Primärreaktion Bio einfach erklärt?

Kann mir jemand die Primärreaktion (lichtabhängige Reaktion)wie er es verstanden hat, einfach & verständlich erklären? Im Internet ist es eher schwerer erklärt

Answer 1

[CliffBaxter]

Hi,

Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt.

Lichtreaktion. Bildquelle: youtube

In der Lichtreaktion wird Wasser gespalten und ihm unter Energieaufwand Elektronen entzogen, die in einer Elektronentransportkette aus Redoxsystemen auf NADP+ übertragen werden (NADP+ Reduktase). Redoxsysteme sind Elektronenüberträger, du kennst sicher die Menschenketten, die Wasser in Eimern transportiert, um z.B. ein Feuer zu löschen:

Wassertransportkette. Bildquelle: https://www.feuerwehr-rinnenthal.de/index.php/loeschkette

Einer reicht den Wassereimer an den nächsten, er ist also abwechselnd in zwei Zuständen, mit Eimer (reduziert)/ohne Eimer (oxidiert), u.s.w. während der Wassereimer von einem zum nächsten wandert. So kann man sich den Elektronentransport in der Lichtreaktion auch vorstellen. Dieser Transport verläuft energetisch bergauf. Er würde also nicht freiwillig ablaufen. Und da kommt die Sonne ins Spiel. Der Transport muss an zwei Stellen durch die Absorption von Sonnenlicht angeregt werden (Photosystem I+II). Die Photosysteme sind Proteinkomplexe in der Chloroplastenmembran (den Thylakoiden), die Chlorophyll und andere Pigmente enthalten.

Der Elektronentransport baut einen elektrochemischen Gradienten auf. Der Elektronentransport ist mit einem Wassertoffionentransport vom Stroma in den Thylakoidinnenraum gekoppelt (vgl. Abb.), wobei Plastochinon und Cytochrom-b6f-Komplex eine Art lichtgetriebene Protonenpumpe bilden. D.h. der lichtgetriebene Elektronentransport über diese Elektronenüberträger treibt einen Pumpvorgang an, der H+-Ionen in einem Teil des Chloroplasten anreichert (hellgrün hinterlegt). So wie wenn sich eine Talsperre füllt. Die angereicherten H+-Ionen bilden einen Energiespeicher ("protonenmotorische Kraft"):

protonenmotorische Kraft. Bildquelle: wikipedia, credits: Asw-hamburg , Lizenz: CC BY-SA 4.0, link: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=42470701

Wie man in dem Bild ganz oben sieht, findet sich die hier gezeigte ATP-Turbine auch in der Thylakoidmembran (ATP-Synthase). ATP wird gebildet, wenn die H+-Ionen über die Thylakoidmembran durch die ATP-Synthase(n) in das Stroma zurückfließen. ATP-Synthase bildet, angetrieben durch den durch sie hindurchfließenden Protonenstrom, ATP. In ATP ist das Sonnenlicht in chemischer Energie festgelegt. Wir überlegen noch mal die Abfolge:

Sonnenlicht liefert Energie zu Wasserspaltung → Wasser werden Elektronen entzogen → über eine Transportkette auf NADP+ übertragen → Transportkette treibt gleichzeitig H+-Ionentransport über die Thylakoidmembran an → H+-Ionen werden angereichert im Thylakoidinnenraum → Rückfluss der H+-Ionen ins Stroma erzeugt in molekularen Turbinen (ATP-Synthease ) energiereiches ATP.

Und noch weiter zusammengefasst:

① Sonnenlicht → NADPH/H+

② Sonnenlicht → ATP

Die beiden Produkte der Lichtreaktion werden mit Hilfe des Sonnenlichts erzeugt:

• NADPH/H+
• ATP

Beide Produkte werden anschließend in der Dunkelreaktion (Calvinzyklus) verwendet, um CO2 zu binden und Zucker zu bilden und zwar im Verhältnis 3:2 (3 ATP, 2 NADPH/H+) pro fixiertem CO2.

Die Lichtreaktion liefert also die notwendigen Stoffe für die spätere Bildung von Zucker. Im Zucker landet das Sonnenlicht, zuvor findet es sich in NADPH/H+ und ATP wieder. LG