Wie absorbiert Chlorophyll Lichtenergie und gibt sie an die energieintensiven Reaktionen der Photosynthese weiter?
Dieser kurze Artikel bietet Post-16-Studierenden einen Überblick über die Prozesse der Photosynthese. Ein Powerpoint ist ebenfalls beigefügt.
Die Photosynthese kann in die Energiereservenreaktionen von Chlorophyll und die Reduktion von Kohlendioxid zu Zucker im Calvin-Zyklus unterteilt werden, wobei die vom Chlorophyll absorbierte Energie genutzt wird.
Wie hängen diese Prozesse zusammen?
Abbildung 1. ist ein Diagramm der Struktur von Chlorophyll und einige Hinweise darauf, wie es Lichtenergie absorbiert.
Von Chlorophyll absorbiertes Licht regt die Elektronen im Ring an, wie oben gezeigt. Unterschiedliche Lichtwellenlängen regen die Elektronen unterschiedlich stark an (Abbildung 2).
Die Energie in den „angeregten Elektronen“ kann von einem Chlorophyllmolekül zu einem anderen geleitet werden, aber am Ende geht sie nur als Fluoreszenz verloren (Abbildung 3) (dh die Energie wird als Licht wieder emittiert), es sei denn, das angeregte Elektron selbst kann aus dem Chlorophyllmolekül ausgestoßen werden.
Dieser Prozess des Elektronenausstoßes findet nur in Chlorophyllmolekülen statt, die spezifisch in einem speziellen Proteinkomplex gehalten werden, der als Reaktionszentrum bezeichnet wird (Abbildung 4).
Es gibt zwei verschiedene Arten von Reaktionszentren in Pflanzen (Abbildung 5). In jedem dieser Reaktionszentren wird das ausgestoßene Elektron auf ein Akzeptormolekül übertragen, das es dann an ein anderes Molekül weitergeben kann, und schließlich können die Elektronen verwendet werden, um Kohlendioxid zu fixieren. Sie können jedoch nicht weiter Elektronen aus diesen speziellen Chlorophyllmolekülen ausstoßen, Elektronen müssen zurückgespeist werden, um die ausgestoßenen zu ersetzen. Diese Elektronen kommen aus Wasser, wodurch Sauerstoff entwickelt wird.
