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Wohin gehen die 2 Elektronen und H⁺, wenn NADPH während des Calvin-Zyklus in NADP⁺ umgewandelt wird?

Wohin gehen die 2 Elektronen und H⁺, wenn NADPH während des Calvin-Zyklus in NADP⁺ umgewandelt wird?


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Ich habe mich gefragt, wo die 2 Elektronen und H+ gehen, wenn NADPH zu NADP wird+ während des Calvin-Zyklus? Ich weiß, dass während der lichtabhängigen Reaktion 2 Elektronen (aus Wasser) und H+ kombinieren mit NADP+ (aus dem Calvin-Zyklus), um NADPH zu bilden, aber nachdem NADPH verwendet und in NADP umgewandelt wurde+, woher kommen diese Elektronen und H+ gehen?


Eine vernünftige Informationsquelle über den Calvin-Zyklus ist Berg et al., aber für diese Reaktion sind die vollständigen Strukturen nicht gezeigt. Ich zeige sie daher unten in einem eigenen Diagramm:

Ich habe die Wasserstoffatome eingefärbt, um zu zeigen, wohin sie bei der Reduktion des Phosphoglycerats (Säure) zu einem Aldehyd gehen. Sie können sich vorstellen, dass die beiden Elektronen verwendet werden, um die zusätzliche kovalente Bindung zu bilden.

(Das Hydrogenphosphat steht tatsächlich mit anderen Phosphatspezies im Gleichgewicht, dies ist jedoch für Ihre Frage nicht relevant und wird daher nicht gezeigt.)


Wie wird NADP+ bei der nicht-zyklischen Photophosphorylierung zu NADPH?

Ich weiß, dass NADP+ zu NADPH reduziert wird, aber was genau wird gespendet? Sind es zwei einzelne Elektronen (aus der Photolyse oder die Chlorophyllmoleküle) und ein Wasserstoffion (Proton)? Wenn dies der Fall ist, geben die NADPH-Moleküle während des Calvin-Zyklus dieselben zwei einzelnen Elektronen und Wasserstoffprotonen aus den lichtabhängigen Reaktionen ab, um wieder zu NADP+ zu werden? Vielen Dank

1 Antwort

NADPH wird als Endergebnis der Photolyse gebildet.

Erläuterung:

Die Energie der Photonen wird genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufzuspalten.

Die Wasserstoffionen #("H"^+)# werden von der Verbindung NADP aufgenommen, um NADPH zu bilden.

Der Sauerstoff wird als molekularer Sauerstoff #("O"_2)# ausgegeben.

Die Elektronen werden verwendet, um ADP (Adenosindiphosphat) in ATP (Adenosintriphosphat) umzuwandeln, indem eine Phosphatgruppe zu ADP hinzugefügt wird. Dieser Vorgang wird als Phosphorylierung (Addition von Phosphat) bezeichnet und da die Energie aus Photonen stammt, wird dieser Vorgang als Photophosphorylierung bezeichnet.

Ja, das gleiche NADPH spendet seinen Wasserstoff, um sich mit #"CO"_2# zu verbinden, um Glukose #("C"_6"H"_12"O"_6)# zu bilden, um wieder NADP zu werden.


Funktion von NADP

NADP + funktioniert zusammen mit vielen Enzymen, um die vielen Reaktionen in einer Zelle mit Energie zu versorgen. NADP + ist die verwendete Form von NADPH und muss reduziert mit mehr Elektronen und einem Wasserstoff. Dies geschieht typischerweise während der Photosynthese bei Pflanzen oder als Teil der Zuckerverdauung bei Tieren. Die Freisetzung von Energie aus den Zuckerbindungen oder die Zufuhr von Energie durch die Sonne ermöglicht es den Zellen dieser Organismen, Wasserstoff mit zwei Elektronen an NADP + zu binden, wodurch NADPH entsteht, das diese Energie, Elektronen und Wasserstoff zu einem neuen bewegen kann Reaktion innerhalb der Zelle.


