Warum entsteht bei der zyklischen Elektronentransportkette kein Sauerstoff?
Klar ist zwar, dass die Elektronen von Ferredoxin auf das Plastochinon übertragen werden, doch bei Lichteinfall wird ebenso das Photosystem 2 angeregt, oder etwa nicht?
Und dementsprechend frage ich mich, wie unter Lichteinfall der zyklische Elektronentransport generiert werden kann, der nicht mit der Fotolyse des Wassers einhergeht.
Oder laufen nicht-zyklische und zyklische Elektronentransportvorgänge gleichzeitig ab?
Danke im Voraus
1 Antwort
Hi,
im angehangenen Bild, habe ich mal den zyklischen Elektronentransport im Z-Schema der "normalen" Photosynthese angedeutet (in rot). Du hast schon tendenziell richtig vermutet, wo man suchen muss:
doch bei Lichteinfall wird ebenso das Photosystem 2 angeregt, oder etwa nicht?
Mag sein, dass es angeregt wird. PS II ist aber am zyklischen Elektronentransport nicht beteiligt. Für den zyklischen Elektronentransport wird nur ein Photosystem genutzt, das Photosystem I und die Elektronen (e-) zirkulieren in einem geschlossenen Kreislauf.
Im Unterschied zum offenkettigen (linearen) System des "Z-Schmas", wo ein ständiger Nachschubbedarf an Elektronen besteht, die letztlich aus dem Wasser gewonnen werden (an Photosystem II) und auf NADP+ übertragen werden. Die Notwendigkeit der Wasserspaltung ist beim zyklischen Transport also nicht gegeben und somit entsteht kein aus der Wasserspaltung freigesetzter Sauerstoff.
Man kann sich das so vorstellen, dass der zyklische Weg nur über PS I, eine entwicklungsgeschichtlich alte Errungenschaft repräsentiert und sein Vorhandensein, eine ursprüngliche ("anoxygene") Form der Photosynthese widerspiegelt.
Das Photosystem von bestimmten, entwicklungsgeschichtlich alten Bakterien, ist noch heute so aufgebaut, dass es, wenn man es vergleichen würde, nur einem Teil des Z-Schemas ähnelt, nämlich, im Wesentlichen, Photosystem I der Pflanzen. Man nennt diese Photosysteme der Bakterien auch "Bakteriochlorophylle".
Die Form der Photosynthese, die nur zyklisch verläuft, führt bei ihnen zur lichtvermittelten ATP-Synthese. Es schließt sich keine Dunkelreaktion an. Das ist also eine Urform der Photosynthese, die nur mit einem Photosystem auskommt, der wasserspaltende Komplex fehlt und wurde in der Evolution der Photosynthese erst später ergänzt.
In der Photosynthese höherer Pflanzen, in denen der wasserspaltende Komplex vorhanden ist und in der zwei Photosysteme miteinander kooperieren, ist der zyklische Elektronentransport (über PS I) erhalten geblieben.
LG
doch, die beiden Photosysteme sind ja bei Pflanzen funktionell gekoppelt bzw. in Serie geschaltet. Um die Elektronen in PS I einzuschleusen, bedarf es also PS II.
Der entscheidende Abzweigpunkt liegt beim Ferredoxin von PS I. Das ist in der Abb. oben nicht so weit aufgelöst, da wo "Elektronen-Akzeptor" steht, gibt es zwei Abbiegemöglichkeiten, nach rechts nicht-zyklisch oder nach links zyklisch.
Das Ferredoxin reduziert entweder nicht-zyklisch NADP+ (rechter Abzweig) oder zyklisch den Cytochrom b6/f-Komplex (linker Abzweig), so dass die Elektronen nicht auf NADP+ übertragen werden, sondern zum PS I zurückgeleitet werden.
PS I dient also entweder, in fuktioneller Kopplung mit PS II, dem linearen Elektronentransport auf NADP+ oder als Lichtantrieb für den zyklischen Transport "im Kreis". Letztlich stammen alle Elektronen, die PS I übernimmt, von seinem Partner PS II. Wenn die Elektronen allerdings zirkulieren, ist für jede Zirkulation, keine erneute Wasserspaltung notwendig.
Bei Pflanzen ist es, im Unterschied zu den erwähnten Bakterien, wohl so, dass dieser zyklische Transport bedarfsweise an- oder abgeschaltet werden kann und das richtet sich danach, wohin Ferredoxin die Elektronen überträgt. LG
Danke für die Antwort, heißt das also, dass eine Elektronenabgabe seitens des PS 2 beim zyklischen Elektronentransport nicht erfolgt?
LG