ZPG 2: Lichtreaktion an der Universität Münster

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Wasserspaltung

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Photosystem II Bestandteile

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Elektronentransfer im PSII (P680)

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mobiler Carrier PQ

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Cytochrom b6f- Komplex

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Q-Zyklus

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Reaktionen am PSI

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Ferredoxin

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Verschiedene Wege des Elektronentransfers

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ZPG 2: Lichtreaktion

Enhancement Effekt/ Emerson Effekt

  • Beweis für 2 Photosysteme
  • Überadditivität von rotem und dunkelrotem Licht

ZPG 2: Lichtreaktion

Z-Schema

Elektronentransfer nur entlang eines Redoxpotentials stattfinden,

muss zuerst durch Lichtenergie abgesenkt

ZPG 2: Lichtreaktion

Wasserspaltung

  • eigentlich endotherm
  • angetrieben durch Elektronenlücke am PSII
  • 2 H2O + 4 Lichtquanten -> 1 O2 + 4 H+ (Lumen)+ 4 e-
  • Elektronen werden sehr kontrolliert, nach und nach entzogen --> verhindert Bildung von ROS
  • an Mn4CaO5- Komplex

ZPG 2: Lichtreaktion

Photosystem II Bestandteile

  • Multiproteinkomplex, der als Dimer funktioniert
  • Reaktionszentrum besteht aus D1 und D2 Protein+ internen Antennenproteinen
  • Wasserspaltungskomplex Mn4CaO5- auf Seite des Thylakoid-Lumens

ZPG 2: Lichtreaktion

Elektronentransfer im PSII (P680)

1. Licht regt special pair Chl a an

2. e- verlässt P680

3. 1. Akzeptor ist Pheophytin (wie Chl aber ohne Mg im Zentrum)

4. Pheo- reduziert Quinon Qa

5. Qa- reduziert Qb

6. Übergang auf mobilen Carrier PQ


ZPG 2: Lichtreaktion

mobiler Carrier PQ

1. Plastoquinon dockt an Qb an

2. übernimmt immer 2e- und 2 H+

3. wird zu PQH2 reduziert

4. diffundiert durch Membran zu Cyt bf

ZPG 2: Lichtreaktion

Cytochrom b6f- Komplex

  • Multiproteinkomplex
  • Dimer aus 9 Untereinheiten
  • wichtig: Rieske-Protein mit Fe2S2-Cluster für e-Transfer und Dimerisierung

ZPG 2: Lichtreaktion

Q-Zyklus

wichtig für Aufbau von H+ Gradienten


1. Turnover:

  • PQH2 gibt 2e- an Cyt bf ab
  • 1. e- --> Rieske-Protein mit FE2S2-Cluster --> mobiler Carrier: PC
  • 2. e- innerhalb von Cyt bf --> Qn-site und reduziert PQ


2. Turnover

  • wieder ein e- --> Rieske-Protein --> PC
  • ein e- --> red. PQ --> PQH2
  • PQH2 gibt H+ ins Thylakoidlumen ab



ZPG 2: Lichtreaktion

Reaktionen am PSI

Donor: Plastocyanin 

=kl. Protein mit Cu-Cofaktor, mobil im Thylakoidlumen


Akzeptor: Ferredoxin

=kl. Protein mit Fe/S-Cluster, mobil auf Stroma-Seite


ZPG 2: Lichtreaktion

Ferredoxin

  • interagiert mit Ferredoxin: NADP+ Reduktase (FNR)
  • NADP+ --> NADPH für Calvin-Zyklus

ZPG 2: Lichtreaktion

Verschiedene Wege des Elektronentransfers

linearer ET: 

  • ET von H2O --> NADPH
  • PSII --> Cyt bf --> PSI
  • produziert NADPH und pmf für ATP


zyklischer ET:

  • nur Cyt bf und PSI
  • produziert nur pmf


Wasser-Wasser:

  • ET von H2O --> H2O
  • produziert nur pmf

ZPG 2: Lichtreaktion

linearer ET Ablauf

H2O -> PSII -> PQ -> Cyt bf -> PC -> PSI -> Fd -> NADP+ -> NADPH

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