Fotosynthese - Teil 1: Lichtreaktion

Übungsfragen und Antworten zur Einführung in die Lichtreaktion der Fotosynthese, einschließlich der Eigenschaften des Chlorophylls, des elektromagnetischen Spektrums und der Teilschritte der Lichtreaktionen.

Welche Anteile des sichtbaren Lichts nutzt das Chlorophyll vor allem für die Fotosynthese und welcher Teil wird größtenteils reflektiert?

Das Chlorophyll nutzt vor allem den blauen und roten Teil des sichtbaren Lichts; der grüne Anteil wird größtenteils reflektiert.

Welche Fotosynthesepigmente werden im Text als Beispiele genannt?

Chlorophyll a, Chlorophyll b und Beta-Carotin.

Aus welchen zwei Hauptbestandteilen ist ein Chlorophyllmolekül aufgebaut?

Aus einem wasseranziehenden Kopf zur Lichtaufnahme und einem wasserabstoßenden Kohlenwasserstoff-Fortsatz zur Verankerung in der Membran.

Welches Ion befindet sich im Zentrum des lichtabsorbierenden Bereichs des Chlorophyllmoleküls?

Ein Magnesium-Ion.

Warum erscheinen Blätter und andere chlorophyllhaltige Pflanzenteile grün?

Da die Fotosynthesepigmente vor allem die blauen und roten Anteile des sichtbaren Lichts absorbieren und das restliche Spektrum (der grüne Anteil) reflektiert wird.

In welchem Wellenlängenbereich liegt das sichtbare Licht laut dem elektromagnetischen Spektrum?

Es liegt im Bereich von etwa $380\,nm$ bis $750\,nm$.

Wie hängen Wellenlänge und Energie bei elektromagnetischen Wellen zusammen?

Mit zunehmender Wellenlänge nimmt die Energie ab; kürzere Wellenlängen besitzen eine höhere Frequenz und mehr Energie.

Was geschieht im ersten Schritt der Lichtreaktionen, wenn Lichtstrahlen auf die Chlorophyllmoleküle treffen?

Die Elektronen werden kurzfristig auf ein höheres Energieniveau gebracht, das heißt in weiter außen liegende Elektronenschalen angehoben.

Wozu nutzen die Enzyme der Membranstapel die angeregten Elektronen im zweiten Schritt der Lichtreaktion?

Zur Produktion von energiereichem ATP und dem Wasserstoffüberträger NADPH.

Für welchen Prozess werden das in den Lichtreaktionen erzeugte ATP und NADPH anschließend benötigt?

Sie werden zur Zuckerproduktion im Calvin-Zyklus benötigt.

Wie werden die „verloren gegangenen“ Elektronen des Chlorophylls im dritten Schritt der Lichtreaktion ersetzt?

Sie werden durch die Spaltung von Wassermolekülen (Wasserspaltung) ersetzt.

Welche Produkte entstehen bei der durch Licht bewirkten Wasserspaltung und was passiert mit ihnen?

Es entsteht Wasserstoff, der in Elektronen und $H^+$-Ionen zerlegt wird, während der Sauerstoff in die Luft abgegeben wird.

Welcher Komplex bewirkt die Wasserspaltung bei den Lichtreaktionen?

Ein Enzymkomplex, der als „Wasser spaltender Komplex“ bezeichnet wird.