Lichtreaktion

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Die Lichtreaktion ist derjenige Teil der Photosynthese, in welcher die Energie der Sonne in Form des universellen, chemischen Energieträgers ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert und für den pflanzlichen Organismus zugänglich gemacht wird. Außerdem werden so genannte Reduktionsäquivalente (z.B. NADPH) hergestellt, welche neben dem ATP für den Ablauf der photosynthetischen Dunkelreaktion benötigt werden.

$H_2O + NADP^+ + nADP +n\left[P\right]\quad \to \quad NADPH + H^+ + nATP + {1 \over 2} O_2$

Die Lichtreaktion läuft über die Photosysteme der Pflanze, in denen Elektronen durch Lichtabsorption auf ein höheres energetisches Niveau angehoben werden. In enger räumlicher Nähe zu den Photosystemen befinden sich Lichtsammelkomplexe, welche das ebenfalls lichtabsorbierende Molekül Chlorophyll enthalten. Anschließend werden die angeregten Elektronen über eine Reihe von Elektronencarriern, die ebenfalls in der Thylakoidmembran lokalisiert sind, auf den finalen Akzeptor Sauerstoff übertragen. Während dieses Vorgangs werden gleichzeitig Protonen in den Thylakoidinnenraum des Thylakoiden transportiert. Durch den entstehenden Protonengradienten wird das Enzym ATP-Synthase angetrieben, welches ATP synthetisiert. ATP und Reduktionsäquivalente werden für die Dunkelreaktion der Photosynthese benötigt, bei der schließlich Kohlenhydrate bzw. Zucker entstehen.

Siehe auch: Schalterfunktion der Phosphofructokinase bei Lichtabsorption.

Zur Vereinfachung: Lichtreaktion: Durch das Auftreffen des ersten Lichtquants im Photosystem II, wird das im Thylakoid vorhandene Wasser gespalten in Elektronen, Protonen und Sauerstoff. Der Sauerstoff wird veratmet bzw. an die Umgebungsluft abgegeben. Die Elektronen werden innerhalb der Membran in einer Art und Weise transportiert, bei der sie Arbeit leisten können, diese Arbeit wird genutzt, um Protonen gegen ein Konzentrationsgefälle von außen nach innen zu transportieren. Dann ist ein zweiter Lichtquant nötig, um eine erneute Anregung vorzunehmen an deren Ergebnis dann später die Bildung von NADP in reduzierter Form steht, das in der Dunkelreaktion benötigt wird. In dem Thylakoid sind nun Protonen angehäuft, welche das Bestreben haben wieder raus zu strömen. Diese Strömung wird kanalisiert durch die ATP Synthase, ein Kanal-Enzym. Die Osmotische Strömungsenergie beim Einstrom von Protonen wird genutzt um ATP herzustellen.