Photosynthese Flashcards
Warum ist Chlorophyll grün?
Chlorophyll ist grün in unseren Augen, weil es rotes und blaues Licht absorbiert und der grüne Anteil des Lichtes reflektiert wird (550nm).
Was sind die 4 Funktionsbereiche der Photosynthese und in welchen Zeiträumen finden diese statt?
- Absorption(fs)
- Photochemie in Pigmenten(ps oder ns)
- Elektronentransport(ms)->Reduktionsäquivalente+Protonentransport
- Biochemie(ms-s)->CO2-Fixierung;Kohlenstoffassimilation
Was versteht man unter akzessorischen Pigmenten?
- Hilfspigmente bei der Photosynthese
- >absorbieren Licht im Wellenlängenbereich, das Chlorophyll selbst nicht absorbieren kann
- hierzu gehören Carotinioide(absorberen blau-grünes Licht) und Phycobiline und Chlorophyll b
- so kann das gesamte Lichtspektrum absorbiert werden
Wie sind Chloroplasten aufgebaut?
- Doppelmembran
- Stroma zwischen innerer Hüllmembran und Thylakoiden
- Granathylakoidmembran -
Stromathylakoidmembran
- Lumen: umschlossen von Thylakoidmembran
Wie findet die Lichtabsorption bei der Photosynth
- über Lichtsammelkomplexe
- >Light-harvesting-Chlorophyll-binding-protein
- Chlorophylle absorbieren Licht und daraufhin Energietransfer zum Reaktionszentrum
- Carotenoide sind 1. als akzessorische Pigmente und 2. als Schutzpigmente in den Antennenkomplexen eingesetzt.
Wie funktioniert der Energietransfer von den Antennen zum Reaktionszentrum?
-periphere Antennen absorbieren Licht mehr im kurzwelligen Bereich->Transfer Energie zu Pimenten mit niedrigeren Energieabsorptionsmaxima bis zum Chlorophyll mit langwelligstem Absorptionsmaximum im Reaktionszentrum
Wie ist die Anordnung der Photosynthese-Proteinkomplexe in der Thylaokoidmembran?
Granathylakoide:enthalten mehr PSII, LHCII und auch den Cytochrom b6/f-complex .
• Stromathylakoide: enthalten vorwiegend PSI und ATP Synthase, und auch den Cytochrom b6/f-complex.
Was ist das Ergebnis von Wirkungsspektren?
- O2-Produktion als Funktion der Wellenlänge-> wie effizient kann Licht aus unterschiedlichen Wellenlängen für Photosynthese genutzt werden
- >Vor allem rot und blauer Bereich-> Hauptsächlich ist Chlorophyll hauptsächloch an Photosynthese beteiligtes Pigment
Was ist die Funktion der Photosynthese?Wie wird Energie umgewandelt?
- Sonnenlicht → H+ gradient → ATP
- H2O → Elektronentransport → NADPH
Was sind die Proteinkomplexe der Photosynthese?
- PSII+LHC+OEC
- Cyt/b6f
- PSI+LHC
- ATP-Synthase
Wie ist der PSII aufgebaut?
P680 das zentrale Reaktionszentrumschlorophyll: ein Chlorophyllpaar (“special pair”)
- PSII enthält 1 weiteres Chlorophyllpaar, 1 Paar Phäophytine und 2 gebundene Quinone
- Quinone sind die finalen Elektronenakzeptoren des Reaktionszentrums des PS II-Typs
- Im PSII auch der Wasserspaltungsapparat: mit 4 Mn und 1 Ca2+ in einem Komplex, der dem Wasser Elektronen entziehen kann; PsbO (MSP) stabilisiert den Ca/Mn Komplex
Ablauf Elektronentransport im PSII?
Lichtanregung Weiterleitung der Anregung Reaktionszen → → - trum P680 Ladungstrennung e- von prim. Akzeptor → → (Phaeophytin) aufgenommen Chlorophyll oxidiert P680⁺ → (versucht Elektronenlücke zu schließen)
◦ wasserspaltende Komplex (Mn4/Ox/Ca-Komplex) entzieht Wasser 2 e-
ersetzten die an Phaeophytin abgegebene 2e- im P680 →
◦ e- vom reduzierten Phaeophytin ans fest gebundene Plastochinon weitergegeben (QA) weitergereicht ans dissoziierbares Plastochinon (Q → B) [zweimal unmittelbar hintereinander] reduziert Q → B zu QB 2- dazu 2 Protonen aus Stroma aufgenommen QH → → 2 dissoziiert → → diffundiert im Membraninneren zum Cytochrom b6/f-Komplex transportiert e- mittels Plastocyanin P700
Was ist der Kok-zyklus?
