Lexikon
Photosynthẹse
[griechisch]
FotosynthesePhotosynthese (Schema)
Photosynthese (Schema)
Schema eines Chloroplasten mit Chlorophyll enthaltenden Thylakoiden (grün). Zur Durchführung der Photosynthese benötigen die Chloroplasten Licht, Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2). Daraus werden Zucker (Glucose) und Sauerstoff(O2) gebildet (orange = Fettspeicher, blau = Matrix).
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Bedeutung
Der aus vielen Teilschritten bestehende äußerst komplexe Vorgang der Photosynthese ist die wichtigste Stoffwechselleistung vor allem der Pflanzen, die hierdurch unmittelbar oder mittelbar die Nahrungsgrundlage für alle übrigen Organismen erzeugen. Da hierbei als Nebenprodukt Sauerstoff entsteht, der in die Atmosphäre abgegeben wird, ist die Photosynthese auch von entscheidender Bedeutung für den Erhalt des Sauerstoffanteils in der Erdatmosphäre.
Ablauf
Bei der Photosynthese lassen sich eine Lichtreaktion und eine Dunkelreaktion unterscheiden. Die Lichtreaktion findet in den Chloroplasten (Plastiden) der Pflanzenzellen statt. In ihnen befindet sich ein System von Thylakoidmembranen, das die verschiedenen Photosynthesepigmente enthält. Das wichtigste ist der grüne Farbstoff Chlorophyll, daneben existieren Carotinoide u. a. Sie fangen Lichtenergie ein und werden daher auch Antennenpigmente genannt. Durch die eingefangene Lichtenergie werden Chlorophyllmoleküle angeregt, Elektronen abzugeben, die über Elektronentransportketten weitergegeben und zum Aufbau des Reduktionsmittels NADPH (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat) genutzt werden. Dabei wird Energie frei, die durch die Bildung von ATP (Adenosintriphosphat) chemisch gebunden wird. Die im Chlorophyll fehlenden Elektronen werden durch die Spaltung von Wasser in Elektronen, Protonen und Sauerstoff (Photolyse) ersetzt.
In der Dunkelreaktion wird diese Energie in Form von ATP dazu verwendet, um aus dem aufgenommenen anorganischen Kohlendioxid über mehrere Zwischenschritte energiereiche organische Glucose aufzubauen, die entweder für Stoffwechselleistungen dient oder in Form von Stärke gespeichert wird. Die Bilanzgleichung der Photosynthese lautet:
6 CO2 (Kohlendioxid) + 6 H2O (Wasser) + Lichtenergie → C6H12O6 (Glucose) + 6 O2 (Sauerstoff).
Auch bei anderen Prozessen, die in der Pflanze ablaufen, wird das in der Photosynthese gebildete ATP als Energieüberträger benötigt, etwa um den aktiven Stofftransport in Pflanzen zu ermöglichen.
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