Photosynthese in Prokaryoten

Die beiden Teile der Photosynthese – die lichtabhängigen Reaktionen und der Calvin-Zyklus – wurden beschrieben, wie sie in Chloroplasten ablaufen. Prokaryonten wie Cyanobakterien fehlen jedoch membrangebundene Organellen. Prokaryotische photosynthetische autotrophe Organismen haben Einfaltungen der Plasmamembran für die Anheftung von Chlorophyll und die Photosynthese (Abbildung 4). Hier können Organismen wie Cyanobakterien Photosynthese betreiben.

Abbildung 4. Ein photosynthetischer Prokaryont hat eingefaltete Bereiche der Plasmamembran, die wie Thylakoide funktionieren. Diese sind zwar nicht in einer Organelle wie einem Chloroplasten enthalten, aber alle notwendigen Komponenten sind vorhanden, um die Photosynthese durchzuführen. (Credit: Maßstabsbalkendaten von Matt Russell)


Erzeugung eines Energieträgers: ATP

Bei den lichtabhängigen Reaktionen wird die vom Sonnenlicht absorbierte Energie von zwei Arten von Energieträgermolekülen gespeichert: ATP und NADPH. Die Energie, die diese Moleküle tragen, wird in einer Bindung gespeichert, die ein einzelnes Atom an das Molekül hält. Für ATP ist es ein Phosphatatom und für NADPH ist es ein Wasserstoffatom. NADH wird weiter in Bezug auf die Zellatmung diskutiert, die im Mitochondrium stattfindet, wo es Energie aus dem Zitronensäurezyklus zur Elektronentransportkette transportiert. Wenn diese Moleküle Energie in den Calvin-Zyklus abgeben, verlieren sie jeweils Atome und werden zu den niederenergetischen Molekülen ADP und NADP + .

Die Ansammlung von Wasserstoffionen im Thylakoidraum bildet einen elektrochemischen Gradienten aufgrund der unterschiedlichen Konzentration der Protonen (H + ) und der unterschiedlichen Ladungen über die Membran, die sie erzeugen. Diese potentielle Energie wird durch Chemiosmose, die Bewegung von Wasserstoffionen entlang ihres elektrochemischen Gradienten durch das Transmembranenzym ATP-Synthase, wie im Mitochondrium, als chemische Energie in ATP gewonnen und gespeichert.

Die Wasserstoffionen werden durch die Thylakoidmembran durch einen eingebetteten Proteinkomplex namens ATP-Synthase passieren gelassen. Das gleiche Protein erzeugte ATP aus ADP im Mitochondrium. Die durch den Wasserstoffionenstrom erzeugte Energie ermöglicht es der ATP-Synthase, ein drittes Phosphat an ADP zu binden, das in einem als Photophosphorylierung bezeichneten Prozess ein ATP-Molekül bildet. Der Fluss von Wasserstoffionen durch die ATP-Synthase wird Chemiosmose genannt, da sich die Ionen von einem Bereich hoher zu niedriger Konzentration durch eine semipermeable Struktur bewegen.


Wie wird NADP bei der lichtabhängigen Reaktion zu NADPH reduziert?

Oder sind es sowohl die Elektronen aus der e-Transportkette als auch die Protonen aus der Photolyse von Wasser.


In einer Prüfungsfrage heißt es, beschreiben Sie, wie NADP bei der lichtabhängigen Reaktion reduziert wird.

Es wird durch Elektronen aus der Photolyse von Wasser reduziert.

Nicht das, was Sie suchen? Versuchen Sie&hellip

Ja, es sind sowohl die Elektronen aus der Elektronentransportkette, die den Großteil ihrer Energie für die ATP-Synthese verloren haben, als auch das Wasserstoffion (H^+) aus der Photolyse von Wasser, das sich an das NADP zu reduziertem NADP . bindet

(Originalpost von James A)
Sind es die Protonen aus der Photolyse von Wasser?

Oder sind es sowohl die Elektronen aus der e-Transportkette als auch die Protonen aus der Photolyse von Wasser.