-O2-Erzeugung in 5 Schritten am OEC
photoangeregte P680+ wird durch Tyrosinrest Tyrz reduziert
- Tyr z + holt sich Elektron vom Mn4Ca-Cluster (Abstand 4,8 Å)
- 4-Photonen-Absorptions-Schritte ( ): →
◦ führt zu 4 Mn zu 4 Mn → 4+ oxidiert werden
◦ liegt hohe elektropositive Ladung vor
◦ spontan werden 4 Elektronen vom H2O aufgenommen (wobei O2 + 4 H+ entstehen)
Wie funktioniert der Elektronentransfer zwischen PSII und Cytb6/f-Komplex?
• Plastoquinon - beweglichen Elektronencarrier
◦ PQ nimmt insgesamt 2 Elektronen vom Phäophytin auf
◦ nimmt auch 2 Protonen aus dem Stroma auf
◦ verschickt 2 e- zum Cytochrom-b6f-Komplex & entlässt 2 H+ ins Lumen
Was ist die Funktion des Cyt b6/f Komplexes?
Elektronentransport über den Cytochrom-b6f-Komplex Aufbau des Protonengradienten →
◦ vom Plastoquinon-Pool Elektronen passieren den Cytochrom-b6f-Komplex →
◦ Komplex transportiert die Protonen und Elektronen von der Stromaseite zur luminalen Seite der Thylakoidmembran
◦ Protonentranslokation erfolgt durch Q Zyklus, in dem Plastoquinon als (H+ + e-) Träger fungiert e- → wird über Rieske-FeS an Plastocyanin weitergegeben
Was passiert bem Q-Zyklus?
2x werden Plastochinone durch den Cytochrom b6f-Komplex oxidiert
- dadurch Elektronentransport und Protonentransfer
- 2 Bindungsstellen für Plastochinon
- durch Q-Zyklus werden 4 Protonen in 2 Turnover eines PQH2 gepump
Was ist Plastocyanin?
- Kleines Cu-haltiges Protein
- H2O löslich und frei beweglich
- Im Lumen
- Transferiert Elektronen von Cyt b6f zum PSI.
Was ist das Reaktionsschema des PSI?
◦ PS I absorbiert Photonen
◦ Ladungstrennung an P700
◦ P700* überträgt energierecihes Elektron auf A0 (und wird von Elektron aus Plastocyanin wieder reduziert)
◦ schnelle Elektronenweitergabe zu A1 von dort langsamer zu FA & FB →
◦ reduzieren Ferrodoxin Ferredoxin-NADP+ -Oxidoreduktase bildet Reduktionsäquivalent NADPH + H+ → offener Elektronentransport mit terminalen Akzeptor
◦ H2O + NADP+ O2 + NADPH + H+
Was lässt sich zum zyklischen Elektronentransport sagen?
einige Elektronen können vom PS I durch Ferredoxin (Fd) über den Cytochrom-Komplex & Plastocyanin (PC) zu den Chlorophyllen des Reaktionszentrum zurück befördert werden
- erhöht Photophosphorylierungsrate, jedoch ohne NADPH zu erzeugen → keine Reduktionsäquivalente gebildet
- Ziel: erfolgt zusätzlicher Transport von Protonen in das Thylakoidlumen → Protonengradient zw. Thylakoidinnenraum (Lumen) und -außenraum weiter vergrößert → mehr ATP kann entstehen
- Zwei partiell redundante Wege für den Elektronenfluss: jeweils über Ferredoxin und
◦ den NADH-Dehydogenase (NDH)-abhängigen Weg oder
◦ die Proteine PGR5 und PGRL1 (Fd-Q-Reduktase) → dann PQ zu dem Cyt-b6f-Komplex
Wie funktioniert die chemiosmotische ATP-Synthese?
Protonen im Lumen: durch die Wasseroxidation und den Membrantransfer der Plastochinone
- NADP+ wird mit Protonen auf Stromaseite reduziert
- Protonengradient treibt ATP-Synthase an protonenmotorische Kraft: 3 Protonen ≈ 1ATP
- Rotation des F0-Komplexes treibt ATP-Synthese an
