Hill Experiment?
Könnte mir jemand die Versuchsergevnisse erklären, verstehe nicht ganz wieso eine Chlorophyllösung
nicht ausreicht um Sauerstoff entstehen zu lassen, wenn Wasser als Elektronendonator, Licht und Eisen-Ionen als Elektronenakzeptoren vorhanden sind?
1 Antwort
weil die Lichtreaktion aus einer Elektronentransportkette besteht, in der zwar Chlorophyll vorkommt, aber Chlorophyll(lösung) allein reicht nicht aus, Wasser zu spalten und künstliche Elektronenakzeptoren zu reduzieren.
Sondern die anderen Komponenten dieser Elektronentransportkette sollten auch anwesend sein und sie liegen in der Thylakoidmembran der aufgebrochenen Chloroplasten ("Chloroplastenbruchstücke").
Der natürliche Elektronenakzeptor der Elektronentransportkette der Thylakoidmembranen ist NADP+. Das aus NADPH + H+ zurückgewonnen wird und dieser Rückgewinn geschieht bei der Glucoseproduktion in der Dunkelreaktion im Stroma der (intakten) Chlorplasten. Ohne die Vorgänge im Stroma könnten isolierte Chloroplastenbruchstücke, wie in Experiment 1, kein NADP+ zurückgewinnen. Isolierte Thylakoide von Chloroplastenbruchstücken sind von den Sekundärprozessen des Stromas getrennt, so dass ihnen bald der Vorrat an NADP+ ausgeht. Somit können sie keinen Sauerstoff mehr produzieren.
Bietet man den Chloroplastenbruchstücken hingegen einen künstlichen Elektronenakzeptor an, der das fehlende NADP+ ersetzt, z.B. Fe3+, laufen die Elektronentransportketten der Thylakoide wieder an und die Chloroplastenbruchstücke beginnen plötzlich Wasser zu spalten und Sauerstoff zu produzieren. Das ist die nach ihrem Entdecker benannte "Hill-Reaktion".
das ist sie auch, aber es besteht eine Querverbindung über den Bezug von NADP+ aus dem Stroma, wie ich auch geschrieben habe. Wenn das nicht verfügbar ist, steht die Elektronentransportkette der Thylakoidmembranen, in denen das Chlorophyll untergebracht ist. Erst wenn es einen Abnehmer gibt (Elektronenakzeptor), ganz gleich ob der natürlich (NADP+) oder künstlich ist (Fe3+, "Hill-Reagenz"), überträgt Chlorophyll Elektronen auf seinen Akzeptor und deckt sein Elektronendefizit aus der Spaltung von Wasser, mit Hilfe des wasserspaltenden Komplexes, der ebenfalls an der Thylakoidmembran liegt.
Chlorophyll in einer Chlorophylllösung wird schon angeregt, aber es fluoresziert dann höchstens. Es gibt durch die Anregung selber Licht in einer bestimmten Wellenlänge ab.
Aber es sind im zweiten Experiment doch auch Eisenionen als Elektronenakzeptor vorhanden
o.k. schauen wir uns mal die Komponenten der Lichtreaktion in ihrer natürlichen Anordnung in der Thylakoidmembran an:
https://workupload.com/file/T4xCWmuQyXL
In Experiment 2 gibt es nur Chlorophyll(lösung), das aus der Thylakoidmembran herausgelöst wurde, aber eben nicht mehr an seinem Platz in der Elektronentransportkette ist. Die gesamte Elektronentransportkette gibt es in einer Chlorophylllösung nicht mehr.
Es fehlt also z.B. der wasserspaltende Komplex links an Fotosystem II. Der die Elektronen aus dem Wasser gewinnt und anliefert. Nur dann, wenn es einen Elektronendonator gibt, kann ein Elektronenakzeptor, auch künstlicher Natur (Fe3+), durch Chlorophyll reduziert werden.
außerdem werden einige Hill-Reagenzien (künstliche Elektronenakzeptoren) nicht durch Chlorophyll selbst reduziert, sondern über Ferredoxin, dass seine Elektronen über NADP+ Reduktase normalerweise auf NADP+ überträgt (rechts). Auch bei dieser Art der Elektronenübergabe am Ende der Elektronentransportkette der Lichtreaktion, wäre die Intaktheit der Elektronentransportketten der Thylakoidmembranen für die Reduktion des künstlichen Elektronenakzeptors (statt NADP+) erforderlich. Wie in Experiment 1 gegeben.
Aber ich dachte die Fotolyse des Wassers ist unabhängig von den Vorgängen im Stroma bzw NADP+. Es wird doch nur die Elektronen Lücke aufgefüllt und so Sauerstoff produziert oder wird das Chlorophyll erst garnicht angeregt wenn kein NADP vorhanden ist?