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9.4: Fotosystem II
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PROTOKOLLE

9.4: Fotosystem II

Überblick

Das Fotosystem II ist ein Multiproteinkomplex, der in die Thylakoidmembran eingebettet ist. Dort nimmt er Lichtenergie auf. Chlorophyllmoleküle übertragen Energie auf ein bestimmtes Paar von Chlorophyll a , ein Moleküle im Reaktionszentrum des Fotosystems II. Dort geben das Chlorophyll a Molekül ein Elektron (Oxidation) ab und überträgt es auf einen primären Elektronenakzeptor. Die gespendeten Elektronen gelangen dann durch die Elektronentransportkette in das Fotosystem I. Bei der Spaltung eines Wassermoleküls werden ein Sauerstoffatom, zwei Protonen (H+) und zwei Elektronen freigegeben. Die Elektronen ersetzen die gespendeten Elektronen der Chlorophyll a Moleküle im Reaktionszentrum. Das Sauerstoffatom reagiert sofort mit einem anderen Sauerstoffatom und produziert O2. Dieser Sauerstoff wird in die Atmosphäre abgegeben. Die Protonen sammeln sich an und erzeugen einen Konzentrationsgradienten an der Thylakoidmembran. Dieser Gradient treibt die ATP-Synthese in einem Prozess namens Chemiosmose an.

Lichternte im Fotosystem II

Im Multiproteinkomplex Fotosystem II werden Photonen geerntet und Energie durch seine gebundenen Pigmente Chlorophyll a und b sowie Carotinoide übertragen. Carotinoide schützen das Pflanzengewebe in dem sie die große Menge an aufgenommener Energie abbauen. Diese könnte sonst das Pflanzengewebe beschädigen.

Die Energie wandert von Chlorophyllmolekül zu Chlorophyllmolekül, bis sie ein Paar spezialisierter Chlorophyll a-Moleküle in einer Region erreicht, die als Reaktionszentrum bezeichnet wird. Dieses Reaktionszentrum ist auch als P680 bekannt, da es Licht bei einer Wellenlänge von 680 nm absorbiert. Die Energie ist stark genug, um ein Elektron aus einem Chlorophyll a-Molekül zu spalten (Oxidation). Das freie Elektron überträgt sich auf ein primäres Elektronenakzeptormolekül, in einem Prozess, den man Photoakt nennt. Das Elektron des Chlorophylls a im Reaktionszentrum wird durch eines von zwei Elektronen ersetzt, die bei der Spaltung eines Wassermoleküls freigesetzt werden.

Protonen-Gradient und die Erzeugung von ATP

Die Spaltung von Wasser im Fotosystem II erzeugt auch ein Sauerstoffatom, das sich mit einem zweiten Sauerstoffatom verbindet. Das entstehende O2 entweicht in die Atmosphäre. Durch die Reaktion entstehen auch zwei Protonen ( H+), die einen Konzentrationsgradienten aufbauen und erzeugen. Dieser Prozess betreibt spezialisierte, semipermeable Proteinkänale, welche als ATP-Synthasen bezeichnet werden. Der Prozess, bei dem die Protonen von einer hohen Konzentration im Thylakoid durch den Kanal zu einem niedrigeren Konzentrationsbereich im Stroma wandern, wird als Chemiosmose bezeichnet. Die Chemiosmose erzeugt Energie. Sie ermöglicht es der ATP-Synthase, eine dritte Phosphatgruppe an ADP zu binden, um das Energiemolekül ATP zu schaffen.


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