Photosynthese - Pflanzenphysiologie

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Photophosphorilierung

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Zyklischer Elektronentransport

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Letzter Schritt des nicht-zyklischen Elektronentransportes

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Z-Schema

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Photosystem II

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Photosystem I

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Emmerson - Effekt

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Zyklischer Elektronentransport

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Nicht zyklischer Elektronentransport
(Algemein)

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Elektronentransportkette

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Aufgaben von Chlorophyll in der Photosynthese

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Antennenkomplexe

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Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Photophosphorilierung

Elektronentransport wird an den Transport von Protonen durch die Thylakoidmembran gekoppelt wodurch ein Protonengradient über die Membran entsteht.
Protonen werden in das Lumen transportiert -> Thylakoidinnenraum wird dadurch Saurer als das Stroma
-> auch die Oxidation von Wasser im Lumen und die Reduktion von NADP+ im Stroma tragen zum Gradienten bei
– Thylakoidmembran ist undurchlässig für Protonen
-> Gradient treibt schließlich das Ausströmen der Protonen durch spezifische Kanäle, die ATP-Synthase, an, die die Bewegung der Protonen an die ATP Synthese koppelt

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Zyklischer Elektronentransport

-> zyklisch, weil das Elektron, das von einem angeregten Chlorophyll abgegeben wird am Ende der Reaktion zu demselben Chlorophyllmolekül zurückkehrt

-Beginnt und endet im PSI
-> Ferrodoxin leitet das Elektron statt zu NADP+ zum Plastichinon weiter, dadurch werden 2 Protonen aus dem Stroma is Thylakoidlumen transportiert
– Der letzte Elektronenakzeptor is Plastocyanin, das das Elektron wieder auf P700 überträgt

-> am Ende der Reaktion wurde die gesamte Energie des Photons freigesetzt und (unter Verlusten) in Form eines Protonengradienten gespeichert, der zu ATP Synthese genutzt werden kann

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Letzter Schritt des nicht-zyklischen Elektronentransportes

Zwei Elektronen und zwei Protonen werden eingesetzt um NADP+ zu NADPH+ H zu reduzieren
-> Elektronen werden von P700* auf Ferrodoxin übertragen und dann auf NADP+
–> Elektronenlücke des P700+ wird durch Elektronen aufgefüllt die über die Elektronentransportkette vom PSII (P680) kommen

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Z-Schema

Ein Modell, das die Wechselwirkungen zwischen PSI und PSII und wie sie sich ergänzen darstellt.
-> das Diagramm erinnert an liegendes Z
– Die Energie der Elektronenüberträger die die es weiterleiten ist auf der-Achse aufgetragen
– PSII ist vor PSI angeordnet

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Photosystem II

PSII nutzt Lichtenergie für die Oxidation eines Wassermoleküls, sodass freie Elektronen, Protonen (H+) und O2 gebildet werden.

P680

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Photosystem I

PSI nutzt Lichtenergie um ein Elektron auf NADP+ zu übertragen und es zu NADPH+H zu reduzieren.

P700

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Emmerson - Effekt

Die Photosyntheserate ist bei gleichzeitiger Bestrahlung mit rotem und dunkelrotem Licht höher als wenn man die Photosynthesrate bei Bestrahlung nur mit rotem und nur mit dunkelrotem Licht addiert.
-> Beweisfür zwei Photosysteme
(Erbracht an Chlorella)

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Zyklischer Elektronentransport

Es wird nur ATP gebildet. Das angeregte Elektron kehrt wieder zum Chlorophyllmolekül zurück von dem es abgegeben wurde, nachdem es die Energie für die ATP- Synthese geliefert hat

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Nicht zyklischer Elektronentransport
(Algemein)

Es werden NADPH+H und ATP gebildet. Das Chlorophyll gibt das angeregte Elektron ab und der Transportprozess endet mit einem reduzierten Coenzym.

-Lichtenergie wird zur Oxidation von Wasser genutzt, wobei O2, H+ und freie Elektronen entstehen:
2Chl* + H2O –> 2Chl + 2H+ + 1/2 O2

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Elektronentransportkette

Das vom Reaktionszentrum abgegebene angeregte Elektron wird über eine Reihe von Elektronenübertragungsmolekülen in der Thylakoidmembrsn transportiert
-> der finale Elektronen Akzeptor ist NADP+ das dadurch zu NADPH+H reduziert wird

– Zwei Systeme am Elektronentransport beteiligt:
– nicht-zyklischer Elektronentransport
– zyklischer Elektronentransport

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Aufgaben von Chlorophyll in der Photosynthese

– Es absorbiert Lichtenergie und wandelt sie in angeregte Elektronen um

– Es überträgt diese Elektronen auf andere Moleküle, wodurch chemische Veränderungen hervorgerufen werden

Photosynthese - Pflanzenphysiologie

Antennenkomplexe

Pigmentmoleküle sind um ein Reaktionszentrum angeordnet
-> angeregte Energie eines absorbieren Photons kann im Komplex von einem Pigment zum nächsten weitergegeben werden
–> von Pigmenten die kürzere Wellenlängen absorbieren zu denen die längere absorbieren -> auf diese Weise gelangt die Anregungsenergie schließlich zum Reaktionszentrum, dieses wandelt die Energie des Lichts in chemische Energie um und gibt, wenn es genügend Energie absorbiert hat das angeregte Elektron an den Primären Elektronenaktzeptor (indem es diesen reduziert)
bei Pflanzen enthält das Reaktionszentrum immer ein Paar Chlorophyll a Moleküle

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