Fotosynthese und NADP?
Hi, ich habe ein Problem und zwar verstehe ich diese Abbildung nicht. Es geht um die Elektron Transportkette in der Thylakoidmembran die Elektronen von Wasser zum NADP+ transportiert
Kann mir das jemand bitte genau erklären? Schreibe darüber einen Test :(
Was genau möchtest du denn erklärt haben? Hast du in deinem Biobuch schon mal das Kapitel Lichtreaktion nachgeschlagen?
Ja hab das Kapitel im Bio Buch gelesen….darüber steht nichts.
Ich verstehe das ganze Bild nicht
2 Antworten
Dargestellt ist das Z-Schema der Lichtreaktion oder Primärreaktion der Photosynthese.
In der Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus) der Photosynthese werden für die Umwandlung von Bisphosphoglycerat (BPG) zu Glycerinaldehyd-3-phosphat (G3P), einem Zwischenschritt zur Synthese von Glucose aus dem über die Spaltöffnungen aufgenommenen CO2, Elektronen benötigt. Chemisch gesehen ist das eine Reduktion (Reduktion = Elektronenaufnahme, Eselsbrücke: bei einer Reduktion werden Elektronen eingebaut). Die Elektronen werden von den Reduktionsäquivalenten NADPH2 (oder auch NADPH + H+ genannt) geliefert. NADPH2 ist also ein Elektronenspender (Elektronendonator), es gibt seine Elektronen ab, wird also oxidiert (Eselsbrücke: bei einer Oxidation gehen Elektronen fort) und es entsteht die oxidierte Form NADPH.
Die Lichtreaktion dient dazu, neben Energie in Form von ATP die für den Calvin-Zyklus reduzierte Form NADPH2 herzustellen. Beginnen wir beim Photosystem I (rechts). Es hat sein Absorptionsmaximum bei einer Wellenlänge von 700 nm (im roten Bereich des Lichts). Wenn Licht auf das Photosystem I fällt, werden die Antennenpigmente kurzzeitig in einen angeregten Energiezustand versetzt. Fallen sie in ihren Grundzustand zurück, können sie die Energie auf ein anderes Molekül weitergeben und zwar immer in Richtung des Reaktionszentrums, das aus zwei Chlorophyllen besteht, die an Proteine gebunden sind. Wenn das Reaktionszentrum mit Energie angeregt wird, lösen sich zwei Elektronen heraus. Der angeregte Zustand wird in der Abb. durch einen Stern (*) gekennzeichnet. Über Ferredoxin werden die Elektronen auf NADP übertragen, das zu NADPH2 reduziert wird und dann in den Calvinzyklus geht.
Am Photosystem I entsteht durch die übertragenen Elektronen eine Lücke, die vom Photosystem II (Absorptionsmaximum 680 nm) aufgefüllt wird. Hier passiert im Grunde dasselbe wie im Photosystem I. Wenn Lichtenergie darauf fällt, wird das Reaktionszentrum in einen angeregten Zustand versetzt auf ein höheres Energieniveau. Fällt es in den Grundzustand zurück, gibt es zwei Elektroneb ab, die über einen Komplex verschiedenster Zwischenstufen (Plastochinon -> Cytochromkomplex -> Plastocyanin) auf das Photosystem I übertragen werden und dort die Lücke schließen.
Jetzt haben wir aber am Photosystem II eine Elektronenlücke. Diese wird geschlossen durch die Photolyse von Wasser (Photolyse bedeutet Spaltung unter Nutzung der Lichtenergie). Wasser wird gespalten in zwei H+ und zwei Elektronen. Die Elektronen füllen die Lücke am Photosystem II auf und gelangen auf diesem Weg schrittweise zum NADP+. Auch die beiden Wasserstoffprotoben werden zur Erzeugung von NADPH2 genutzt. Übrig bleibt ein Sauerstoff. Wenn zwei Wassermoleküle gespalten werden, entsteht daraus O2 als Nebenprodukt. Der Sauerstoff wird abgegeben.
Vorgänge am Fotosystem II
Durch die Anregung der Elektronen in den Chlorophyll a des P680 im FS II und deren Übertragung auf den primären Elektronenakzeptor kommt es zu einer Elektronentransportkette in der Thylakoidmembran. Dabei werden die beiden Elektronen jeweils von einem Redoxsystem abgegeben und vom nächsten aufgenommen (= Redoxreaktion). Die Elektronen fließen dabei nur in eine Richtung, nämlich vom Elektronenakzeptor des FS II über Cytochrom bis zum Chlorophyll a im P700 des FS I. Dies liegt daran, dass die aufeinanderfolgenden Redoxsysteme unterschiedlich starke Bestreben haben, Elektronen aufzunehmen (= Elektronenaffinität). Während das angeregte Chlorophyll-a-Molekül des Reaktionszentrums die geringste Elektronenaffinität besitzt, d.h. am leichtesten Elektronen abgibt, hat das letzte Redoxsystem der Elektronentransportkette die größte Elektronenaffinität und nimmt damit am leichtesten Elektronen auf.
Durch die Abgabe der Elektronen entsteht in den Chlorophyll a-Molekülen im FS II jeweils eine Elektronenlücke, die wieder gefüllt werden muss. Die benötigten Elektronen werden durch Fotolyse von Wasser bereitgestellt, bei der Wasser zu H+-Ionen (=Protonen), Elektronen und Sauerstoff gespalten wird. Das Wasser erfüllt also die Funktion des Elektronendonators (= „Geber“).
H2O -> O2 + 2 e- + 2 H+
Vorgänge am Fotosystem I
Bei gleichzeitiger Anregung des Fotosystems I setzt auch am Reaktionszentrum P700 ein Elektronenfluss ein. Diese Elektronentransportkette verläuft ausgehend von den Chlorophyll a-Molekülen über einen primären Elektronenakzeptor und weitere Redoxsysteme bis zum Enzym NADP+-Reduktase. Dort wird NADP+ zu NADPH reduziert, indem NADP+ die beiden weitergeleiteten Elektronen sowie ein Proton aufnimmt.
NADP+ + 2 H+ + 2e- -> NADPH + H+
Das Elektronendefizit am P700 wird durch die aus dem ersten Elektronenfluss stammenden Elektronen des P680 ausgeglichen.