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Photosynthese |
Chemosynthese
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Umwandlung
von körperfremden anorganischen Stoffen in körpereigene
Stoffe, mit Hilfe :
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des
Sonnenlichtes
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chemischer
Reaktionen
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(äußere
Energiequellen)
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Photosynthese
- Bedingungen:
- Chloroplast
(Chlorophyll)
- komplizierte, organische Ringstruktur
(Parphyrinring mit einem Magnesiumion als Zentralmolekül)
- dient der Umwandlung von Lichtenergie in die
chemische Energie der organischen Stoffe
- Licht
- in eine bestimmten Wellenlänge (ca.
400-500 nm und 600-700 nm)
- Wasser
- aus den Wurzeln zum Palisadengewebe
transportiert
- Kohlenstoffdioxid
- durch Diffusion durch Spaltöffnungen
aufgenommen
- Chlorophyll a
- Absorbtionsmaximum: blaues und rotes Licht
- Chlorophyll b
- Absorbtionsmaximum: blaues und rotes Licht
- aber enger als beim Chlorophyll a
- Carotinoide
- Absorbtionsmaximum: blaues Licht
- akzessorische
Pigmente
- Schutzsammler
- übertragen aufgenommene Lichtenergie
auf Chlorophyll a
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Gesamtgleichung
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6CO2
+ 12H2O C6H12O6
+ 6O2 + 6H2O |
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Lichtabhängige Reaktion
- Durch Absorption von Lichtenergie wird die
Elektronegativität des Chlorophyllmoleküls (Reaktionszentren
der Fotosysteme) erhöht, das Redoxpotenzial wird vom positiven in
den negativen Bereich verschoben. Dadurch gibt das
Chlorophyllmolekül des Reaktionszentrums 2 Elektronen an einen
primären Akzeptor ab.
- Das Redoxpotenzial des P680 ist nun so positiv (+ 810
mV), dass es dem Wasser Elektronen entziehen kann (Photolyse des
Wassers).
- Das vom angeregten P680 abgegebene Elektronenpaar
wird über eine Elektronentransportkette [Plastochinon (Pq) -
Cytochromkomplex - Plastocyanin (Pc)] zum Fotosystem I (P700)
weitergeleitet.
- Die Elektronentransportkette liefert die Energie
für die ATP-Bildung (nichtzyklische Photophosphorylierung).
- Das angeregte P700 gibt 2 Elektronen über
Ferredoxin an NADP+ ab, wo es zusammen mit 2 H+
aus 2. zu NADPH + H+ reagiert.
- Bei größerem ATP - Bedarf läuft am
Fotosystem I zusätzlich ein zyklischer Elektronentransport ab, der
zur ATP-Bildung führt (zyklische Photophosphorylierung).
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Calvin Zyklus
(Lichtunabhängige
Reaktion)
- Fixierung von
Kohlenstoffdioxid
- Kohlenstoffdioxid wird an Ribulose-1,5-diphosphat
gebunden. Die entstandene instabile Zwischenverbindung zerfällt
sofort in 2 Moleküle Glycerinsäure-3-phosphat. Alle Pflanzen,
die Glycerinsäure (Verbindung mit 3 C-Atomen im Molekül) als
erstes stabiles Zwischenprodukt in der lichtunabhängigen Phase
bilden, werden als C3-Pflanzen bezeichnet.
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- Reduktion
- Jedes Molekül Glycerinsäure-3-phosphat
wird zu Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert. ATP liefert für
diesen energieaufwendigen Prozess die Energie und NADPH + H+
die Elektronen. Aus jeweils zwei Molekülen
Glycerinaldehyd-3-phosphat bildet sich unter Abspaltung der
Phosphatgruppen Glucose. Daraus kann sich durch Polymerisation
Stärke bilden.
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- Regeneration des
Ribulose-1,5-diphosphats
- Aus jeweils 5 Glycerinaldehyd-3-Phosphat
Molekülen werden 3 Moleküle Ribulose-1,5-diphosphat
regeneriert. Für jeweils 6 CO2-Moleküle, die in
den Zyklus
eingeschleust werden, entsteht ein Glucose - Molekül. Dafür
werden 18 ATP und 12 NADPH + H+ verbraucht.
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Chemosynthese
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