Zusammenspiel der lichtabhängigen und lichtunabhängigen Reaktionen in der Fotosynthese
Die Abbildung zeigt das komplexe Zusammenspiel der lichtabhängigen und lichtunabhängigen Reaktionen der Fotosynthese. In den Thylakoidmembranen finden die lichtabhängigen Prozesse statt, während im Stroma die lichtunabhängigen Reaktionen ablaufen.
Vocabulary: Thylakoidmembranen sind die inneren Membranen der Chloroplasten, in denen die Lichtreaktionen stattfinden. Das Stroma ist die Flüssigkeit innerhalb der Chloroplasten, in der die lichtunabhängigen Reaktionen ablaufen.
Die lichtabhängige Reaktion beginnt mit der Absorption von Lichtenergie durch die Fotosysteme I und II. Das Fotosystem II (P680) initiiert die Fotolyse des Wassers, wobei Sauerstoff freigesetzt und Elektronen für den Elektronentransport bereitgestellt werden. Diese Elektronen durchlaufen den nichtzyklischen Elektronentransport über verschiedene Carrier wie Plastochinon und Ferredoxin.
Definition: Die Fotolyse des Wassers ist die lichtabhängige Spaltung von Wassermolekülen in Sauerstoff, Protonen und Elektronen.
Im Verlauf des Elektronentransports wird ADP zu ATP phosphoryliert, und NADP+ wird zu NADPH + H+ reduziert. Zusätzlich kann ein zyklischer Elektronentransport um das Fotosystem I stattfinden, der zur weiteren ATP-Produktion beiträgt.
Example: Der zyklische Elektronentransport kann mit einem Kreislauf verglichen werden, bei dem Elektronen zum Ausgangspunkt zurückkehren, während der nichtzyklische Elektronentransport eher einer Einbahnstraße gleicht.
Die Produkte der lichtabhängigen Reaktion - ATP und NADPH + H+ - werden dann für die lichtunabhängige Reaktion im Stroma verwendet. Hier läuft der Calvin-Zyklus ab, der in drei Hauptphasen unterteilt ist:
- Fixierung von CO₂
- Reduktion
- Regeneration des CO₂-Akzeptors
Highlight: Der Calvin-Zyklus ist der zentrale Prozess der lichtunabhängigen Reaktion, in dem CO₂ in organische Verbindungen umgewandelt wird.
Während dieses Zyklus wird CO₂ an Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) gebunden und schrittweise zu Glucose reduziert. Die Energie und Reduktionskraft für diese Prozesse stammen aus dem ATP und NADPH + H+, die in der Lichtreaktion produziert wurden.
Quote: "Die Fotosynthese besteht aus lichtabhängigen und lichtunabhängigen Reaktionen."
Die enge Verknüpfung beider Reaktionen wird durch den kontinuierlichen Austausch von Molekülen deutlich: Die lichtabhängige Reaktion liefert ATP und NADPH + H+ für die lichtunabhängige Reaktion, während letztere ADP und NADP+ für die erneute Verwendung in der Lichtreaktion zurückgibt. Zusätzlich wird das in der lichtunabhängigen Reaktion verbrauchte CO₂ durch die Umgebung nachgeliefert, und der produzierte Sauerstoff wird an die Umgebung abgegeben.
Diese komplexe Interaktion ermöglicht es Pflanzen, Sonnenenergie effizient zu nutzen und in Form von Glucose zu speichern, was die Grundlage für das Leben auf der Erde bildet.
