Die Photosynthese im Überblick
25 Jahre, so prognostizieren Wissenschaftler, wäre tierisches Leben noch möglich, wenn die Photosyntheseleistung unseres Planeten zusammenbrechen würde. Einen solchen Totalausfall gab es in der Erdgeschichte nie, aber dafür bedingt durch Asteroideneinschläge starke Einschränkungen, die dazu führten, dass andere Spezies eine evolutionäre Chance erhielten. In der Kreidezeit traf ein Asteroid die Halbinsel Yucatan in Mexiko. Das Aussterben der Saurier schuf Platz für die zu dieser Zeit noch unbedeutenden Säuger. Dieser zufälligen Zerstörung verdanken wir wahrscheinlich unsere Existenz.
Die Photosynthese ist wohl die bedeutendste Energieumwandlung für die Entwicklung komplexen Lebens auf der Erde. Mit ihr erschließen sich die Organismen die Energie der Sonne. Die prominentesten sind die grünen Pflanzen, die aber nur einen Anteil von ca. 40% ausmachen. Hauptakteure sind Bakterien und Algen, die zum großen Teil unsere Weltmeere so besiedeln.
Worum gehts?
Die Seite vemittelt einen kurzen Überblick zur Photosynthese.
Was kennzeichnet die Photosynthese?
Lebewesen benötigen Energie zum Erhalt ihrer Lebenprozesse. Pflanzen wandeln dazu Lichtenergie in organischen energiereiche Verbindungen um, die sie zum Aufbau von Biomasse und zur eigenen Energieversorgung verwenden.
Die Photosynthese...
- ist eine Form der autotrophen Assimilation: anorganische energiearme Stoffe (Kohlendioxid und Wasser) werden in organische energiereiche Stoffe (Glukose > Saccharose > Stärke) umgewandelt.
- benötigt dafür Energie. Licht dient als Energiequelle (Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie): photoautotrophe Assimilation (Vgl. chemoautotrophe Assimilation: Chemosynthese).
- findet in den Chloroplasten statt.
- verknüpft Kohlendioxid und Wasser zu Kohlenhydraten und Sauerstoff.
- unterteilt sich in eine energieliefernde Phase (Lichtreaktion - Primärreaktion) und in eine Synthesephase (lichtunabhängige Reaktion - Dunkelreaktion/Sekundärreaktion).
- ist die Lebensgrundlage für tierische Organismen. Sie liefert die pflanzliche Biomasse (Baumaterial und Energie) und den Sauerstoff für tierisches Leben.
Nettogleichung
Bruttogleichung
Bei der Photosynthese wird Sauerstoff freigesetzt. Der Sauerstoff ensteht bei der Spaltung von Wassser. Deshalb lautet die exakte Gleichung:
"Wenn man die Jahresausbeute der Photosynthese in Form von Zuckerrohr anhäufen würde, würde sich ein Haufen von über 3km Höhe und einer Grundfläche von 110km2 bilden."
Zitat: G.E. Fogge
Das entspricht annähernd der Fläche von Bulgarien oder - wer Bulgarien nicht kennt - der Flächen von Bayern (70550 km2) und Niedersachsen (47614km2).
Die Photosynthese findet in den Chloroplasten statt
- Membranzwischenraum, der durch eine äußere (g) und eine innere Membran (f) begrenzt wird: Zellorganelle mit Doppelmembran.
- Stromathylakoide: ungestapelte Thylakoide, flache Doppelmembranen,
- Granum: dicht gestapelte Thylakoide, sieht aus wie eine Geldrolle
- Thylakoid - Innenraum, enstpricht dem Intermembranraum zwischen äußerer und innerer Membran.
- Stroma (Martix): Ort der Dunkelrekation, enthält die dafür notwendigen Enzyme sowie DNA und RNA
- Innere Membran: bildet durch Einfaltung die Thylakoide, die wiederum Farbpigmente enthalten, die das Sonnenlicht einfangen (absorbieren).
- Äußere Membran
- Thylakoide sind der Ort der Lichtreaktion (Absorption des Lichts, Wasserspaltung, ATP und NADPH2 - Synthese)
- Im Stroma findet die Dunkelreaktion unter Verwendung von ATP und NADPH2 statt: Glukose ensteht.
Syntheseschritte
Lichtreaktion (Primärreaktion)
Umwandlung von Lichtenergie in chemisch nutzbare Energie in Form von NADPH2 und ATP
- Lichtgetriebener Eklektronentransport: Aufbau eines Protonengradienten und Bildung von NADPH2
- Photolyse: Spaltung von Wasser -> Sauerstofffreisetzung
- Photophosporylierung: ATP-Synthese
Dunkelreaktion (Sekundärreaktion)
Fixierung von Kohlendioxid und Umwandlung in Glukose unter Verbrauch von NADPH2 und ATP.
- Carboxylierende Phase: Fixierung von CO2 über Aktzeptor
- Reduzierende Phase: Bildung von Glukose
- Regenerierende Phase: Wiederherstellung des Akzeptors
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