In einer Prüfungsfrage heißt es, beschreiben Sie, wie NADP bei der lichtabhängigen Reaktion reduziert wird.

Es wird durch Elektronen aus der Photolyse von Wasser reduziert.

aber es wird durch Elektronen reduziert.

NADP wird als der letzte Elektronenakzeptor bei der Photophosphorylierung definiert. Die 2 bei der Photolyse von Wasser erzeugten Elektronen ersetzen die 2 im Photosystem 2 verlorenen Elektronen und werden verwendet, um NADP . zu reduzieren

Ich dachte, ich stelle lieber hier eine Frage, anstatt einen neuen Thread zu eröffnen:

Ist reduziertes NADP dasselbe wie NADPH? Mein (Aqa-)Lehrplan spricht von reduziertem NADP, ich habe jedoch immer den Begriff NADPH verwendet. Wird dies von meinen Prüfern anstelle des reduzierten NADP akzeptiert?

Und was die alte ursprüngliche OP-Frage angeht. Nach meinem Verständnis ist NADP selbst positiv mit einer Ladung von +1. Wenn Sonnenlicht Elektronen aus Chloroplasten freisetzt, wird ein Elektronenpaar von einem NADP-Molekül aufgenommen, wodurch es eine Ladung von -1 erhält. Es nimmt daher ein Proton auf und wird zu NADPH. (die Protonen sind bei der Photolyse von Wasser entstanden) Die bei der Photolyse von Wasser erzeugten Elektronen ersetzen die von den Chloroplasten angeregten Elektronen und ermöglichen so den Fortgang des Prozesses.


Wie die lichtabhängigen Reaktionen funktionieren

Der Gesamtzweck der lichtabhängigen Reaktionen besteht darin, Sonnenenergie in chemische Energie in Form von NADPH und ATP umzuwandeln. Diese chemische Energie wird vom Calvin-Zyklus verwendet, um den Zusammenbau von Zuckermolekülen voranzutreiben.

Die lichtabhängigen Reaktionen beginnen in einer Gruppierung von Pigmentmolekülen und Proteinen namens a Fotosystem. Es gibt zwei Photosysteme (Photosystem I und II), die in den Membranen von Thylakoiden existieren. Beide Photosysteme haben die gleiche Grundstruktur: Eine Reihe von Antennenproteinen, an die Chlorophyllmoleküle gebunden sind, umgeben das Reaktionszentrum, in dem die Photochemie stattfindet. Jedes Photosystem wird vom Lichtsammelkomplex bedient, der Energie aus dem Sonnenlicht an das Reaktionszentrum weiterleitet. Es besteht aus mehreren Antennenproteinen, die eine Mischung aus 300–400 Chlorophyll . enthalten ein und B Moleküle sowie andere Pigmente wie Carotinoide. Ein Photon der Lichtenergie wandert, bis es ein Chlorophyll-Pigmentmolekül erreicht. Das Photon bewirkt, dass ein Elektron im Chlorophyll „angeregt“ wird. Die dem Elektron zugeführte Energie ermöglicht es ihm, sich von einem Atom des Chlorophyllmoleküls zu lösen. Chlorophyll soll daher ein Elektron „spenden“ (Abbildung 1).Die Aufnahme eines einzelnen Photon oder eine bestimmte Menge oder ein „Paket“ von Licht durch eines der Chlorophylle bringt dieses Molekül in einen angeregten Zustand. Kurz gesagt, die Lichtenergie wurde jetzt von biologischen Molekülen eingefangen, aber noch nicht in nützlicher Form gespeichert. Die Energie wird von Chlorophyll auf Chlorophyll übertragen, bis sie schließlich (nach etwa einer Millionstel Sekunde) an das Reaktionszentrum abgegeben wird. Bis zu diesem Zeitpunkt wurde nur Energie zwischen Molekülen übertragen, keine Elektronen.

