Fotosysteme und Elektronentransport

Die Fotosysteme 1 und 2 sind zentrale Komponenten der Lichtreaktion der Photosynthese. Sie bestehen jeweils aus einem Reaktionszentrum und einem Antennenkomplex.

Definition: Ein Fotosystem ist ein Proteinkomplex in der Thylakoidmembran, der Licht absorbiert und Elektronen anregt.

Eigenschaften der Fotosysteme:

1. Das Reaktionszentrum enthält hunderte Moleküle von Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoiden.
2. Die verschiedenen Farbstoffmoleküle haben unterschiedliche Absorptionsmaxima für Licht.
3. Dadurch kann ein Fotosystem Licht verschiedener Wellenlängen absorbieren.

Der Elektronentransport in der Lichtreaktion kann auf zwei Arten erfolgen:

1. Nichtzyklischer Elektronentransport:

   • Elektronen fließen vom Fotosystem II über eine Elektronentransportkette zum Fotosystem I.
   • Am Fotosystem II findet die Fotolyse des Wassers statt, wobei Sauerstoff als Nebenprodukt entsteht.
   • Die energiereichen Elektronen des Fotosystems I reagieren mit Protonen zu NADPH+H+.

2. Zyklischer Elektronentransport:

   • Elektronen zirkulieren nur um das Fotosystem I.
   • Dieser Prozess dient ausschließlich der ATP-Produktion.

Highlight: Der nichtzyklische Elektronentransport produziert sowohl ATP als auch NADPH, während der zyklische Elektronentransport nur ATP erzeugt.

Die Thylakoidmembran spielt eine entscheidende Rolle in diesem Prozess:

Vocabulary: Die Thylakoidmembran ist eine spezialisierte Membran in Chloroplasten, die die Fotosysteme und andere Komponenten der Lichtreaktion beherbergt.

Durch den Elektronentransport entsteht ein Protonengradient über der Thylakoidmembran, der zur ATP-Synthese genutzt wird.

Zusammenfassung der Lichtreaktion

Die Lichtreaktion der Photosynthese ist ein fundamentaler Prozess in der Energiegewinnung von Pflanzen. Hier sind die wichtigsten Punkte zusammengefasst:

1. Ort: Thylakoidmembran der Chloroplasten
2. Ausgangsstoff: H₂O
3. Nebenprodukt: O₂
4. Endprodukte: ATP und NADPH

Highlight: Die Lichtreaktion wandelt Lichtenergie in chemische Energie (ATP und NADPH) um.

Der Weg der Elektronen:

1. Anregung des Fotosystems II (P680) durch Lichtquanten
2. Elektronentransport über Cytochromkomplex
3. Erneute Anregung im Fotosystem I
4. Übertragung auf NADP+

Example: Für die Bildung eines O₂-Moleküls werden 2 Wassermoleküle benötigt, die 4 Elektronen abgeben können. Dafür sind 8 Lichtquanten erforderlich.

Der Weg der Protonen:

1. Entstehung bei der Wasserspaltung
2. "Pumpen" von Protonen in den Thylakoidinnenraum
3. Ausstrom durch ATP-Synthase ins Stroma
4. Nutzung der freiwerdenden Energie zur ATP-Synthese

Diese komplexen Prozesse ermöglichen es Pflanzen, Sonnenlicht effizient zu nutzen und die Grundlage für die Produktion organischer Verbindungen in der Dunkelreaktion zu schaffen.