Lernfeld 6 - molekularbiologisches Arbeiten und Biochemie (Fach) / Fotosynthese (Lektion)

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• Was sind die Voraussetzungen für die Fotosynthese? Licht, Wasser, Chloroplasten, CO2
• Wie ist die Fotosynthese definiert und wie ist ihre Grundgleichung? = Aufbau von Glucose aus CO2 und H2O durch Chloroplasten; zusätzliche Bildung von Sauerstoff und ATP6CO2 + 6H2O -------> C6H12O6 + 6O2
• Wie sind Chloroplasten aufgebaut? haben 4 Membransysteme:- äußere membran: stark durchlässig- innere Membran mit Membranproteinen: wenig durchlässig- Stroma: enthält DNA, Ribosomen, Lipide, Stärkekörner, Enzyme und RNA- Thylakoidmembran: enthält lichtabsorbierende Systeme, Elektronentransportkette und ATP-Synthase
• Erkläre die Begriffe Redoxsystem, Elektronentransportkette, Protonengradient, ATP-Synthase, Fotophosphorylierung und Fotolyse. Redoxsystem = ständiger Wechsel eines Proteins zwischen oxidiertem und reduziertem ZustandElektronentransportkette = Reihe von Redoxsystemen in einer Membran, durch die Elektronen fließenProtonengradient = ungleiche protonenverteilung; von Pumpe erzeugt;ATP-Synthase = Enzymkomplex, der durch Abbau des Protonengradienten aus ADP und Phosphat ATP herstelltFotophosphorylierung = Protonengradient zur Energiebildung genutzt, dajetzt Protonen entlang ihres Konzentrationsgefälles wandern können -> an Kanäle sind ATP-Synthasen gebunden, die die Energie der Protonen nutzen, um ATP zu produzierenFotolyse = Zerlegung einer Verbindung durch Lichtenergie
• Wie geht die lichtabhängige Reaktion in den Chloroplasten von statten? 1. Absorption von Lichtenergie -> Anregung von Chlorophyll-a-Paar im Fotosystem II -> 2 e- werden abgespalten2. Fotolyse des Wassers in Sauerstoff, Protonen und Elektronen -> Elektronen wandern in Elektronenlücke im Fotosystem II3. Freie 2e- in Energieniveau angehoben -> Übertragung auf Redoxsystem4. e- über Redoxsystem zu Cytochrom-bf-Komplex transportiert5. beim Weg über Redoxsystem verlieren Elektronen an Energie -> wird verwendet, um in Cytochrom-bf-Kompelx Protonen entgegen des Konzentrationsgefälle ind das Thlakoideninnere zu pumpen -> Protonengradient entsteht6. über weitere Redoxsysteme e- zum Fotosystem I transportiert -> schließt Eletronenlücke, die durch vorherige Lichtanregung entstanden ist7. freie 2e- auf höhere Energieniveau angehoben und dann auf Ferredoxin übertragen8.Ferredoxin transportiert e-  zu NADP+-Reduktase -> reduziert NADP+ mit e- und H+ zu NADPH+H+9. Elektronenfluss ebenfalls für ATP-Produktion an ATP-Synthasen benutzt10. Ist genügend NADPH+H+ vorhanden, kommt Elektronenfluss zum erliegen11. durch Lichtanregung des Fotosystem I kann weiter ATP gebildet werden
• Welches sind die Produkte der lichabhängigen Reaktion? NADPH+H+, ATP und O2
• Wie ändert sich der pH-Wert in Stroma und Thylakoidenmembran durch die lichabhängige Reaktion? Stroma: weniger H+-Ionen -> wird basischerThylakoidenmembran: H+-Konzentration steigt wegen Protonengradient -> wird saurerATP-Synthase führt Protonenausgleich durch
• Wie läuft der Calvin-Zyklus/lichtunabhängige Reaktion ab? 1. 6CO2 werden fixiert, durch Bindung an 6 Moleküle Ribulose-1,5-bisphosphat -> 6 instabile C6-Körper2. C6-Körper zerfallen in 12 3-Phosphoglycerate3. Phosphorylierung durch ATP -> 12 1,3-Bisphosphoglycerat4. Übertragung von H+-Ionen durch NADPH+H+ -> 12 Glycerinaldehy-3-phosphat (=3-PGA)5. 2 der 3-PGA lagern sich zusammen zu Fructose-1,6-bisphosphat -> wird zu 1 Molekül Glucose6. die restlichen 3-PGA werden durch Phosphorylierung durch ATP zu 6 Ribulose-1,5-bisphosphat

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