Um das Elektron im Chlorophyll zu ersetzen, wird ein Wassermolekül gespalten. Diese Aufspaltung setzt zwei Elektronen frei und führt zur Bildung von Sauerstoff (O2) und 2 Wasserstoffionen (H + ) im Thylakoidraum. Durch den Ersatz des Elektrons kann Chlorophyll auf ein anderes Photon reagieren. Die als Nebenprodukte entstehenden Sauerstoffmoleküle verlassen das Blatt durch die Spaltöffnungen und finden ihren Weg in die Umgebung. Bei den restlichen lichtabhängigen Reaktionen spielen die Wasserstoffionen eine entscheidende Rolle.

Abbildung 1 Lichtenergie wird von einem Chlorophyllmolekül absorbiert und über einen Weg an andere Chlorophyllmoleküle weitergegeben. Die Energie gipfelt in einem Chlorophyllmolekül, das sich im Reaktionszentrum befindet. Die Energie „regt“ eines seiner Elektronen so weit an, dass es das Molekül verlässt und auf einen nahegelegenen Primärelektronenakzeptor übertragen wird. Ein Wassermolekül spaltet sich, um ein Elektron freizusetzen, das benötigt wird, um das gespendete zu ersetzen. Auch bei der Wasserspaltung entstehen Sauerstoff- und Wasserstoffionen.

Denken Sie daran, dass der Zweck der lichtabhängigen Reaktionen darin besteht, Sonnenenergie in chemische Träger (NADPH und ATP) umzuwandeln, die im Calvin-Zyklus verwendet werden. In Eukaryoten und einigen Prokaryoten existieren zwei Photosysteme. Der erste heißt Fotosystem II (PSII), die eher nach der Reihenfolge ihrer Entdeckung als nach der Reihenfolge der Funktion benannt wurde. Nachdem ein Photon auf das Reaktionszentrum des Photosystems II (PSII) trifft, wird die Energie des Sonnenlichts verwendet, um Elektronen aus dem Wasser zu extrahieren. Die Elektronen wandern durch die Chloroplasten-Elektronentransportkette zum Photosystem I (PSI), das NADP+ zu NADPH reduziert (Figur 3). Während das Elektron entlang der Elektronentransportkette strömt, treibt die Energie des Elektrons Protonenpumpen in der Membran an, die aktiv Wasserstoffionen entgegen ihrem Konzentrationsgradienten aus dem Stroma in den Thylakoidraum bewegen. Die Elektronentransportkette bewegt Protonen durch die Thylakoidmembran in das Lumen (den Raum innerhalb der Thylakoidscheibe). Gleichzeitig fügt die Wasserspaltung dem Lumen zusätzliche Protonen hinzu und die Reduktion von NADPH entfernt Protonen aus dem Stroma (dem Raum außerhalb der Thylakoide). Das Nettoergebnis ist eine hohe Protonenkonzentration (H+) im Thylakoidlumen und eine niedrige Protonenkonzentration im Stroma. Die ATP-Synthase nutzt diesen elektrochemischen Gradienten zur Herstellung von ATP, genau wie bei der Zellatmung. Beachten Sie, dass eine hohe Protonenkonzentration einen sauren pH-Wert bedeutet, sodass das Thylakoidlumen einen viel saureren (niedrigeren) pH-Wert hat als das Stroma.

Dieser ganze Vorgang ist ganz analog zu dem Vorgang, der während der Zellatmung in den Mitochondrien abläuft. Denken Sie daran, dass während der CR die von NADH und FADH2 getragene Energie verwendet wird, um Protonen durch die innere Mitochondrienmembran und in den Zwischenmembranraum zu pumpen, wodurch ein elektrochemischer Protonengradient entsteht. Dieser Gradient wird verwendet, um die oxidative Phosphorylierung durch ATP-Synthase anzutreiben, um ATP zu erzeugen.

Figur 3 Energie aus Licht wird von der Chloroplasten-Elektronentransportkette verwendet, um Protonen durch die Thylakoidmembran in das Lumen des Thylakoids zu pumpen. Dadurch entsteht ein Protonengradient, der von der ATP-Synthase als Energiequelle genutzt wird.


