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Lichtsammelkomplexe

Fotosynthese / Primärreaktion der Fotosynthese

Lichtenergie wird im Chloroplasten „geerntet“ (= light harvesting complex). Licht kann als Energie in Form von kleinsten Teilchen (Lichtquanten oder Photonen) verstanden werden. Die Stärke der Lichtenergie hängt von der Wellenlänge des Lichts ab: je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher!

Methode: Merkhilfe: Sonnenbrandgefahr besteht v.a. bei kurzwelligem, also energiereicherem UV-Licht. Das sogenannte UV-B-Licht besitzt eine Wellenlänge von 280–315 nm. Das langwelligere UV-A-Licht wird dem Wellenlängenbereich von 315–380 nm zugeordnet.

Aufnahme der Lichtenergie

Die Energiequelle Licht muss von den Pflanzen aufgenommen werden. Dies geschieht durch den physikalischen Vorgang der Absorption. Farbstoffe wie Chlorophyll übernehmen dieses „Einfangen der Lichtquanten" in sogenannten Lichtsammelkomplexen.

Die Pigmente der Lichtsammelkomplexe werden oft als Antennenpigmente bezeichnet. Dazu zählen:

  • Chlorophylle
  • Carotinoide
  • Xantophylle
  • Luteine
  • Phaeophytin
Lichtsammelkomplex
 Lichtsammelkomplex

Die Pigmente des Lichtsammelkomplexes nehmen die Energie des einfallenden Lichts in Form von Lichtquanten auf und leiten sie an das Reaktionszentrum (oder Fotosystem) weiter.

Damit beginnen bereits die Vorgänge der Lichtreaktion!

Im Reaktionszentrum (= Fotosystem) wird ein Chlorophyllmolekül angeregt und gibt dabei Elektronen an einen Elektronenakzeptor auf der Thylakoidmembran ab. Der Lichtsammelkomplex ist um das Reaktionszentrum herum in der Thylakoidmembran eingelagert.

Absorptions- und Wirkungsspektrum

Blattfarbstoffe im Chloroplasten: Chlorophyll a und b; Carotinoide, Xanthophylle

Absorptionsoptimum von

  • Chlorophyll a: 430 nm/660 nm
  • Chlorophyll b: 450 nm/640 nm
  • Carotinoide:440–550 nm

Absorptionsspektrum:

Strahlt man Licht spezifischer Wellenlängen (200–700 nm) auf ein Pigment oder eine Farbstofflösung/Proteinlösung, erhält man einen deutlich sichtbaren Bereich, in dem dieser Stoff Licht aufnimmt (Absorption). Chlorophyll absorbiert Licht v.a. im roten (600–700 nm) und blauen Bereich (400–500 nm). Es reflektiert grünes Licht.

Absorption kann mit einem Photometer gemessen werden.

Absorptionsspektrum von Chlorphyll a und b. Maxima sind bei 430/490 sowie 650/680nm zu finden. Der Bereich von 500 bis 650 nm wird nicht absorbiert.
Absorptionsspektrum von Chlorophyll a und b. Maxima sind bei 430/490 sowie 650/680nm zu finden. Der Bereich von 500 bis 650 nm wird nicht absorbiert.
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Stoffwechsel

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

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  • Grundlagen des Stoffwechsels
    • Einleitung zu Grundlagen des Stoffwechsels
    • Grundlagen des Stoffwechsels (Allgemein)
    • Energieumwandlung
      • Einleitung zu Energieumwandlung
      • Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Einleitung zu Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Wasser - das Lebenselexier
        • Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Einleitung zu Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Charakteristischen Reaktionen
      • Zellen und Organellen des Stoffwechsels
    • Fließgleichgewicht und Regulation des Stoffwechsels
    • Stoffwechselregulation
  • Prozesse zur ATP-Gewinnung
    • Einleitung zu Prozesse zur ATP-Gewinnung
    • Enzymatik - Grundlage: Proteinwissen generell
      • Einleitung zu Enzymatik - Grundlage: Proteinwissen generell
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      • Eigenschaften der Enzyme
        • Einleitung zu Eigenschaften der Enzyme
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          • Schwermetalle und Enzymaktivität
      • Einfluss von Hitze auf Enzyme - Ein Experiment
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  • Fotosynthese
    • Einleitung zu Fotosynthese
    • Ort der Fotosynthese
      • Einleitung zu Ort der Fotosynthese
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      • Einleitung zu Fotosynthese und Ökologie
      • Abhängigkeit der Fotosyntheserate von Außenfaktoren
        • Einleitung zu Abhängigkeit der Fotosyntheserate von Außenfaktoren
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      • Fotosynthesevarianten: Anpassung an die Umwelt
      • CAM-Pflanzen
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      • Fotosyntheseprodukte der Pflanze -> Bedeutung und Speicherung
      • Zusammenfassung: Fotosynthese
    • Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
      • Einleitung zu Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
      • autotrophe Assimilation am Beispiel nitrifizierender Bakterien
  • Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?
    • Einleitung zu Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?
    • Verdauung und Resorption - Verdauungssystem
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    • Verdauung und Resorption - Proteine und Kohlenhydrate
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      • Einleitung zu Zellatmung: Abhängigkeit von inneren und äußeren Faktoren
      • Energiebilanz und Regulation der Atmung
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    • Pyruvat als Scheitelpunkt: mit oder ohne Sauerstoff?
      • Einleitung zu Pyruvat als Scheitelpunkt: mit oder ohne Sauerstoff?
      • Milchsäuregärung
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    • Zusammenfassung: Zellatmung
      • Einleitung zu Zusammenfassung: Zellatmung
      • Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei diesen ATP-produzuierenden Prozessen
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