Die Photosynthese

Die Photosynthese

Die Photosynthese ist eine autotrophe Assimilation

(das Gegenteil der Assimilation = Dissimilation) und findet in den chlorophyllreichen Chloroplasten der grünen Pflanzen statt.

Ausgangsstoffe

Die benötigten Ausgangsstoffe für die Photosynthese, welche in zwei Schritten abläuft

(Lichtreaktion & Dunkelreaktion), sind Wasser, Kohlenstoffdioxid und die Energie des Lichts.

Das Wasser, das für die Pflanze lebensnotwendige gelöste Salze enthält, wird durch die Wurzeln aufgenommen und durch die Gefäßzellen bis in die Blätter transportiert.

Den Kohlenstoffdioxid nimmt die Pflanze beim Gasaustausch in den Blättern

(Interzellularraum & Spaltöffnung dafür wichtig) auf.

Verlauf der Photosynthese

1. Lichtreaktion (Primärreaktion)

Durch das einfallende Licht erhalten die Elektronen des Chlorophylls in den Chloroplasten

ein höheres Energieniveau. Diese Elektronen werden nun zur Photolyse des Wassers,

das durch die Gefäßzellen herantransportiert wurde, verwendet.

Bei der Photolyse (Aufspaltung der in Chloroplasten vorhandenen H²O-Moleküle)

2 H²O ---> 2 [OH] + 2 e- + 2 H

2 [OH] --> H O + O

2 H  + 2e- --> H²

entsteht 1.) Sauerstoff, der an die Atmosphäre abgegeben wird       (=Sauerstoffbildung)

und  2.) Wasserstoff, der

a) sofort an das Enzym R gebunden wird (da H² ein Zellgift ist) &

b) Voraussetzung für die Assimilation von Kohlenstoff aus Kohlenstoffdioxid

in der zweiten Phase der Photosynthese ist               (=Bildung von H²)

Die energiereichen Elektronen, die ihre Energie an das ADP (=Adenosindiphosphat)  abgegeben, werden dann wieder vom Chlorophyll aufgenommen, um erneut Lichtenergie

aufzunehmen.

Aus dem energiearmen ADP entsteht energiereiches ATP (= Adenosintriphosphat), das im zweiten Teil der Photosynthese benötigt wird.

2. Die Dunkelreaktion (Sekundärreaktion)

Der beim Gasaustausch in den Blättern aufgenommene Kohlenstoffdioxid verbindet sich

in der zweiten Phase der Photosynthese mit einem C5-Körper (=Kohlenhydratmolekül ;  =Akzeptor) zu einem C6-Körper.

Der überschüssige Sauerstoff vom CO² wird dem C6-Körper durch Reduktion entzogen.

Hierbei dient der an das Enzym R gebundene Wasserstoff  (RH²) als Reduktionsmittel und das ATP als Energiequelle.

(Aus dem ATP entsteht wieder energiearmes ADP und vom RH² bleibt das Enzym R über.

Diese beiden Stoffe werden nun wieder bei der Lichtreaktion verwendet.)

Bei dieser Reduktion des Sauerstoffes (O²) entsteht die gewünschte Glukose (C6-H12-O6),

welche mit Hilfe von Enzymen und ATP als Energiequelle sofort in Assimilationsstärke

umgewandelt wird, da das Chloroplast ansonsten aufgrund osmosischer Vorgänge platzen würde.

(Das heißt: Je mehr Glukosemoleküle sich in den Chloroplasten befinden, desto weniger

   Wassermoleküle befinden sich dort.

Folge: Außerhalb der Chloroplasten gibt es eine hohe Konzentration an Wassermolekülen

             & in den Chloroplasten gibt nur eine sehr geringe Konzentration an            Wassermolekülen. --> Es wird ein Konzentrationsausgleich angestrebt, bei dem            das Chloroplast durch Osmose Wasserteilchen aufnimmt, wodurch der Druck im     Chloroplasten kommt.

Die Assimilationsstärke ist Osmose-unanfällig.)

Die Assimilationsstärke wird im Stärkekorn des Chloroplasten gespeichert.