Licht- und Dunkelreaktion der Photosynthese

Die Photosynthese besteht aus zwei Faktoren.

1. Dem lichtabähngigen Primärfaktor (auch Lichtreaktion genannt), findet im Grana der Chloroplasten statt.
2. und dem lichtunabhängigen Sekundärfaktor (auch Dunkelreaktion genannt) welcher im Stroma der Chloroplasten stattfindet.

Die Begriffe Lichtreaktion und Dunkelreaktion sind irreführend. Da die Dunkelreaktion auch bei Licht stattfindet, allerdings dort die Messwerte von der Lichtreaktion überschattet.

Im Verlauf der Lichtreaktion wird Wasser gespalten. Dabei wird ATP erzeugt und Sauerstoff freigesetzt.
Der Aufbau von Kohlenhydraten aus CO2 findet während der Dunkelreaktion statt.

Die lichtabhängigen Primärvorgänge wandeln die Lichtenergie in chemische Energie um. Die Absorbation von Lichtenergie bewirkt, dass die Elektronen des Chlorophyllmoleküls in einen energiereichen Zustand (der sog. Anregungszustand) übergehen. Die Rückkehr in den Grundzustand (exergonische Reaktion) setzt diese, aufgenommene Energie dann wieder frei.

Bei der freigesetzten Energie handelt es sich um Wärmeenergie.

Bei der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie (Lichtreaktion) wird Wasser gespalten (Fotolyse) und ATP gebildet (Fotophosphorylierung). Die durch die Lichtenergie angeregten Eletronen des Chlorophylls verlassen den Molekülverband (Elektronendonator II) und werden von einem Elektronenakzeptor aufgenommen. Über eine Reihe von Redoxreaktionen (Elektronentransportkette) werden die Elektronen weitergeleitet, bis sie schließlich vom NADP+ aufgenommen werden.

Der Elektronendonator II entzieht sich seinerseits dem Wasser Elektron.

=> Durch diesen Vorgang wird Wasser gespalten! (Das nennt man: Fotolyse des Wassers!) und es entstehen Sauerstoff und Protonen!

Der Sauerstoff wird dann an die Umgebung abgegeben. Die Protonen gelangen wie zuvor die Elektronen zum NADP+ und es entsteht NADPH+H+.

Die Anregung der Chlorophyllmoleküle durch Lichtenergie ist ein endergonischer Vorgang. Durch die Fotolyse des Wasser und die Reduktion von NADP+ zu NADPH+H+ ist ein Teil der absobierten Lichtenergie gebunden worden.

Ein anderer Teil der Energie wird zur ATP-Synthese herangezogen. Zum einen erfolgt die ATP-Snythese zwischen Fotosystem I und Fotosystem II (nicht zyklische Fotophosphorylierung), zum anderen können Elektronen innerhalb des Fotosystems I auf ein niedriges Energieniveau zurückfallen und mit der dabei frei werdenden Energie ATP bilden. (zyklische Fotophosphorlierung).

Der Lichtunabhängige Sekundärfaktor auch bekannt als Dunkelreaktion

=> Calvinzyklus

Die Energiereichen Produkte aus der Lichtreaktion (NADPH+H+ und ATP) können in der Dunkelreaktion im Stroma der Chloroplasten für eine endergonische Reaktion zum Aufbau von Glucose und CO2 benutzt werden.
Die Dunkelreaktion findet immer statt, nicht nur im Dunkeln. Allerdings lassen sich bei Lichteinfluss keine relevanten Messwerte erkennen, da gleichzeitig durch die Lichtreaktion CO2 verbraucht wird.
Bei der Dunkelreaktion wird Sauerstoff aus der Luft aufgenommen, dieser Reagiert zunächst mit Ribolosebiphosphat. Über die Zwischenstufen Glycerinsäurephosphat und Triosephosphat entsteht schließlich Glucose. Von 12 Triphosphatmolekülen werden jediglich zwei zu Glucose. Die restlichen 10 werden zum Aufbau von 6 Ribolosebiphosphat Molekülen als Akzeptor des CO2 benötigt.