Sauerstoffisotop und Fotosynthese?
Wieso lässt sich das Sauerstoffisotop im Kohlenstoffdioxid in der Glucose wiederfinden und bei einem Sauerstoffisotop im Wasser im Sauerstoff?
Zum besseren Verständnis, weil ich die Frage leider nur schlecht formulieren kann, füge ich ein Bild hinzu (rote Pfeile bitte beachten).
Ich habe leider ein ziemlich schlechtes Chemieverständnis...
4 Antworten
Wenn man die Fotosynthese-Reaktion als Redoxreaktion betrachtet, dann erkennt man, dass der Kohlenstoff, der im Kohlendioxid seine höchste Oxidationsstufe hat (+IV), zu Kohlenstoffen mit geringeren Oxidationstufen reduziert wird. 5 C haben dabei die Oxidationszahl +/-0 und ein C, das C1 mit der Aldehyfunktion, hat +I.
Im Gegenzug wird der Sauerstoff des Wassers von Oxidationsstufe -II zur Stufe +/-0 im Sauerstoffmolekül oxidiert. Die Sauerstoffatome in der Glucose stammen somit alle vom Kohlendioxid und die O des freien Sauerstoffs alle aus dem Wasser.
Diese Isotopenmarkierung hat man gemacht, um den "Weg der Moleküle" bei dem sehr komplexen Vorgang der Photosynthese herauszufinden. Der freiwerdende Sauerstoff könnte theoretisch aus dem CO2 oder aus dem H2O stammen.
Nur wenn man Wasser mit markiertem O für die Photosynthese verwendet, findet man markiertes O im freiwerdenden Sauerstoff.
Das aufgenommene CO2 wird in den Zucker eingebaut, siehe Calvin-Zyklus.
Heute weiß man, dass der freiwerdende Sauerstoff bei der Photosynthese aus dem Wasser stammt. Das nennt sich Photolyse des Wassers.
Das CO2 wird zu einem Ausgangsstoff (Ribulose-1,5-biposphat) im Dunkelzyklus der Photosynthese addiert (Carboxylierung). Dabei wird das gesamte CO2 Molekül eingebaut und im weiteren Verlauf der Synthese entsteht aus dieser Verbindung die Glukose.
Wasser dient als Lösemittel und als Protonenquelle, reagiert aber nicht mit den Kohlenwasserstoffausgangsverbindungen in den verschiedenen Syntheseschritten zur Glukose.
Glukose ohne Sauerstoff ist keine Glukose und der Sauerstoff hinten ist übrig.