Struktur der Pflanzenzelle und Photosynthese
Die Pflanzenzelle
- Teilt fast alle ihre Eigenschaften mit tierischen Zellen.
- Besitzt keine Zentriolen.
- Ist von einer Zellwand umgeben, die in der Regel aus Zellulose besteht.
- Besitzt eine große zentrale Vakuole.
- Enthält Chloroplasten, die für die Photosynthese zuständig sind.
Vakuolen
Flüssigkeitsgefüllte Bläschen.
- Nimmt in Pflanzenzellen einen erheblichen Teil des Volumens ein.
- Enthält Wasser, Salze und eine Vielzahl von Substanzen, die zur Erzeugung eines großen osmotischen Drucks beitragen.
- Speichert Abfallstoffe, Pigmente und andere Reservestoffe.
- Enthält einige Arten von Verdauungsenzymen.
Chloroplasten
- Ausschließlich in Pflanzenzellen und autotrophen Protisten vorhanden.
- Sie enthalten Chlorophyll, das für die Photosynthese notwendig ist.
- Sie erzeugen organische Substanzen aus anorganischen Stoffen mithilfe der Sonnenenergie.
- Die Produkte der Photosynthese sind die Grundlage der Nahrungskette aller Lebewesen.
Struktur der Chloroplasten
- Organellen, die aus einer Doppelmembran bestehen; der Innenraum ist mit Stroma gefüllt.
- Die inneren Membranen bilden die Thylakoide, in denen sich das Chlorophyll und andere Pigmente befinden.
- In einigen Regionen der Chloroplasten sind die Thylakoide in Stapeln angeordnet, die als Grana bezeichnet werden.
Die Photosynthese
Lichtabhängige Reaktionen (Lichtreaktionen)
Die Thylakoide fangen die Lichtenergie ein:
- Das Licht trifft auf Photosystem II und löst ein Elektron aus.
- Diese Elektronen werden durch Elektronen aus Wassermolekülen ersetzt, wobei O₂ freigesetzt wird (Photolyse des Wassers).
- Die Elektronen durchlaufen anschließend eine Elektronentransportkette zu Photosystem I und von dort weiter, bis sie auf NADP⁺ übertragen werden und die reduzierte Form NADPH entsteht.
- Als Ergebnis dieses elektrochemischen Prozesses entsteht ein Spannungsgefälle, das über den chemiosmotischen Mechanismus zur Bildung von ATP führt.
Die Lichtenergie wird in den chemischen Bindungen von ATP und NADPH gespeichert.
Lichtunabhängige Reaktionen (Calvin-Zyklus)
Die Kohlenstofffixierung findet unabhängig von Licht im Stroma statt: Der Calvin-Zyklus.
- Das in den Lichtreaktionen erzeugte NADPH und ATP wird verwendet, um Kohlendioxid (CO₂) zu reduzieren.
- In diesem Zyklus entsteht Glycerinaldehyd-3-phosphat (G3P), aus dem Glukose und andere organische Verbindungen synthetisiert werden.
- Die chemische Energie von ATP und NADPH wird genutzt, um Kohlendioxid in organische Moleküle umzuwandeln.