DER CALVIN-ZYKLUS

Der Calvin-Zyklus erfolgt in drei Hauptteilen: Fixierung, Reduktion und Regeneration. Während der Fixierung katalysiert ein RuBisCoenzym eine Reaktion zwischen 3 CO2 Moleküle und drei Ribulosebiphosphat (RuBP) Moleküle. Dabei entstehen sechs Moleküle 3-Phosphoglycerinsäure (3-PGA). Der Zyklus wird dreimal abgeschlossen, wobei jeweils ein RuBP und ein CO2 Molekül interagieren. Dies wird als Kohlenstofffixierung bezeichnet. Während der Reduktion werden das in der ersten Stufe der Photosynthese gebildete ATP und NADPH verwendet, um das 3-PGA in Glycerinaldehyd-3-phosphat (PGAL) umzuwandeln. ATP wird bei dieser Reaktion wieder in ADP umgewandelt und NADPH wird wieder in NADP + umgewandelt. Diese Produkte werden in der ersten Phase der Photosynthese – der lichtabhängigen Phase – recycelt. Während der Regeneration wird PGAL exportiert, um Nahrungsmittel wie Kohlenhydrate herzustellen. Dies geschieht im Verhältnis 1:5: Bei jeder Umdrehung des Calvin-Zyklus entstehen zwei PGAL-Moleküle. Da es drei Zyklen braucht, um alle RuBP-Moleküle zu verwenden, werden sechs PGAL-Moleküle erzeugt. Einer wird exportiert, während fünf zur Regeneration von RuBP verwendet werden. Das eine ausgeschiedene PGAL sammelt sich im Zytosol. Sobald sich mehrere angesammelt haben, reagieren PGAL-Moleküle zu Zucker in Form von Sechs-Kohlenstoff-Phosphaten, die wiederum zu Saccharose reagieren.

Im Bild unten ist die Wechselwirkung zwischen den lichtabhängigen und lichtunabhängigen Reaktionen dargestellt. Die Produkte der Lichtreaktionen, die im Calvin-Zyklus verwendet werden, sind ebenso zu sehen wie die Produkte des Calvin-Zyklus, die dann in den Lichtreaktionen wiederverwendet werden.

Abbildung 2: Die Wechselwirkung zwischen den lichtabhängigen und -unabhängigen Teilen der Photosynthese.

Elektronenfluss durch Photosysteme I und II

Sonnenlicht wird von photosynthetischen Pigmenten absorbiert, von denen die in Pflanzen am häufigsten vorkommenden Chlorophylle sind. Die Absorption von Licht regt ein Elektron in einen höheren Energiezustand an und wandelt so die Energie des Sonnenlichts in potentielle chemische Energie um. Die photosynthetischen Pigmente sind organisiert in Fotozentren in der Thylakoidmembran, die jeweils Hunderte von Pigmentmolekülen enthalten (Abb. 10.20). Die vielen Pigmentmoleküle in jedem Photozentrum fungieren als Antennen, um Licht zu absorbieren und die Energie ihrer angeregten Elektronen auf ein Chlorophyllmolekül zu übertragen, das als Reaktionszentrum dient. Das Reaktionszentrum Chlorophyll überträgt dann sein energiereiches Elektron auf ein Akzeptormolekül in einer Elektronentransportkette. Hochenergetische Elektronen werden dann durch eine Reihe von Membranträgern übertragen, die an die Synthese von ATP und NADPH gekoppelt sind.

