1. Ort der Lichtreaktion

in den Grana-Thylakoiden der Chloroplasten

2. Lichtsammelfalle

Definition Licht:

• elektromagnetische Strahlung, die aus wellenförmig, sich ausbreitenden Quanten besteht
• energiereich bei hoher Frequenz ν und kleiner Wellenlänge λ.

2.1 Lichtabsorption beim Chlorophyl

Wie wir bereits vorher festgestellt haben, absorbiert Chlorophyll vorzugsweise rotes und blaues Licht (siehe Photosynthesefaktor Licht). Wir können nun ein einfaches Modell entwickeln, das einerseits diese Tatsache erklärt, und uns andererseits erklärt, wieso das Redoxpotential von Chlorophyll nach Lichtabsorption so stark negativ wird.
Chlorophyll, welches nicht belichtet wird, befindet sich in einem energetischen Grundzustand. Diesen können wir schematisch durch eine waagerechte Linie in einem Diagramm kennzeichnen. Zustände höherer Energie werden ebenfalls durch Linien gekennzeichnet, die allerdings höher liegen. ^[1]

2.2 Lichtsammelkomplexe

Eine Lichtsammelfalle ist aus vielen hundert Pigmentmolekülen aufgebaut, die dazu dienen, das Licht einzufangen. Diese bezeichnet man als Antennenkomplex. Des weiteren enthält jede Lichtsammelfalle ein Reaktionszentrum, das aus zwei Chlorophyll a - Molekülen und dem primären Elektronenakzeptor (Phaeophytin) besteht.
Trifft nun ein Teilchen des Lichts, ein sogenanntes Foton, auf ein Pigmentmolekül des Antennenkomplexes, so wird die darin enthaltene Energie absorbiert und bis zu einem Chlorophyll a - Molekül des Reaktionszentrums übertragen. In diesem Molekül wird ein Elektron "losgeschlagen", das sich nun auf die Reise durch die Elektronentransportkette macht.

2.3 Absorption anderer Wellenlängen als 680 und 700 nm

Vom Wirkungsspektrum der Photosynthese her weiß man, daß die Pflanze nicht nur Licht der Wellenlängen 680 und 720 nm auswertet, sondern das gesamte sichtbare Spektrum mit Schwerpunkt auf dem roten und dem blauen Bereich. Auch rotes Licht der Wellenlänge 600 nm oder blaues Licht der Wellenlänge 450 nm kann nach Absorption somit einen Elektronentransport auslösen.
Nach dem, was wir bisher gelernt haben (siehe z.B. Lichtabsorption), wissen wir, daß nur bestimmte Pigmente diese Absorption übernehmen können. Also müssen neben dem Chlorophyll P680 und dem P700 weitere Photosynthesepigmente in der Thylakoidmembran vorhanden sein, die Licht absorbieren und dann irgendwie an die Reaktionszentren der beiden Photosysteme weiterleiten.

3. Ablauf der Lichtreaktion

chemisch gesehen ist die Fotosynthese eine Redoxreaktion

Oxidation: Fotolyse des Wassers 12 H₂O → 6 O₂ + 24 e^- + 24H⁺
Reduktion: Kohlenstoffdioxid zu Glucose 6 CO₂ + 24e^- + 24H⁺→ C₆H₁₂O₆ + 6H₂O

Aber:

• die frei werdenden e^- und H⁺ aus der Oxidation werden zunächst auf das Coenzym NADP+ übertragen
• → NADPH/H+ = Reduktionsäquivalent (ermöglicht Reduktion von CO₂)
• Reduktion ist stark endergon
• → durch Lichtenergie wird ATP aufgebaut [ADP + P_i → ATP]

4. Chemiosmotische Theorie

• Im Thylakoidinnenraum: höhere H+-Konzentration durch Fotolyse des Wassers
• →Protonenungleichverteilung = elektronische Spannungsdifferenz
• Bestreben: Konzentrationsgradient folgen → wanderen in Stroma
  

[1]
 1http://www.u-helmich.de/bio/stw/reihe4/licht/licht04.htm
[2]
 http://en.wikivisual.com/images/1/11/Chloroplast-new.jpg
[3]
 http://www.uni-duesseldorf.de/WWW/MathNat/Biologie/Didaktik/Fotosynthese/dateien/lsf.html
[4]
 eigene Grafik