Die Fotosynthese ist der wichtigste biologische Prozess auf der Erde. Hierbei wird die Sonnenenergie genutzt um energiereiche Stoffe aufzubauen. Zudem wird w\u00e4hrend der Fotosynthese Kohlenstoff aus der Atmosph\u00e4re durch den Aufbau von Biomasse fixiert. Als Abfallprodukt entsteht Sauerstoff, den Tiere und Pflanzen f\u00fcr die Atmung ben\u00f6tigen. Die energiereichen Stoffe und die Biomasse, die von fotosynthesebetreibenden Organismen produziert werden, gelangen anschlie\u00dfend durch die Nahrungskette zu allen anderen Organismen, die auf diese Form der Energiequelle angewiesen sind.<\/p>\n
Anders ausgedr\u00fcckt: Aus den energiearmen Verbindungen Kohlenstoffdioxid und Wasser wird mithilfe von Sonnenenergie die energiereiche Verbindung Glucose gebildet. Als Nebenprodukte entstehen bei diesem Vorgang Sauerstoff und Wasser. Chemisch gesehen wird bei der Fotosynthese von einer Redoxreaktion gesprochen. Das bedeutet, dass bei dieser Reaktion sowohl eine Reduktion (Elektronenaufnahme; Kohlenstoff wird zu Glucose reduziert) als auch eine Oxidation (Elektronenabgabe; Wasser wird hier zu Sauerstoff oxidiert) stattfindet.<\/p>\n
Die erweiterte Summengleichung der Fotosynthese lautet: 6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + H2O<\/p>\n
Die Fotosynthese l\u00e4sst sich grob in zwei Teile gliedern: Die Lichtreaktionen (I und II) und die Dunkelreaktion. Die Lichtreaktionen sind dabei lichtabh\u00e4ngig, sprich auf Sonnenenergie angewiesen, w\u00e4hrend die Dunkelreaktion lichtunabh\u00e4ngig ist.<\/p>\n
In den Chloroplasten gibt es viele kleine Membranstapel, die Thylakoide. In den Membranen dieser Thylakoide gibt es spezielle Molek\u00fcle, die Farbmolek\u00fcle Chlorophyll und Carotinoide. Beide Molek\u00fclgruppen sind sehr empfindlich f\u00fcr bestimmte Wellenl\u00e4ngen des Lichts, also bestimmte Farben. Chlorophylle reagieren besonders auf blaugr\u00fcnes oder gelbgr\u00fcnes Licht, w\u00e4hrend die Carotinoide besonders auf gelbes bis oranges Licht reagieren.<\/p>\n
Diese Farbstoffmolek\u00fcle sind in den Thylakoiden in besondere Fotosysteme eingebunden. Ein Fotosystem besteht dabei aus einer Lichtsammelfalle (die von bis zu 300 Farbstoffmolek\u00fclen gebildet wird) und einem Reaktionszentrum. Dieses Reaktionszentrum besteht seinerseits aus einem speziellen Chlorophyll-a-Molek\u00fcl und einem Protein. F\u00e4llt Sonnenlicht auf das sogenannte Fotosystem II, so werden bestimmte Wellenl\u00e4ngen des Lichts von den Farbpigmentmolek\u00fclen absorbiert. Die Molek\u00fcle gehen dann in einen angeregten Zustand \u00fcber. Wenn ein Molek\u00fcl danach in seinen Grundzustand zur\u00fcckf\u00e4llt, wird Energie freigesetzt, welche die benachbarten Molek\u00fcle ebenfalls in einen angeregten Zustand \u00fcberf\u00fchrt. Dadurch findet eine Energie\u00fcbertragung von der Lichtsammelfalle bis hin zum Reaktionszentrum statt. Wird hier dann das spezielle Chlorophyll-a-Molek\u00fcl angeregt, \u00fcbertr\u00e4gt es eines seiner Elektronen auf einen Elektronenakzeptor. Damit ist es zu einem starken Oxidationsmittel geworden, kann also Elektronen aufnehmen. Um selbst wieder in den Grundzustand zur\u00fcck zu finden, \u00fcbernimmt es deshalb wieder ein Elektron von einem anderen Elektronendonator, in diesem Fall Wasser, wodurch als Nebenprodukt Sauerstoff entsteht.<\/p>\n
