Photosynthese

• Heterotrophe Organismen

  • Ernähren sich von anderen Organsimen und organischen Abfällen
  • Assimilation: Umwandlung körperfremder in körpereigene Substanz
• Autotrophe Organismen

  • Primärproduzenten der Biosphäre
  • sind in der Lage, anorganische Moleküle zu assimilieren, also körpereigene organische Substanzen aus anorganischen Verbindungen aufzubauen
  • Chemoautotrophe Organismen: Energie aus der Oxidation anorganischer Verbindungen wird zur Synthese organischer Verbindungen genutzt -> Chemosynthese
  • Photoautotrophe Organismen: Energie des Sonnenlichts wird zur Synthese organischer Verbindungen genutzt -> Photosynthese
• • Findet in Chloroplasten statt
  • Benötigt: ATP und NADPH, H+
• Lichtreaktion: Spaltung Wasser, Bildung NADPH und H+ (primäre Photosyntheseprodukte)
• Dunkelreaktion: Bildung sekundärer Photosyntheseprodukte (Kohlenhydrate)
• In grünem Spektrum keine Photosynthese
• Aktionsspektrum der Photosynthese: Photosyntheseaktivität in Abhängigkeit von der eingestrahlten Wellenlänge
• Spektralphotometer

  • Transmission: Anteil des Lichts einer bestimmten Wellenlänge, der Küvette durchdringt; ist hoch für grünes Licht, aber klein für blaues Licht.
  • Extinktion: der Anteil des Lichts einer bestimmten Wellenlänge, der von Farblösung absorbiert wird
• Absorptionsspektrum: Die Extinktion eines Pigments in Abhängigkeit von der Wellenlänge des eingestrahlten Lichts
• Photosynthese-Pigmente

  • Chlorophylle: Besteht aus Porphyrinring (Lichtabsorption) und Phytol

  o   Unterschied ChlA und ChlB: Eine unterschiedlicher Substituent am Porphyrinring

  • Carotinoide

  o   Carotine: reine Kohlenwasserstoffe

  o   Xanthophylle: enthalten zusätzlich Sauerstoff
• Um sichtbares Licht absorbieren zu können werden konjugierte Doppelbindungen benötigt
• Fluoreszenz: hn des emittierten Photons ist kleiner als die des absorbierten -> Wellenlänge nimmt zu
• Relaxation: Energie geht als Wärme verloren
• Excitonentransfer: Die Anregeungsenergie wird an ein benachbartes Molekül weitergegeben. Voraussetzung dafür ist, dass es ein anregbares Elektron der entsprechenden Energiedifferenz hat.
• Photochemie: das Elektron (nicht nur seine Energie) wird an einen Akzeptor abgegeben. Da der Anregungszustand so kurzlebig ist muss das extrem schnell gehen -> Akzeptor wird reduziert und Pigment oxidiert

  • Die meisten Chlorophylle fungieren als Antenne, die das Licht sammelt -> Energietransfer zum Reaktionszentrum
  • Die Lichtenergie wird an das Reaktionszentrum weitergeleitet, auf ein Paar von Chlorophyll A, kann nach Anregung ein Elektron abgeben (wirkt dann als Reduktionsmittel; Photochemie)
• Emerson Effekt: Synergistische Wirkung bei gleichzeitiger Einstrahlung von hell- und dunkelrotem Licht -> zwei kooperierende Photosysteme PS-I und PS-II
• Durch Zusammenspiel von PS-I und PS-II wird die Redoxpotentialdifferenz überbrückt

  • Anregung von PS-I generiert Reduktionsmittel (P700*), stark genug um NADP+ zu reduzieren
  • Anregung von PS-II generiert schwaches Reduktionsmittel (P680*) zur Reduktion von P700*, und starkes Oxidationsmittel (P680+) zur Oxidation des Wassers