion findet in der Thylakoidmembran statt und umfasst die Photophosphorylierung mit zwei Photosystemen.
Photosystem I (P700) wird bei 700 nm angeregt und reduziert NADP+ zu NADPH.
Photosystem II (P680) wird bei 680 nm angeregt; der Elektronenfluss erzeugt ATP.
Bei der Photolyse des Wassers entstehen Protonen, Elektronen und Sauerstoff (O2) als Abfallprodukt.
Die zyklische Photophosphorylierung erzeugt ATP ohne NADPH-Bildung und reguliert das Verhältnis von ATP zu NADPH.
Die Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus) findet im Stroma statt und fixiert CO2 mithilfe von NADPH und ATP zu Glucose.

Stellen Sie sich auf die Probe

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.

Häufige Fragen

Wo findet die Lichtreaktion der Photosynthese statt?

Die Lichtreaktion findet in der Thylakoidmembran der Chloroplasten statt. Dort laufen die Photophosphorylierung und die Photolyse des Wassers ab.

Wo findet die Dunkelreaktion statt?

Die Dunkelreaktion findet im Stroma der Chloroplasten statt. Dort wird im Calvin-Zyklus CO2 fixiert.

Welches Abfallprodukt entsteht bei der Photosynthese?

Bei der Photolyse des Wassers wird Sauerstoff (O2) als Abfallprodukt freigesetzt. Die Spaltung wird durch Licht ausgelöst.