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Lichtreaktion

Frage

Was ist eine Lichtreaktion?

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Die Lichtreaktion, auch Primärreaktion, ist ein Teil der Photosynthese und wird zur Energiegewinnung eingesetzt. 


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Was entsteht bei einer Lichtreaktion?

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Bei der Lichtreaktion wird durch verschiedene Reaktionen die Strahlungsenergie der Sonne in chemische Energie umgewandelt.


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Wo findet im Chloroplast die Lichtreaktion statt?

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  • Die Chloroplasten sind Zellorganelle, die aus einer doppelten Membran bestehen
  • Im Inneren der Chloroplasten befinden sich Membraneinstülpungen (Thylakoide) die in Stapeln angeordnet sind
  • Diese Stapel, in denen die Lichtreaktionen stattfindet, werden als Grana bezeichnet


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Wo findet im Chloroplast die Dunkelreaktion statt?

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  • Die Dunkelreaktion, auch Calvin Zyklus genannt, läuft im Stroma der Chloroplasten ab, die Ähnlichkeit mit dem Cytosol der gesamten Zelle besitzt. 
  • Für den Vorgang der Dunkelreaktion muss zuvor die Lichtreaktion erfolgen, da die daraus entstandene Energie in Form von ATP und NADPH benötigt wird.


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Frage

Was passiert bei der Dunkelreaktion?

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  • Bei der Dunkelreaktion wird durch die chemische Energie der Lichtreaktion und Kohlenstoffdioxid Zucker aufgebaut. 
  • Dabei wird Kohlenstoffdioxid durch Poren aus der Luft gefiltert. 
  • Durch Enzyme werden nun die Kohlenstoffatome des Kohlenstoffdioxid durch die Kohlenstoffdioxidfixierung verbaut und stabile energiereiche Verbindungen hergestellt, zum Beispiel Zuckermoleküle.


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Wie lautet die Bruttogleichung der Lichtreaktion?

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In welcher Form wird die Energie bei der Lichtreaktion gespeichert?

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Die Lichtenergie wird als Adenosintriphosphat (ATP) und als Elektronencarrier-Molekül NADPH gespeichert


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Welche Voraussetzungen müssen für die Lichtreaktion gegeben sein?

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  • Lichtenergie
  • Pigmentmoleküle (Chlorophyll)
  • Wasser


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Weshalb ist Chlorophyll eine Voraussetzung für die Lichtreaktion?

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Zur Aufnahme der Lichtenergie werden Moleküle benötigt, die Lichtenergie aufnehmen und weiterleiten können. Chlorophyll kann rotes und blaues Licht aufnehmen.


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Weshalb ist Wasser eine Voraussetzung für die Lichtreaktion?

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Bei der Lichtreaktion geschieht eine Spaltung des Wassers (Fotolyse des Wassers). Dabei entsteht auch das Abfallprodukt Sauerstoff.


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Wie lautet die Gleichung zur Spaltung von Wasser bei der Lichtreaktion?

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In welchen Schritten läuft die Lichtreaktion ab?

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  1. Phtosystem II 
  2. Photosystem I 
  3. ATP-Synthase


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Wie sind die Photosysteme für die Lichtreaktion aufgebaut?

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  • Die Photosysteme befinden sich in der Thylakoidmembran und sind aus Antennenkomplexen und einem Reaktionszentrum aufgebaut. 
  • In den Antennenkomplexen befinden sich die Pigmentmoleküle, zum Beispiel Chlorophylll oder Carotinoide. Sie geben die eingesammelte Lichtenergie an das Reaktionszentrum weiter.


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Was geschieht im Photosystem II bei der Lichtreaktion?

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Wenn die Lichtenergie durch die Farbstoffpigmente in das Reaktionszentrum gelangen, wird durch das zentrale Chlorophyll-Paar Energie absorbiert, sodass das Elektron an einen Elektronenakzeptor abgegeben wird. Das positiv geladene Chlorophyll-Molekül möchte nun wieder zur Ladungsneutralität gelangen und entzieht einem Wassermolekül das fehlende Elektron. Damit geschieht eine Spaltung von Wasser. Das Elektron wird an Photosystem I weitergeleitet.


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Was geschieht im Photosystem I der Lichtreaktion?

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Beim Photosystem I wird Licht durch die Antennenkomplexen angeregt und ans Reaktionszentrum weitergegeben. Auch die Übertragung des Elektrons auf ein Redoxsystem läuft wie beim Photosystem II ab. Zuletzt geschieht hierbei jedoch die -Reduktase durch ein Enzym. Dieses kann durch die Aufnahme von zwei Elektronen und einem Wasserstoffproton  zu NADPH reduzieren.


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