Abbildung 10.20

Organisation eines Fotozentrums. Jedes Photozentrum besteht aus Hunderten von Antennenpigmentmolekülen, die Photonen absorbieren und Energie auf ein Reaktionszentrum Chlorophyll übertragen. Das Reaktionszentrum Chlorophyll überträgt dann sein angeregtes Elektron auf einen Akzeptor (mehr. )

Das am besten charakterisierte photosynthetische Reaktionszentrum ist das des Bakteriums Rhodopseudomonas viridis, dessen Struktur 1985 von Johann Deisenhofer, Hartmut Michel, Robert Huber und ihren Kollegen bestimmt wurde (Abbildung 10.21). Das Reaktionszentrum besteht aus drei Transmembranpolypeptiden, die an a . gebunden sind C-Typ Cytochrom auf der Außenseite der Membran. Die Energie aus dem Sonnenlicht wird von einem Paar Chlorophyllmoleküle eingefangen, das als das spezielle Paar bekannt ist. Elektronen werden dann von dem speziellen Paar auf ein anderes Chlorophyllpaar und von dort auf andere prothetische Gruppen (Phäophytine und Chinone) übertragen. Von dort werden die Elektronen auf ein Cytochrom übertragen bc Komplex, in dem der Elektronentransport an die Erzeugung eines Protonengradienten gekoppelt ist. Die Elektronen werden dann auf das Reaktionszentrum Cytochrom übertragen und schließlich zum Chlorophyll-Spezialpaar zurückgegeben. Das Reaktionszentrum wandelt also die Energie des Sonnenlichts in hochenergetische Elektronen um, deren potentielle Energie vom Cytochrom in einen Protonengradienten umgewandelt wird bc Komplex.

Abbildung 10.21

Struktur eines photosynthetischen Reaktionszentrums. Das Reaktionszentrum von R. viridis besteht aus drei Transmembranproteinen (violett, blau und beige) und a C-Typ Cytochrom (grün). Chlorophylle und andere prothetische Gruppen sind gelb gefärbt. (Mit freundlicher Genehmigung (mehr.)

Die an den Lichtreaktionen der Photosynthese in Pflanzen beteiligten Proteine ​​sind in der Thylakoidmembran in fünf Komplexen organisiert (Abb. 10.22). Zwei dieser Komplexe sind Photosysteme (Fotosysteme I und II), in dem Licht absorbiert und auf die Chlorophylle des Reaktionszentrums übertragen wird. Hochenergetische Elektronen werden dann durch eine Reihe von Trägern in beiden Photosystemen und in einem dritten Proteinkomplex, dem Cytochrom bf Komplex. Wie in Mitochondrien sind diese Elektronentransfers an den Transfer von Protonen in das Thylakoidlumen gekoppelt, wodurch ein Protonengradient über die Thylakoidmembran aufgebaut wird. Die in diesem Protonengradienten gespeicherte Energie wird dann von einem vierten Proteinkomplex in der Thylakoidmembran, der ATP-Synthase, geerntet, die (wie das mitochondriale Enzym) den Protonenfluss durch die Membran zurück zur Synthese von ATP koppelt.

Abbildung 10.22

Elektronentransport und ATP-Synthese während der Photosynthese. Fünf Proteinkomplexe in der Thylakoidmembran wirken beim Elektronentransport und der Synthese von ATP und NADPH. Photonen werden von Komplexen von Pigmentmolekülen absorbiert, die mit Photosystemen verbunden sind (mehr.)

Ein wichtiger Unterschied zwischen dem Elektronentransport in Chloroplasten und dem in Mitochondrien besteht darin, dass die bei der Photosynthese aus dem Sonnenlicht gewonnene Energie nicht nur in ATP umgewandelt wird, sondern auch verwendet wird, um das für die anschließende Umwandlung von CO . benötigte NADPH zu erzeugen2 zu Kohlenhydraten. Dies wird durch die Verwendung von zwei unterschiedlichen Photosystemen bei den Lichtreaktionen der Photosynthese erreicht, eines zur Erzeugung von ATP und das andere zur Erzeugung von NADPH. Elektronen werden sequentiell zwischen den beiden Photosystemen übertragen, wobei Photosystem I zur Erzeugung von NADPH und Photosystem II zur Erzeugung von ATP dient.

