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Lichtabhängige und lichtunabhängige Reaktion der Photosynthese - Ablauf und Schema

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Lichtabhängige und lichtunabhängige Reaktion der Photosynthese - Ablauf und Schema

Celina Berlage

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Die Lichtabhängige Reaktion der Photosynthese: Ein detaillierter Überblick über den Elektronentransport und die ATP-Synthese

• Die lichtabhängige Reaktion ist ein zentraler Prozess der Photosynthese, bei dem Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird.
• Der Elektronentransport und die Wasserspaltung sind Schlüsselelemente dieses Prozesses.
• Die ATP-Synthase nutzt den Protonengradienten zur Erzeugung von ATP, dem Energieträger der Zelle.
• Diese Vorgänge bilden die Grundlage für die anschließende lichtunabhängige Reaktion (Calvin-Zyklus).

13.4.2021

1438

B.S. 146-149
A1a)
Der lichtabhängige Elehtronentransport Celina Berlage
ermöglicht die Synthese von ATP
Wasser wird im Thylakoidinnenraum ge

ATP-Synthase und Protonengradient

Die ATP-Synthase spielt eine entscheidende Rolle bei der Energiegewinnung in der Photosynthese. Dieser Prozess nutzt den durch den Elektronentransport aufgebauten Protonengradienten:

Aufbau des Protonengradienten: Durch die Photolyse des Wassers und den Elektronentransport entsteht ein erheblicher Protonengradient zwischen dem Thylakoidinnenraum und dem Stroma.
Protonentransport: Die Protonen werden durch ein Tunnelprotein, das mit dem ATP-Synthase-System verbunden ist, in das Stroma transportiert.
Energiefreisetzung: Der Ladungsausgleich durch den Protonentransport setzt Energie frei.
ATP-Synthese: Die freigesetzte Energie wird zur Synthese von ATP aus ADP und Phosphat genutzt.

Example: Die ATP-Synthase zur ATP-Synthese funktioniert wie eine molekulare Turbine, die durch den Protonenstrom angetrieben wird und dabei ATP produziert.

Highlight: Der Protonengradient in der Photosynthese ist vergleichbar mit dem in den Mitochondrien bei der Zellatmung, jedoch in umgekehrter Richtung.

Definition: ATP (Adenosintriphosphat) ist der universelle Energieträger in lebenden Zellen und wird bei der Photosynthese durch die ATP-Synthase produziert.

Die ATP-Synthase ist somit ein Schlüsselenzym, das die in Form des Protonengradienten gespeicherte Energie in die chemische Energie des ATP umwandelt. Dieser Prozess ist essentiell für die Energiebereitstellung in der Pflanzenzelle und ermöglicht die nachfolgenden Schritte der Photosynthese, insbesondere die lichtunabhängige Reaktion oder Dunkelreaktion der Photosynthese.

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Der lichtabhängige Elektronentransport

Der lichtabhängige Elektronentransport ist ein komplexer Prozess, der die Grundlage für die ATP-Synthese in der Photosynthese bildet. Er findet in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten statt und umfasst mehrere wichtige Schritte:

Wasserspaltung (Photolyse): Im Thylakoidinnenraum wird Wasser gespalten, wobei Elektronen, Protonen und Sauerstoff freigesetzt werden.
Anregung von P680: Das Photosystem II (P680) wird durch Lichtenergie angeregt und gibt ein Elektron an Plastochinon ab. Dadurch entsteht eine Elektronenlücke im P680.
Elektronentransportkette: Das Elektron wird über den Cytochrom-Komplex zum Plastocyanin weitergeleitet.
Anregung von P700: Das Photosystem I (P700) wird ebenfalls durch Lichtenergie angeregt und gibt ein Elektron an Ferredoxin ab, wodurch eine weitere Elektronenlücke entsteht.
Reduktion von NADP+: Das Elektron wird schließlich auf den Akzeptor NADP+ übertragen, wodurch NADPH entsteht.

Vocabulary: Photolyse - Die lichtinduzierte Spaltung von Wasser in Sauerstoff, Protonen und Elektronen.

Highlight: Der zyklische und nicht zyklische Elektronentransport sind zwei Varianten dieses Prozesses, wobei der nicht-zyklische zur NADPH-Produktion führt, während der zyklische ausschließlich ATP erzeugt.

Definition: Das Z-Schema der Photosynthese beschreibt den Energieverlauf der Elektronen während des Elektronentransports, der aufgrund seiner Form an den Buchstaben Z erinnert.

Diese Vorgänge bilden die Grundlage für die ATP-Synthese und die Erzeugung von Reduktionsäquivalenten (NADPH), die für die anschließende lichtunabhängige Reaktion (Calvin-Zyklus) benötigt werden.

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ATP-Synthase und Protonengradient

Die ATP-Synthase spielt eine entscheidende Rolle bei der Energiegewinnung in der Photosynthese. Dieser Prozess nutzt den durch den Elektronentransport aufgebauten Protonengradienten:

Aufbau des Protonengradienten: Durch die Photolyse des Wassers und den Elektronentransport entsteht ein erheblicher Protonengradient zwischen dem Thylakoidinnenraum und dem Stroma.
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