Wie Photosystem I mittels Licht Ferredoxin erzeugt und es zur Reduktion von NADP+ kommt
Im Photosystem I erhalten die Elektronen letztendlich die notwendige Anregungsenergie, damit NADP+ zu NADPH reagieren kann. Die im Photosystem I freigesetzten Elektronen werden auf Ferredoxin übertragen, das selbst nur ein Elektronen aufnehmen kann. Von zwei Ferredoxin Molekülen fließen jeweils ein Elektron auf NADP+. Diesen Übertrag von zwei Elektronen auf NADP+ übernimmt das Enzym Ferredoxin-NADP+-Reduktase.
Worum gehts?
Welche Vorgänge im Photosystem I führen zur Weiterleitung von Elektronen auf Ferredoxin?
Wie erfolgt die Übertragung von Ferredoxin ("trägt ein Elektron") auf NADP+ ("trägt zwei Elektronen")?
Die
Photosystem I und die Bildung von Ferredoxin
- Das Photosystem I verwendet Licht zur Erzeugung von Ferredoxin, Ferredoxin ist ein starkes Reduktionsmittel.
- Das Photosystem I ist ein Transmembranprotein, das aus etwa 14 Polypeptiden, vielen assoziierten Proteinen und Cofaktoren besteht.
- Der Kernbereich besteht aus ein Paar ähnlicher Untereinheiten: psaA (rot) und psaB (blau).
- Das spezielle Paar von Chlorophyll a – Molekülen hat ein Absorptionsmaxium von 700nm (Bezeichnung: P700 ).
Rektionsverlauf bis zur Bildung von Ferredoxin
- Durch Licht kommt es im P700 zur Ladungstrennung.
- Ein Elektron wird auf Chlorophyll in der A0 – Stelle übertragen.
- Von dort geht es auf Chinon in der A1 – Stelle über.
- Über die drei 4Fe-4S-Cluster des Photosystems I wird das Elektron zum Ferredoxin weitergeleitet.
- Das Elektron reagiert mit dem 2Fe-2S-Cluster des Ferredoxins. Aus Fdoxi wird Fdred.
Pc(Cu+)+Fdoxi -> Pc(Cu2+)+Fdred
Die Ferredoxin-NADP+ - Reduktase überführt NADP+ in NADPH
- Die Ferredoxin-NADP+ - Reduktase überführt NADP+ in NADPH.
- Obwohl Ferredoxin ein starkes Reduktionsmittel ist, kann es für viele Reaktionen nicht verwendet werden, da es nur ein verfügbares Elektron besitzt. Dagegen ist NADPH ein Reduktionsmittel mit 2 Elektronen und kann somit als Elektronen-Donator bei vielen Reaktionen zum Einsatz kommen.
Wie wird nun Ferredoxin für die Reduktion von NADP+ verwendet?
- Das Enzym Ferredoxin-NADP+-Reduktase ist ein Flavoprotein, es besitzt FAD als prosthetische Gruppe.
- Die Bildung von NADPH auf der Stroma-Seite ist Betrag zum Protonengradienten.
Die NADP+ Reduktion verläuft in zwei Schritten:
- Schritt: FAD reagiert nacheinander mit 2 Ferredoxin-Molekülen zu FADH2. Dabei wird als Zwischenstufe Semichinon gebildet.
- Schritt: Das Enzym überträgt ein Hydridion (H-) auf NADP+. Es entsteht NADPH.
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