Das vom Chlorophyll-a-Molek\u00fcl abgegebene Elektron wird dann \u00fcber eine Elektronentransportkette an das Fotosystem I weitergeleitet, wenn dieses durch Lichtenergie angeregt wurde und ebenfalls ein Elektron an eine Elektronentransportkette abgegeben hat. Am Ende dieser Elektronentransportkette wird das Cosubstrat NADP+ durch die Aufnahme von zwei Elektronen und zwei Wasserstoffionen zu dem Reduktionsmittel NADPH\/H+. Im weiteren Verlauf der Fotosynthese wird dieses Reduktionsmittel in gro\u00dfen Mengen gebraucht.<\/p>\n
Die Dunkelreaktion der Fotosynthese findet unabh\u00e4ngig von verf\u00fcgbarem Licht statt, kann also, als besondere Anpassung von Pflanzen an Umweltbedingungen, auch nachts stattfinden. Das hat den Vorteil, dass das f\u00fcr die Dunkelreaktion ben\u00f6tigte CO2 von einer Pflanze aufgenommen werden kann, ohne, dass durch hohe Temperaturen viel Wasser verloren wird. Die Dunkelreaktion wird auch als Calvin-Zyklus bezeichnet und l\u00e4sst sich in die drei Phasen Fixierungs-, Reduktionsund Regenerationsphase unterteilen. <\/p>\n
In der Fixierungsphase wird das f\u00fcr die Reaktion ben\u00f6tigte Kohlenstoffdioxid (CO2) an ein Akzeptormolek\u00fcl, den 5-fach Zucker (also ein Molek\u00fcl mit 5 Kohlenstoffatomen) Ribulose-1,5- bisphosphat gebunden. Dadurch entsteht ein Molek\u00fcl mit 6 Kohlenstoffatomen, welches aber so instabil ist, dass es direkt in zwei C3-Molek\u00fcle (3-Phosphoglycerins\u00e4ure) zerf\u00e4llt. In der darauf folgenden Reduktionsphase werden diese C3-Molek\u00fcle unter Energieaufwand reduziert (also Elektronen hinzugef\u00fcgt). Als Reduktionsmittel dient das in der Lichtreaktion gewonnene NADPH\/H+. Aus den beiden 3-Phosphoglycerins\u00e4ure-Molek\u00fclen werden unter Wasserabspaltung dann zwei 3-Phosphoglycerinaldehyd-Molek\u00fcle. Diese Reaktion findet unter dem Verbrauch von Energie statt. Die Verbindungen sind nun aber energiereicher. Aus den beiden C3-Molek\u00fclen wird nun wieder ein C6-Molek\u00fcl, welches auch als Glucose bezeichnet wird. Durch verschiedene Stoffwechselwege wird Glucose dann zur Energiegewinnung wieder abgebaut, als Baustoff in Biomasse eingebaut oder als St\u00e4rke in den Zellen gespeichert. In der Regenerationsphase m\u00fcssen wieder neue Akzeptormolek\u00fcle f\u00fcr die erneute Fixierung von CO2 bereitgestellt werden. Dazu werden einige der C3-Molek\u00fcle 3-Phosphoglycerinaldehyd aus der Reduktionsphase \u00fcber verschiedene Reaktionen und unter Energieverbrauch in Ribulose – 1,5 – bisphosphat umgewandelt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Was ist Fotosynthese? Die Fotosynthese ist der wichtigste biologische Prozess auf der Erde. Hierbei wird die Sonnenenergie genutzt um energiereiche Stoffe aufzubauen. Zudem wird w\u00e4hrend der Fotosynthese Kohlenstoff aus der Atmosph\u00e4re durch den Aufbau von Biomasse fixiert. Als Abfallprodukt entsteht Sauerstoff, den Tiere und Pflanzen f\u00fcr die Atmung ben\u00f6tigen. Die energiereichen Stoffe und die Biomasse, […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"parent":10174,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":[],"categories":[59],"tags":[],"yoast_head":"\n