PHOTOSYNTHESE
KRAFTWERK DER NATUR
Durch Lichtenergie wird Kohlendioxid und Wasser zu Sauerstoff und Glucose umgewandelt. Dieser Prozess läuft in 2 Phasen ab: dem Primärprozess, bei dem zunächst das Wasser gespalten wird, und dem Sekundärprozess (auch Calvin-Zyklus genannt), bei dem die Glucose und Aminosäuren gebildet werden.
Die Primärreaktion läuft in den Chloroplasten der Zellen ab, die den grünen Blattfarbstoff Chlorophyll enthalten.
Chloroplasten sind Organellen (eigenständige Organe mit DNA und Ribosomen) innerhalb der Pflanzenzellen. Chloroplasten können auch ohne die umgebende Pflanzenzelle überleben. Ebenfalls ist eine autonome Zellteilung der Chloroplaste ohne Anbindung an die Zellteilung der umgebenden Pflanzenzelle möglich.
Von oben nach unten: Chloroplaste: Ulothrix zonata, Schema und Modell
Die einzelnen Chloroplastzellen sind von einer doppelten Biomembran umgeben, deren intermembraner Zwischenraum mit Chlorophyll gefüllt ist und Ausstülpungen (Grana) in das Zellinnere hat. Diese Grana sind ebenfalls mit Chlorophyll umhüllt.
Auf diese Grana kommen wir weiter unten wieder zurück und erklären deren Funktion.
Chloroplastzelle – Länge der Zelle ca. 0,002 – 0,008 mm (Quelle: Uni Düsseldorf)
Chlorophyll und die Schwingungsenergie
Ein Chlorophyllmolkül besteht aus einzelnen Atomen, die von Elektronenpaarbindungen zusammengehalten werden.
Wenn Licht auf die Elektronen fällt, werden diese zu Schwingungen angeregt und gelangen auf ein höheres Energieniveau. Die Stärke der Anregung ist abhängig von der Wellenlänge (Lichtfarbe) der Strahlung. Je kürzer die Wellenlänge, umso mehr Energie hat die Strahlung und umso stärker ist die Elektronenschwingung im Chlorophyllmolekül. Diese Schwingungen werden durch das Chlorophyll von der Zellmembran zu den Grana weitergeleitet.
Hier wird diese Energie in chemische Prozesse umgewandelt: Zunächst wird das Wasser oxidiert und mittels der Photolyse in seine Atome Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt. Der Sauerstoff tritt aus der Zelle aus und wird im Wasser diffundiert oder entweicht in die Atmosphäre. So entsteht über die Photosynthese Sauerstoff.
Als weiterer Baustein wird Adenotriphosphat (ATP) gebildet, welcher im Calvin-Zyklus zu Adenodiphosphat (ADP) reduziert wird und mit der dabei frei werdenden Energie Glucose, Amino- und Fettsäuren bildet.
