Photosynthese. Pflanzen nied. Eukaryoten (Rotalgen) Prokaryoten (Cyanobakterien) Cyanobakterium Anabaena. Abb. aus Stryer (5th Ed.

Transkript

1 Photosynthese Pflanzen nied. Eukaryoten (Rotalgen) Prokaryoten (Cyanobakterien) Cyanobakterium Anabaena

2 Chloroplasten

3 Photosynthese Licht CO 2 + H 2 O (CH 2 O) + O 2 Licht Lichtreaktion: 2 H 2 O O H e - Dunkelreaktion: 4 H e - + CO 2 (CH 2 O) + H 2 O

4 Die Lichtreaktion

5 Lichtabsorption

6 Lichtabsorption Licht Grundzustand Angeregter Zustand

7 Lichtinduzierte Ladungstrennung

8 Photosynthetische Reaktionszentrum von Rhodopseudomonas viridis R. Huber J. Deisenhofer H. Michel Nobelpreis für Chemie, 1988

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10 O 2 -bildende Photosynthese Fd-NADP- Reduktase Ferredoxin Plastocyanin

11 Photosystem II Licht 2 Q + 2 H 2 O O QH 2 Q : Plastochinon

12 Plastochinon (oxidierte Form, Q) Plastochinol (reduzierte Form, QH 2 )

13 Elektronenfluß im Photosystem II

14 Warum Mangan?

15 4 Photonen werden für die Erzeugung von 1 O 2 benötigt

16 Photosystem II erzeugt einen Protonengradienten an der Thylakoidmembran

17 Der Cytochrom bf Komplex verbindet Photosystem I und II

18 Plastocyanin transportiert Elektronen vom Cytochrom bf Komplex zum Photosystem I

19 Photosystem I

20 Elektronenfluß im Photosystem I

21 Ferredoxin transportiert Elektronen vom Photosystem I zur Ferredoxin-NADP + - Reduktase

22 Z-Schema der Photosynthese

23 Jagendorf s Experiment (1966) Protonengradient dient der ATP-Synthese

24 Absorption von 8 10 Photonen führt zur Bildung von O NADPH + 3 ATP

25 Vergleich von Photosynthese und Oxidativer Phosphorylierung

26 Lichtsammelkomplexe (LHC)

27 LHCs enthalten Chlorophyll b und Carotinoide

28 Energietransfer vom LHC zum Photosystem

29 Phycobilisomen (Cyanobakterien und Rotalgen) APC PE: Phycoerythrin PC: Phycocyanin APC: Allophycocyanin

30 Chromophore der Phycobiliproteine: Phycocyanin und Phycoerythrin

31 Die Struktur der Phycobiliproteine ähnelt den Globinen APC Monomer (α) APC Trimer (α 3 β 3 )

32 Baktierielle Photosynthese

33 Die Dunkelreaktion (Calvin Cyclus) Stufe 3: Regeneration Stufe 1: CO 2 Fixierung Stufe 2: Reduktion Glycerinaldehyd- 3-phosphat

34 Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase (Rubisco) katalysiert die CO 2 Fixierung 3-Phosphoglycerat Ribulose-1,5- bisphophat Endiol- Zwischenprodukt 2 -Carboxy-3-keto- D-arabinitol- 1,5-bisphosphat Hydratisiertes Zwischenprodukt 3-Phosphoglycerat

35 Rubisco (ca. 550 kda) 8 L Untereinheiten (55 kda) 8 S Untereinheiten (18 kda)

36 Stufe 2: Reduktion Bildung von Fructose-1,6-bisphosphat aus zwei Molekülen 3-Phosphoglycerat

37 Stufe 3 (Regeneration von Ribulose-1,5-bisphosphat) Transketolase

38 Stufe 3 (Regeneration von Ribulose-1,5-bisphosphat) Aldolase -

39 Entstehung der C 5 -Kohlenhydrate Fructose- 6-phosphat Glycerinaldehyd- 3-phosphat Erythrose- 4-phosphat Xylulose- 5-phosphat

40 Erythrose- 4-phosphat Dihydroxyacetonphosphat Sedoheptulose- 1,7-bisphosphat Sedoheptulose- 7-phosphat

41 Sedoheptulose- 7-phosphat Glycerinaldehyd- 3-phosphat Ribose- 5-phosphat Xylulose- 5-phosphat

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43 Ribose-5-phosphat Ribulose- 5-phosphat Ribulose- 1,5-bisphosphat Xylulose-5-phosphat

44 Zusammenfassung Regeneration von Ribulose-1,5-bisphosphat Fructose-6-phosphat + 2 Glycerinaldehyd-3-phosphat + Dihydroxyacetonphopshat 3 ATP 3 ADP 3 Ribulose-1,5-bisphosphat

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