Calvin-Zyklus im Dunkeln (Fotosynthese)?
Hallo,
ich bin gerade etwas verwirrt. Zuerst dachte ich, dass der Calvin-Zyklus nicht statt finden kann, da die Primär (Licht-) Reaktion nicht statt findet (also ohne Licht), somit fehlen das ATP und NADPH für die Sekundär Reaktion.
Die Fotosynthese findet zwar nicht statt, aber der Zyklus anscheinend schon, das hat auf jeden Fall etwas mit der Zellatmung zu tun, woher kommen jedoch die Ausgangsstoffe?
Geht meine Überlegung überhaupt in die richtige Richtung?
3 Antworten
Auch Pflanzen haben Mitochondrien in denen Glukose oxidativ abgebaut und ATP gebildet wird, NADPH wird z.B. im Pentosephosphatweg gebildet.
Ich muss mich korrigieren. Das ATP und NADPH für den Clavin-Zyklus stammen aus der Lichtreaktion, sie sind also direkt voneinander abhängig.
Ein Vorteil den Calvin-Zyklus nachts ablaufen zu lassen, ist z.B. dass für das CO2 die Spaltöffnungen aufgehen müssen und nachts ohne Sonneneinstrahlung die Transpiration sehr gering ist, so also der Wasserverlust vermindert wird.
Im Fall von CAM-Pflanzen findet zwar eine zeitliche Trennung der Reaktionen statt, sodass tagsüber Lichtreaktion stattfindet und nachts CO2 fixiert wird, der Calvinzyklus findet aber dennoch tagsüber statt, das fixierte CO2 wird inform von Apfelsäure gespeichert, um am nächsten Tag wieder in CO2 für den Calvinzyklus umgewandelt zu werden.
Für den Calvinzyklus (Dunkelreaktion) wird NADPH + ATP benötigt. Grundsätzlich können beide Stoffe über den Abbau von organischer Substanz (z.B. Glykolyse, Pentosephosphatweg,...) bereitgestellt werden, jedoch wäre es sinnlos, Biomasse abzubauen, um CO2 im Calvinzyklus fixieren zu können, da dieser ja für die Produktion der Biomasse da ist. Man würde quasi Zucker zu CO2 abbauen, um aus CO2 Zucker herszustellen, und das sogar noch unter Energieverbrauch! Zellen machen je nach Nährstoffangebot und zellulären Anforderungen immer nur Anabolismus (Biomasse Produktion) ODER Katabolismus (Biomasse Abbau).
Von daher ist der Calvinzyklus indirekt doch an die lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese gebunden und läuft (meines Wissens nach) nur tagsüber ab. Zellen sind (wegen chemischen Gleichgewichten etc.) zudem nicht in der Lage, tagsüber ATP und NADPH in so großen Mengen anzusammeln, dass sie nachts in signifikanter Menge Calvinzyklus betreiben.
Vielleicht verwirren dich die Begriffe Licht- und Dunkelreaktion der Photosynthese. Sie gehören eigentlich zur Wissenschaftsgeschichte, bzw. sind durch Schulbücher erhalten geblieben. Die sogenannte Dunkelreaktion (lichtunabhängige Reaktion) läuft nicht zwangsläufig im Dunklen ab, sie ist in ihrem Ablauf nur nicht an Licht gebunden, aber durchaus an die Produkte der lichtabhängigen Reaktion.
Bei CAM-Pflanzen gibt es eine zeitliche Entkopplung von lichtabhängiger und lichtunabhängiger Reaktion der Photosynthese. Agronom hat die Vorteile schon geschildert.
Hmm okay danke, davon habe ich schon einmal ansatzweise gehört, jedoch haben wir nur die Licht- und Dunkelreaktion besprochen (noch nicht einmal die Zellatmung), weshalb die meinen Gedankengang nicht ganz zu Ende bekomme. Warum kann denn der Calvin Zyklus Nachts ablaufen? Was spricht dafür und was dagegen?
Durch diesen Prozess sind dann beide Stoffe da und es funktioniert ohne die Lichtreaktion?