Unterabschnitte
Chloroplasten
In den Chloroplasten findet die Photosynthese statt. Sie gehören zu
den Plastiden und kommen nur in Pflanzen vor. Alle Plastiden
entwickeln sich aus kleinen Organellen, den sogenannten
Proplastiden. Ihre Entwicklung wird zu grossen Teilen von den Genen
des Kerns gesteuert. Sie können sich zu Chloroplasten, die
Photosynthese treiben entwickeln, die können sich im Inneren zu den
nicht Photosynthese treibenden Leukoplasten entwickeln oder sie werden
zu den stärkespeichernden Amyloplasten.
Neben der Photosynthese sind die Plastiden der Syntheseort von Fett-
und Aminosäuren.
Die Chloroplasten sind im allgemeinen grösser als die Mitochondrien
und haben ausser dem Matrix- und dem Intermembranraum einen weiteren
membranumschlossenen Raum: den Thylakoidraum.
Die Reaktionen im Chloroplasten lassen sich in eine Licht- und eine
Dunkelreaktion unterteilen. Bei der Lichtreaktion werden die
Elektronen des Chlorophylls angeregt und bewegen sich entlang der
Elektronentransportkette in der Thylakoidmembran. Dadurch entsteht
eine protonen-motorische Kraft, die dann zur ATP-Synthese genutzt
wird. Bei der Dunkelreaktion wird CO2 in Kohlenhydrate
umgewandelt. Dabei werde die in der Lichtreaktion gebildeten
ATP-Moleküle verwendet.
Kohlenstoff-Fixierung
Bei der Kohlenstoff-Fixierung verbindet sich der Kohlenstoff des
CO2 mit dem Zucker Ribose 1,5-bisphosphat und Wasser, so dass
schliesslich zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat entstehen. Diese Reaktion
wird von der Ribulosebisphosphat-Carboxylase katalysiert.
In dem folgenden Zyklus der Kohlenstofffixierung werden drei Moleküle
CO2 in den Calvin-Zyklus eingespeist und man erhält daraus eine
Nettoausbeute von einem Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat.
Diese Reaktion verbraucht 3 ATP und zwei NADPH.
Das Glycerinaldehyd-3-Phosphat geht in die Gluconeogenese ein oder
wird für die Synthese von Fettsäuren und Aminosäuren ein.
Bei dem Prozess der Photorespiration wird ein Sauerstoff an Stelle des
Kohlendioxid an das Ribulose-1,5-bisphosphat angehängt. Welche der
Reaktionen abläuft hängt von der Konzentration der beiden Gase ab.
Da durch die Photorespiration der fixierte Kohlenstoff wieder verloren
geht, findet man bei einigen Pflanzen, die in besonders heissen
Gebieten sind, eine C4-Photosynthese, bei der die eigentliche
Photosynthese nur in speziellen Zellen abläuft und andere Zellen die
ersteren mit CO2 durch aktives Pumpen versorgen.
Photosynthese
Bei der Photosynthese wird die Energie des Sonnenlichts dafür
verwendet, ATP zu produzieren.
Das Licht wird von dem aus zwei Teilen bestehenden Photosystem
eingefangen. Der eine Teil des Systems, der sogenannte Antennenkomplex
besitzt fest miteinander gekoppelte Chlorophyllmoleküle, die ein
eingefanges Photon durch Resonanzenergietransfer weiter geben, bis es
schliesslich das photochemische Reaktionszentrum erreicht.
Im Reaktionszentrum hebt die Energie ein Elektron eine schwachen
Elektronendonators an, so dass dieser ein starker Elektronendonator
wird. Der Elektronentransport durchläuft dann zwei hintereinander
liegende Photosysteme und produziert neben NADH einen
Protonengradienten.
Der Protonengradient der Chloroplasten wird erzeugt, indem Protonen in
den Thylakoidraum gepumpt werden und die an dessen Membran befindliche
ATP-Synthase dann - analog den Mitochondien - ATP erzeugt.
|
