8.2 Der Fotosyntheseapparat

Bei der Fotosynthese gewinnen wir ja am Ende Zucker, Sauerstoff und Wasser. Wir wollen uns mal ansehen, von welchen Ausgangsstoffen der Sauerstoff kommen könnte. Als Voraussetzung nehmen wir die Fotosynthesegleichung:

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Es gibt 2 Möglichkeiten: 1. O₂ stammt aus CO₂

                                 2. O₂ stammt aus H₂O

Die Hill-Reaktion

Bei der Hill-Reaktion nehmen wir isolierte Chloroplasten und -bruchstücke, einen e^--Akzeptor (ein Indikator = zeigt die Farbveränderung nach der Reaktion an). Bei Belichtung wird O₂ entwickelt.

A: e^--Akzeptor

4A + 2H₂O → 4 A^- + O₂ + 4H⁺

Auswertung: 

• O₂ stammt aus H₂O (Wasserspaltung)
• Wasserspaltung findet an den Thylakoidmembranen statt
• Diese Reaktion ist nicht von CO₂ abhängig

Schwefelbakterien

Schwefelbakterien leben meist unter den Wasserlinsen. Wasserlinsen leben auf der Wasseroberfläche, d.h. die Schwefelbakterien befinden sich im Wasser unter den Wasserlinsen. Sie betreiben also mit dem restlichen Licht, dass durchkommt, Fotosynthese. Die Reaktionsgleichung dazu ist folgende:

6CO₂ + 12H₂S → C₆H₁₂O₆ + 12S + 6H₂O

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O (zum Vergleich)

Wir sehen also, dass sich aus Schwefelwasserstoff Schwefel entwickelt. Also muss sich vom Wasser auch der Sauerstoff entwickeln.

Isotopen-Markierung

Isotope sind Atome mit gleichen chemischen Eigenschaften. Der Unterschied liegt in den Atomkernen, genauer gesagt in der Anzahl der Neutronen (die Anzahl der Protonen bleibt gleich). Beim Sauerstoff haben wir normalerweise 8 Protonen und 8 Neutronen. Beim markierten Isotop, den wir hernehmen, um festzustellen, wo der Sauerstoff am Ende herkommt, hat das Sauerstoffatom 8 Protonen und 10 Neutronen.

1. 6C¹⁸O₂+ 12H₂O → C₆H₁₂¹⁸O₆+ 6H₂¹⁸O
2. CO₂ + 12H₂¹⁸O → C₆H₁₂O₆ + 6¹⁸O₂+ 6H₂O