Calvin-Zyklus und Lichtreaktion

Der Calvin-Zyklus, auch als Dunkelreaktion der Photosynthese bekannt, läuft in drei Phasen ab:

1. Kohlenstofffixierung: CO₂ wird an Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) gebunden.
2. Reduktion und Glucose-Bildung: Unter Verbrauch von ATP und NADPH entstehen Zucker.
3. Regeneration des CO₂-Akzeptors: RuBP wird regeneriert, um den Zyklus fortzusetzen.

Highlight: Das Enzym Rubisco katalysiert den ersten Schritt des Calvin-Zyklus und ist damit das häufigste Protein der Erde.

Die Lichtreaktion wandelt Lichtenergie in chemische Energie um. Chlorophyll absorbiert dabei spezifische Wellenlängen des Lichts.

Example: Das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a und b zeigt Peaks im blauen und roten Bereich.

Die Bilanzen der Licht- und Dunkelreaktion verdeutlichen den Energiefluss:

Lichtreaktion: 2H₂O + 2 NADP⁺ + 3 ADP + P → O₂ + 2 NADPH + H⁺ + 3 ATP Dunkelreaktion: 6CO₂ + 12 NADPH + H⁺ + 18 ATP → C₆H₁₂O₆ + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 P

Vocabulary: Autotrophe Organismen können ihre eigene Nahrung aus anorganischen Stoffen herstellen, während heterotrophe Organismen auf organische Nahrung angewiesen sind.

Die Fotosyntheserate wird durch verschiedene Faktoren beeinflusst, wie Lichtintensität und CO₂-Konzentration. Der Kompensationspunkt bezeichnet das Gleichgewicht zwischen Sauerstoffaufnahme und -abgabe.

Definition: Fotosynthesepigmente sind Farbstoffmoleküle, die Licht absorbieren und für die Lichtreaktion essentiell sind.

Aufbau und Funktion der Fotosynthese

Der Blattquerschnitt zeigt die komplexe Struktur, die für die Fotosynthese optimiert ist. Die Chloroplasten, in denen die Fotosynthese stattfindet, befinden sich hauptsächlich im Palisaden- und Schwammgewebe.

Vocabulary: Chloroplasten sind die Organellen, in denen die Fotosynthese abläuft.

Das chemiosmotische Modell der ATP-Bildung erklärt, wie der Protonengradient zwischen Thylakoidinnenraum und Stroma zur ATP-Synthese genutzt wird.

Highlight: Der Protonengradient treibt die ATP-Synthase an, die ADP zu ATP phosphoryliert.

Die lichtabhängige Reaktion umfasst die Fotolyse des Wassers, den Elektronentransport und die ATP-Bildung.

Example: Bei der Fotolyse wird Wasser in Protonen, Elektronen und Sauerstoff gespalten: 2H₂O → 4H⁺ + 4e⁻ + O₂

Der Zusammenhang zwischen Licht- und Dunkelreaktion wird durch den Fluss von ATP und NADPH hergestellt. Diese Energieträger werden in der Lichtreaktion produziert und im Calvin-Zyklus verbraucht.

Definition: Der Calvin-Zyklus ist die Dunkelreaktion der Photosynthese, in der CO₂ fixiert und zu Glucose umgewandelt wird.