Madame Lelica

Der Hauptzweck der lichtabhängigen Reaktionen besteht darin, Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln. Diese chemische Energie wird vom Calvin-Zyklus verwendet, um die Ansammlung von Zuckermolekülen anzutreiben.

Die lichtabhängigen Reaktionen beginnen in einer Gruppierung von Pigmentmolekülen und Proteinen, die als Photosystem bezeichnet werden., Photosysteme existieren in den Membranen von Thylakoiden. Ein Pigmentmolekül im Photosystem absorbiert jeweils ein Photon, eine Menge oder ein „Paket“ von Lichtenergie.

Ein Photon der Lichtenergie wandert, bis es ein Pigmentmolekül wie Chlorophyll erreicht. Das Photon bewirkt, dass ein Elektron im Chlorophyll „angeregt“ wird.“Die dem Elektron gegebene Energie wandert dann von einem Pigmentmolekül zum anderen, bis es ein Paar Chlorophyll erreicht, ein Molekül, das als Reaktionszentrum bezeichnet wird., Diese Energie erregt dann ein Elektron im Reaktionszentrum, wodurch es frei bricht und an den primären Elektronenakzeptor weitergeleitet wird. Das Reaktionszentrum soll daher ein Elektron an den primären Elektronenakzeptor“ spenden “ (Abbildung 1).

Abbildung 1. Lichtenergie wird von einem Chlorophyllmolekül absorbiert und das Photon wird entlang eines Weges zu anderen Chlorophyllmolekülen geleitet. Die Energie gipfelt in einem Molekül Chlorophyll, das sich im Reaktionszentrum befindet., Die Energie „erregt“ eines ihrer Elektronen genug, um das Molekül zu verlassen und auf einen nahe gelegenen primären Elektronenakzeptor übertragen zu werden. Ein Molekül Wasser spaltet sich, um ein Elektron freizusetzen, das benötigt wird, um das gespendete zu ersetzen. Sauerstoff-und Wasserstoffionen werden auch aus der Spaltung von Wasser gebildet.

Um das Elektron im Reaktionszentrum zu ersetzen, wird ein Molekül Wasser gespalten. Diese Spaltung setzt ein Elektron frei und führt zur Bildung von Sauerstoff (O2) und Wasserstoffionen (H+) im Thylakoidraum., Technisch gesehen setzt jeder Bruch eines Wassermoleküls ein Paar Elektronen frei und kann daher zwei gespendete Elektronen ersetzen.

Durch den Austausch des Elektrons kann das Reaktionszentrum auf ein anderes Photon reagieren. Die als Nebenprodukte produzierten Sauerstoffmoleküle finden ihren Weg in die Umgebung. Die Wasserstoffionen spielen bei den übrigen lichtabhängigen Reaktionen eine entscheidende Rolle.

Beachten Sie, dass der Zweck der lichtabhängigen Reaktionen darin besteht, Sonnenenergie in chemische Träger umzuwandeln, die im Calvin-Zyklus verwendet werden., In Eukaryoten existieren zwei Photosysteme, das erste heißt Photosystem II, das eher nach der Reihenfolge seiner Entdeckung als nach der Reihenfolge seiner Funktion benannt ist.

Nach dem Auftreffen des Photons überträgt Photosystem II das freie Elektron auf das erste in einer Reihe von Proteinen innerhalb der Thylakoidmembran, die als Elektronentransportkette bezeichnet wird. Während das Elektron diese Proteine entlangläuft, treibt Energie aus dem Elektron Membranpumpen an, die aktiv Wasserstoffionen gegen ihren Konzentrationsgradienten vom Stroma in den Thylakoidraum bewegen., Dies ist ziemlich analog zu dem Prozess, der im Mitochondrium stattfindet, in dem eine Elektronentransportkette Wasserstoffionen aus dem mitochondrialen Stroma über die innere Membran und in den Intermembranraum pumpt und einen elektrochemischen Gradienten erzeugt. Nachdem die Energie verwendet wurde, wird das Elektron von einem Pigmentmolekül in das nächste Photosystem aufgenommen, das Photosystem I genannt wird (Abbildung 2).

Abbildung 2. Vom Photosystem II wandert das angeregte Elektron entlang einer Reihe von Proteinen., Dieses Elektronentransportsystem nutzt die Energie des Elektrons, um Wasserstoffionen in das Innere des Thylakoids zu pumpen. Ein Pigmentmolekül im Photosystem I akzeptiert das Elektron.

Erzeugen eines Energieträgers: ATP

In den lichtabhängigen Reaktionen wird die vom Sonnenlicht absorbierte Energie von zwei Arten von Energieträgermolekülen gespeichert: ATP und NADPH. Die Energie, die diese Moleküle tragen, wird in einer Bindung gespeichert, die ein einzelnes Atom an das Molekül hält. Für ATP ist es ein Phosphatatom und für NADPH ein Wasserstoffatom., NADH wird weiter in Bezug auf die Zellatmung diskutiert, die im Mitochondrium auftritt, wo es Energie aus dem Zitronensäurekreislauf zur Elektronentransportkette transportiert. Wenn diese Moleküle Energie in den Calvin-Zyklus freisetzen, verlieren sie jeweils Atome, um die niederenergetischen Moleküle ADP und NADP+zu werden.

Der Aufbau von Wasserstoffionen im Thylakoidraum bildet aufgrund der unterschiedlichen Konzentration von Protonen (H+) und der Differenz der Ladung über die Membran, die sie erzeugen, einen elektrochemischen Gradienten., Diese potentielle Energie wird geerntet und als chemische Energie in ATP durch Chemosmose gespeichert, die Bewegung von Wasserstoffionen in ihrem elektrochemischen Gradienten durch das Transmembranenzym ATP-Synthase, genau wie im Mitochondrium.

Die Wasserstoffionen dürfen die Thylakoidmembran durch einen eingebetteten Proteinkomplex namens ATP-Synthase passieren. Dasselbe Protein erzeugte ATP von ADP im Mitochondrium., Die durch den Wasserstoffionenstrom erzeugte Energie ermöglicht es der ATP-Synthase, ein drittes Phosphat an ADP anzuhängen, das in einem als Photophosphorylierung bezeichneten Prozess ein ATP-Molekül bildet. Der Fluss von Wasserstoffionen durch ATP-Synthase wird als Chemiosmose bezeichnet, da sich die Ionen von einem Bereich hoher bis niedriger Konzentration durch eine halbdurchlässige Struktur bewegen.

Erzeugen eines weiteren Energieträgers: NADPH

Die verbleibende Funktion der lichtabhängigen Reaktion besteht darin, das andere Energieträgermolekül NADPH zu erzeugen., Wenn das Elektron aus der Elektronentransportkette am Photosystem I ankommt, wird es mit einem anderen von Chlorophyll eingefangenen Photon wieder erregt. Die Energie aus diesem Elektron treibt die Bildung von NADPH aus NADP+ und einem Wasserstoffion (H+) an. Jetzt, da die Sonnenenergie in Energieträgern gespeichert ist, kann sie zur Herstellung eines Zuckermoleküls verwendet werden.

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