Lichtgetriebener Elektronentransport in

der Thylakoidmembranführt zu PMK

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PMF enstehtan drei Punkten

•Wasserspaltung im Lumen

•Transport von Protonen vom Strom

azum Lumen

durch Plastochinon

•Aufnahme eines Protons im

Strom

abei der

Reduktion von N

ADP�

Z-Schema der Photosynthese

Ergebnis der Lichtreaktion

•Sauerstoff

•NA

DPH

•PM

F, wird zur Synthese von A

TP genutzt

•ATP und NAD

PH werden gebraucht, um

CO

� zu

fixieren und zu reduzieren (Dunkelreaktion)

Photosystem

II

Phaeophytin

•Pha

eophyt

inbest

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Chlor

ophyll

aus ein

em

Ringsy

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jugiert

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Ion.

Plastochinon

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Lichtgetriebener Elektronentransport in

der Thylakoidmembranführt zu PMK

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Cytochrom

•Da

s zent

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peder

Cy

tochro

mekan

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ktrone

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und

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Fe

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Plastocyanin

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Pla

stocya

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ktrone

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und

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Cu

�

Elektronentransport in der

Thylakoidmembran

Welch

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Komp

onente

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hlorop

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ktrone

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Elektronentransportkette

•Elektronen werden in der M

embran durch drei

Komplexe transportiert:

–H

B O–P

hotosy

stem I

I–P

lastoc

hinon

–Cyto

chrom

bC f Ko

mplex

–Plas

tocyan

in–P

hotosy

stem I

–NAD

PH

Photosystem

II

Der M

n-Komplex

•Problem:für die Entstehung von O

D braucht man 2

Wasserm

oleküle, die 4 Elektronen und 4 Protonen

abgeben. Chlorophyll im Reaktionszentrum nim

mt

aber immer nur ein Elektron auf.

•Lösung:Mn-Komplex nimmt 4 Elektronen auf und

gibt diese sukzessive an Chlorophyll im

Reaktionszentrum ab.

Elektronentransport am

TyrZ

E

F

1GHG

IJKL MNOP KQKROSPP

ITUVHQ

WIUUHQURIPXTJY

Z

[\

UHOQ]TQ̂PH_̀Y

ab`JKUcTQHQHUXH`JHU

dQKXH` JU

PMK in Chloroplastenund

Mitochondrien

Hohe

Proton

enkonz

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on im

Interm

embra

nraum

, bzw.

im Lu

men.

Niedri

ge Pro

tonenk

on-zen

tration

in der M

atrix

bzw. im

Strom

a.AT

P-Synt

hese:

Oxida

tivePho

sphory

lierung

Photop

hospho

rylieru

ng

Der elektrochemische Gradient

∆µ= ∆E + ∆c

•In Mitochondrien ist die Energie zum Großteil im

elektrischen Potential gespeichert.

•In Chloroplasten

ist die Energie zum Großteil im

chemischen Potential gespeichertef

ghih j

klmnih j

olhkpnqrkmgrkilsgtuh lq

Antennenpigm

ente

•Nur das Chlorophyllpaar im Reaktionszentrumist so

positioniert, dass es Elektronen an die

Elektronentransportkette abgeben kann.

•Chlorophylle der Antennen dienen als „Lichtfänger“,

die die Energie dem Chlorophyll im

Reaktionszentrum zuleiten.

Energietransfer

•von

den C

hlorop

hyllen

der

Anten

nen zu

m Chlo

rophyl

l im

Reakt

ionsze

ntrum

Energiefallen

•An

geregt

e Chlo

rophyl

le im

Reakt

ionsze

ntrum

könne

n die

Energ

ie nich

t wied

er auf

die Ch

loroph

ylle de

r An

tennen

übertr

agen.

•Die

absor

bierte

Energ

ie wir

d zur

Anreg

ung de

s Ele

ktrons

benut

zt. •

Das E

lektro

n wird

auf

Phaeop

hytinü

bertrag

en.

Resonanztransfer

Photosystem

e

Schicksal der Energie eines angeregten

Elektrons

•im

Reakt

ionsze

ntrum

:

vwsnkgxlsqlgnkmlslmilk

yz l{isfkgnrx|unlfeu}ihk

•In d

en An

tennen

v~lgfknk�lklsmhlisnkgxlsnrx

�lkntu�nsil�uz fsfeu}zz l

•In

Anten

nen un

d im

Reakt

ionsze

ntrum

v��s�l

v�z rfslg�lk�

Chlorophyllfluoreszenz

Welche Komponenten von Photosystem

II kennen Sie

–Kom

ponent

en der

Elekt

ronent

ranspo

rtkette

•M

angank

omple

x•T

yrZ•R

eaktion

szentr

um mi

t 2 Mo

leküle

n Chlo

rophyl

l a•P

haeoph

ytin•P

lastoc

hinon

�

–Ante

nnenpi

gment

e•C

a. 250

–400

Chlor

ophyllm

olekül

e (a un

d b)

•50 C

arotino

ide

Die „Grünlücke“

Carotinoideschließen die Grünlücke

Struktur der Carotinoide

•Ko

njugie

rte Do

ppelbin

dungen

ermögl

ichen

die An

regung

von

Elektr

onen z

wische

n 400

und 50

0 nm (

blauer

Bereic

h)

Vitam

in A und Retionol

•Die

meiste

n Tiere

spalte

n ein M

olekül

ß-Ca

rotini

n zwe

i Mo

leküle

Vitam

in A•

Durch

Oxida

tion de

r Alko

holgru

ppe zu

r Alde

hydgru

ppeent

steht R

etinal,

das es

sentiel

le Sehp

igment

.

•Bei der Um

wandlung der Energie von 4 „roten“

Photonen können 38% der Energie in Form

von

NADPH + H

� und A

TP gespeichert werden.

•Kann die Energie von 4 „blauen“ Photonen mit dem

gleichen Wirkungsgrad um

gewandelt werden?

Zyklischer Elektronentransport

•Herstellung einer PMK

zur ATP Gewinnung

Zyklischer Elektronentransport führt zur

PMF

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Schwefelpurpurbakterien •H¤ S

wird

zu Sch

wefel

oxidie

rt, der

in For

m von

Schwe

felküge

lchen

akkum

uliert.

•Die

Übertr

agung

der

Elekro

nenauf

NAD

¥ erfolg

t mit

Hilfe

der En

ergie d

es Pro

toneng

radien

ten (au

s dem

cyklis

chen

Elektr

onentr

anspor

t. •

Die Re

duktion

sequiv

alente

werde

n zur

Reduk

tion de

s Ko

hlendi

oxids

benötig

t.

Grüne Schwefelbakterien

•Elektronenlücke des Photosystems wird durch die

Elektronen des H

¦ S geschlossen.

•Da der Elektronensog des Schwefels nicht so stark ist

wie der des Sauerstoffs, wird nur ein Photosystem

benötigt, d.h. 2 Photonen reichen, um ein M

olekül

NAD

§ zu reduzieren.

•Nicht-zyklischer Elektronentransport

Photosynthese ohne

Sauerstoffentwicklung

•6 CO

¦ + 12 H

¦ O C

¨ H

©¦ O

¨ + 6 O

¦ + 6 H

¦ O

•6 CO

¦ + 12 H

¦ S C

¨ H

©¦ O¨ +

12 S+ 6 H

¦ O

•6 CO

¦ + 12 H

¦ X C

¨ H©¦ O¨ +

12 X+ 6 H

¦ O

Hill-R

eaktion

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