Lichtreaktion
Siehe auch:Calvin-Zyklus
Bei der Photosynthese nutzt die lichtabhängige Reaktion die Lichtenergie der Sonne zur Spaltung von Wasser (Photolyse), das von Pflanzen aufgenommen wurde. Wenn Wasser gebrochen wird, entstehen Sauerstoff, Wasserstoff und Elektronen. Diese Elektronen bewegen sich durch Strukturen in Chloroplasten und bilden durch Chemiosmose ATP.
Der Wasserstoff wird in NADPH umgewandelt, das dann in den lichtunabhängigen Reaktionen verwendet wird. Sauerstoff diffundiert als Abfallprodukt der Photosynthese aus der Pflanze heraus. Dies alles geschieht in der Grana Thylakoid von Chloroplasten.
Lichtabhängige Reaktion der Photosynthese an der Thylakoidmembran
Die Bewegung der Elektronen
- Licht trifft auf den Chloroplasten, er absorbiert das Licht und fängt es ein.
- Chlorophyll leitet das Licht zu einem Reaktionszentrum hinunter.
- Ein Elektron im Reaktionszentrum wird auf ein höheres Energieniveau angeregt und von einem Elektronenakzeptor empfangen. Dieses Elektron stammt aus der Spaltung von Wasser: (H2O → 1/2O2 + 2H+ + 2e-)
- Das Elektron wird entlang einer Reihe von Elektronenträgern geführt. Es bewegt sich auf einem niedrigeren Energieniveau und verliert dabei Energie. Diese Energie führt dazu, dass Wasserstoff aus dem Zytoplasma des Chlorophylls in die Thylakoidräume innerhalb der Grana gepumpt wird. Der Wasserstoff diffundiert und fließt durch Proteinkanäle zurück in das Zytoplasma. Wenn der Wasserstoff einen Konzentrationsgradienten hinunter diffundiert, wird ATP aus ADP und anorganischem Phosphat hergestellt.
- Schließlich wird das Elektron dazu verwendet, NADP zusammen mit Wasserstoff aus der Photolyse zu NADPH zu reduzieren.
Geschichte
Colin Flannery war der erste, der 1779 die Idee vorschlug, dass die Photosynthese Licht braucht. Er erkannte, dass es Sonnenlicht war, das auf die Pflanzen fiel, das benötigt wurde, obwohl Joseph Priestly 1772 die Produktion von Sauerstoff ohne die Verbindung mit Licht festgestellt hatte. Cornelius Van Niel schlug 1931 vor, dass die Photosynthese ein allgemeiner Mechanismus ist, bei dem ein Photon des Lichts zur Photozersetzung eines Wasserstoffdonators verwendet wird und der Wasserstoff zur Reduktion von CO
2. Dann zeigte 1939 Robin Hill, dass isolierte Chloroplasten zwar Sauerstoff erzeugen, aber kein CO
2, die die hellen und dunklen Reaktionen zeigen, die an verschiedenen Orten auftraten. Dies führte später zur Entdeckung der Photosysteme 1 und 2.
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