11 VL - Photosynthese II Flashcards
Photosynthetische Einheit in bakteriellen Purpurbakterien und wie funktioniert sie?
• PSU (photosynthetic unit) = RZ + Lichtsammelkomplexe (LHCs): Enthalten Pigmente- BChl und Karotine
- PSU: LHC absorbieren Licht und geben Anregungsenergie an das RZ weiter. Im RZ findet dann Ladungstrennung statt.
- Mittels Chinonmoleküle (Q): Erzeugung eines H+- Gradient
- H+- Gradient : Treibende Kraft für Umwandlung von ADP in ATP
Was ist die antreibenden Kraft für die Umwandlung von ADP zu ATP?
Protonengradient
Was ist die Funktiond er Cars in den LH1 und LH2 (light harvesting complex)?
Erweiterung des Absorptionsspektrum und als Schutzfunktion vor Triplett-Zuständen des BChla
Woraus setzt sich die Photosynthesis unit zusammen?
PSU = RZ + LH (Antennen)
Wie verläuft die Weiterleitung der Energie von den Antennen zum RZ?
Die kleineren LH2 transportieren die Energie rasch zum größeren LH1 Komplex (innerhalb 40 ps –> ultraschnell)
Was ist der Exzitonentransfer (Resonanz-Energietransfer)? (ROT)
Angeregte Moleküle übertragen ihre Anregungsenergie zu einem eng benachbarten Molekül mit ähnlichen elektronischen Eigenschaften
Wofür steht FRET und was passiert bei dem Förster-Mechanismus? (ROT)
Förster - Resonanzenergietransfer
Förster-Mechanismus:
Abstandsabhängige ET (Energietransfer) von einem angeregten Donor (Farbstoffes) auf einen Akzeptor (zweiter Farbstoff)
WICHTIG: Die Energie wird dabei strahlungsfrei und somit nicht über eine Abgabe (Emission) und
Aufnahme (Absorption) von Photonen ausgetauscht
Welcher Prozess basiert auf FRET?
Der Energietransfer in den Lichtsammelkomplexen Photosynthese-betreibender Organismen
Weshalb verläuft der ET bei FRET strahlungslos?
Auf welchem physikalischen GEsetzt beruht der Prozess?
(ROT)
Ursache: Die Energie eines angeregten Donorfarbstoffs wird nicht in Form eines Photons abgegeben, sondern strahlungslos über Dipol - Dipol Wechselwirkungen auf einen Akzeptorfarbstoff übertragen
Coulomb-Gesetz
Voraussetzungen für FRET?
- Abstand: D und A dürfen nur wenige nm (< 10 nm)
voneinander entfernt - Überlappung der Spektren von Donoremission und Akzeptorabsorption
- Richtige Orientierung der Übergangsdipole
Was geschieht beim Dexter-Mechanismus? Was ist die Voraussetzung und worauf basiert er?
Energietransfer zwischen den Molekülen durch Elektronenaustausch
Voraussetzung: Kurze Entfernung (< 1 nm) erfordert
Überlappung der Molekülorbitale (nur eng benachbarte Pigmentmoleküle im selben Protein)
Basiert auf einem Austausch von Elektronen
Was ist der Stokes Shift?
Energieverlust angeregter Elektronen durch strahlungslose Energieabgabe (internal conversion)
- -> Blaue Quanten wirken wie rote, obwohl ihr Energiegehalt größer ist, da Elektronen erst in den S1 Zustand zurückkehren (IC) bevor sie durch Emission eines Photons in den Grundzustand zurückkehren
- -> S1 Zustand liegt im Energiebereich von rotem Licht
Pflanzen geben ca 0,5% der aufgenommenen Strahlungsenergie als Fluoreszenz ab. Von welchem Molekül stammt diese hauptsächlich?
PSII-Chl-Molekülen (CP43/CP47)
Def. photosynthetische Quantenausbeute (Φ)
Das Verhältnis zwischen der Anzahl der absorbierten Photonen (Lichtquanten) und einem daraus folgenden Ereignis wie Fluoreszenz oder einer chemischen Reaktion
immer < 1
Wofür steht PAM und was kann damit gemessen werden?
Puls-Amplitudenmodulierte Chl - Fluoreszenz
Aussagen über den aktuellen Status des PSII
Störungen des Photosynthese-Apparates können sichtbar gemacht werden
optimale Quantenausbeute
maximale Quantenausbeute
Warum findet in geschlossenen PS keine Energietransfer statt und somit auch keine Photosynthese?
QB ist nicht mehr in der Bindungstasche und Elektronen bleiben am QA hängen. QA liegt vollständig reduziert vor.
Kein Elektronentransfer mehr möglich.
Lichtenergie: über Wärme und Fluoreszenz desaktiviert
Fluoreszenz erreicht sein Maximum
Funktionen von LHC
Normales Licht:
LHC fangen Sonnen energie ein:
Übertragen diese zum RZ der Photosysteme
Hohes Licht:
LHC von PSII schalten zu einem gelöschten Zustand um.
Vermeidung von Lichtschädigungen:
Wärme wird frei
Was sind Xantophylle und was ist ihre Funktion? (ROT)
Sauerstoffhaltige Derivate der Carotine
–> sind neben den Carotinen die wichtigste Gruppe der Carotinoiden
Sie wirken in PSii und PSi als Energiedonoren und -Akzeptoren und haben zusätzlich eine Schutzfunktoin gegen zu höhe Strahlungsintensität (NPQ)
Was ist der Xanthophyll-Zyklus? (Rot)
Xanthophyll kann zwischen zwei Konformationen wechseln:
Violaxanthin (V): liegt vor bei geringen Lichtintensitäten und kann Lichtenergie gut weiterleiten (nicht-löschender Zustand)
Zeaxanthin (Z): kann die auftreffende Lichtenergie in Wärme umwandeln und abgeben (Erhöhtes NPQ) (Quencher?)
Zwischenstufe von V und Z ist A (Antheraxanthin)
Was passiert bei dynamischer Photoinhibition?
Bei moderaten Lichtintensitäten wird nur die Quanteneffizienz (Φ) reduziert (Steigung der Kurve), aber die max. Photosyntheserate bleibt erhalten –> Wärme frei (Schutzmechanismen)
Was passiert bei Chronische Photoinhibition?
Starke Lichteinstrahlung reduziert sowohl Quanteneffizienz als auch max. Photosynthese rate (D1- Schädigungen)
Was wird bei Lichtstress im PSII zerstört? Welchen Reparaturmechnismus gibt es?
D1 wird zerstört
turn-over: D1 wir alle 1/2 Std ausgetauscht