Der Weg des Elektronenflusses beginnt am Photosystem II, das homolog zum photosynthetischen Reaktionszentrum von . ist R. viridis schon beschrieben. Beim Photosystem II wird jedoch die aus der Absorption von Photonen gewonnene Energie verwendet, um Wassermoleküle in molekularen Sauerstoff und Protonen aufzuspalten (siehe Abbildung 10.22). Diese Reaktion findet innerhalb des Thylakoidlumens statt, so dass die Freisetzung von Protonen aus H2O erzeugt einen Protonengradienten über die Thylakoidmembran. Die aus diesem Prozess gewonnenen hochenergetischen Elektronen werden durch eine Reihe von Trägern auf Plastochinon übertragen, einen fettlöslichen Träger, der dem Coenzym Q (Ubichinon) der Mitochondrien ähnelt. Plastochinon transportiert Elektronen vom Photosystem II zum Cytochrom bf Komplex, in dem Elektronen auf Plastocyanin übertragen und zusätzliche Protonen in das Thylakoidlumen gepumpt werden. Der Elektronentransport durch das Photosystem II ist somit an den Aufbau eines Protonengradienten gekoppelt, der die chemiosmotische Synthese von ATP antreibt.

Vom Photosystem II werden Elektronen durch Plastocyanin (ein peripheres Membranprotein) zum Photosystem I transportiert, wo die Absorption zusätzlicher Photonen wieder hochenergetische Elektronen erzeugt. Photosystem I fungiert jedoch nicht als Protonenpumpe, sondern nutzt diese hochenergetischen Elektronen, um NADP + zu NADPH zu reduzieren. Das Reaktionszentrum Chlorophyll des Photosystems I überträgt seine angeregten Elektronen durch eine Reihe von Trägern auf Ferrodoxin, ein kleines Protein auf der Stromaseite der Thylakoidmembran. Das Enzym NADP-Reduktase überträgt dann Elektronen von Ferrodoxin auf NADP + , wodurch NADPH entsteht. Der Durchgang von Elektronen durch die Photosysteme I und II erzeugt somit sowohl ATP als auch NADPH, die von den Calvin-Zyklus-Enzymen im Chloroplastenstroma zur Umwandlung von CO . verwendet werden2 zu Kohlenhydraten (siehe Abbildung 2.39).


Der Calvin-Zyklus: Leben aus dünner Luft bauen

Wie wird so etwas wie Luft zum Holz eines Baumes? Die Antwort liegt darin, was die Luft ausmacht.

Wie kann die einen Baum umgebende Luft in Baummaterial umgewandelt werden? Durch eine komplexe Reihe von Reaktionen, die den Kohlenstoff aus der Luft verwenden, um andere Materialien herzustellen. Bild von André Karwath.

Die Luft enthält verschiedene Elemente wie Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff. Diese Elemente bilden Moleküle wie Kohlendioxid (CO2). Kohlendioxid besteht aus einem Kohlenstoffatom und zwei Sauerstoffatomen. Pflanzen nehmen das Kohlenstoffatom aus Kohlendioxid auf und bauen daraus Zucker auf.

Dies geschieht mit dem Calvin-Zyklus. Der Calvin-Zyklus findet innerhalb der Chloroplasten statt, aber außerhalb der Thylakoide (wo ATP gebildet wurde). Das ATP und NADPH aus den lichtabhängigen Reaktionen werden im Calvin-Zyklus verwendet.

Teile des Calvin-Zyklus werden manchmal als lichtunabhängige Reaktionen bezeichnet. Aber lass dich nicht vom Namen täuschen. Diese Reaktionen erfordern Sonnenlicht, um zu funktionieren.

Das Protein RuBisCO hilft auch dabei, Kohlenstoff aus der Luft in Zucker umzuwandeln. RuBisCO arbeitet langsam, Pflanzen brauchen also viel davon. Tatsächlich ist RuBisCO das am häufigsten vorkommende Protein der Welt!

Die Produkte des Calvin-Zyklus werden zur Herstellung des Einfachzuckers Glukose verwendet. Glukose wird verwendet, um komplexere Zucker wie Stärke und Zellulose aufzubauen. Stärke speichert Energie für die Pflanze und Zellulose ist der Stoff, aus dem Pflanzen hergestellt werden.