Zusammenfassung
Die Photosynthese ist der zentrale Energiewandlungsprozeß in der Biosphäre, der Lichtenergie in Stoffwechselenergie umsetzt und damit die Lebensgrundlage für alle autotrophen und heterotrophen Organismen schafft. Bereits auf der Entwicklungsstufe der Archaebakterien treten einfache Pigmentmembransysteme ausweiche die zentralen Elemente eines photosynthetischen Energiewandlers aufweisen: ein lichtabsorbierendes Pigment (Bacteriorhodopsin), das elektronische Anregungsenergie in einen transmembranen Protonengradienten (ApH+) umsetzen kann, und eine protonengetriebene ATP-Synthase, die ApH+ zur Verknüpfung von ADP mit anorganischem Phosphat ausnutzen kann. Dieses Grundprinzip wird in der Thylakoidmembran der Chloroplasten höherer Pflanzen weiter ausgebaut und wesentlich verfeinert Als Pigmente treten Chlorophylle auf, die, an Proteine gebunden, zu komplizierten Photosystemen mit speziellen Antennenpigmenten zusammengefaßt sind. In der Thylakoidmembran sind zwei verschiedene Photosysteme Glieder in einer vielstufigen Elektronentransportkette, welche auf der einen Seite H2O zu O2 oxidiert und auf der anderen Seite NADP+ zu NADPH reduziert, oxygene Photosynthese. Parallel zur Produktion von Reduktionspotential wird, wie in den ursprünglicheren, anoxygenen Photosynthesesystemen, ein Protonengradient aufgebaut und daraus ATP gebildet Damit ist die Umwandlung von Lichtenergie in metabolisch nutzbare, chemische Energie abgeschlossen. Im anschließenden, biochemischen Abschnitt der Photosynthese werden mit Hilfe von NADPH und ATP aus CO2 und anderen anorganischen Substraten (NO - 3 SO 4 2- ) Kohlenhydrate und Aminosäuren synthetisiert und in Form von speziellen Exportmolekülen ins Cytoplasma transportiert Im Gesamtbereich der Photosynthese sorgen diffizile Regelmechanismen für eine optimale Abstimmung der einzelnen Reaktionen auf das umweltabhängige Angebot an Lichtenergie und anorganischen Substraten. Hierbei spielt unter anderem die Aktivitätskontrolle bestimmter Enzyme durch Proteinreductasen und Proteinkinasen eine zentrale Rolle. Diese Mechanismen ermöglichen eine schnelle, flexible Anpassung der Photosynthese an variable Umweltfaktoren und eine Optimierung der Quantenausbeute, die unter geeigneten Bedingungen fast den theoretischen Wert erreicht (1 CO2 fixiert bzw. 1 O2 abgegeben pro 8 absorbierte Lichtquanten).
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Weiterführende Literatur
Barber J, Andersson B (1994) Revealing the blueprint of photosynthesis. Nature 370:31–34
Bryant DA (ed) (1994) The molecular biology of cyanobacteria.
Kluwer, Dordrecht Clayton RK (1980) Photosynthesis: Physical mechanisms and chemical patterns. Cambridge Univ. Press, Cambridge London New York
Flügge U-I, Heidt HW (1991) Metabolite translocators of the chloroplast envelope. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 42:129–144
Gal A, Zer H, Ohad I (1997) Redox-controlled thylakoid protein phosphorylation. News and views. Physiol Plant 100:869–885
Gregory RPF (1989) Biochemistry of photosynthesis, 3rd edn. Wiley, Chichester New York
Grossman AR (1990) Chromatic adaptation and the events involved in phycobilisome biosynthesis. Plant Cell Environ 13:651–666
Harold F (1986) The vital force: A study of bioenergetics. Freeman, New York
Hatch MD, Boardman NK (eds) (1981 and 1987) Photosynthesis. In: The biochemistry of plants. A comprehensive treatise. Vol. 8 and 10. Academic Press, New York
Jacquot J-P, Lancelin J-M, Meyer Y (1997) Thioredoxins: Structure and function in plant cells. New Phytol 136:543–570
Krause GH, Weis E (1991) Chlorophyll fluorescence and photosynthesis: The basics. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 42:313–349
Lawlor DW (1990) Photosynthese. Stoffwechsel — Kontrolle — Physiologie. Thieme, Stuttgart
Leustek T (1996) Molecular genetics of sulfate assimilation in plants. Physiol Plant 97:411–419
Oesterhelt D, Tittor J (1989) Two pumps, one principle: Light-driven ion transportation in halobacteria. Trends Biochem Sci 14:57–61
Ort DR, Yocum CF (eds) (1996) Oxygenic photosynthesis: The light reactions. Kluwer, Dordrecht
Portis AR (1992) Regulation of ribulose 1, 5-bisphosphate carboxylase/oxygenase activity. Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 43:415–437
Scheer H (1991) Chlorophylls. CRC, Boca Raton
Scheibe R (1996) Die Regulation der Photosynthese durch das Licht. Biologie in unserer Zeit 26:27–34
Schreiber U, Bilger W, Neubauer C (1993) Chlorophyll fluorescence as a nonintrusive indicator for rapid assessment of in vivo photosynthesis. In: Schulze ED, Caldwell MM (eds) Ecophysiology of photosynthesis. (Ecological Studies, vol 100). Springer, Berlin Heidelberg New York Tokyo, pp 49–70
Sommerville CR (1986) Analysis of photosynthesis with mutants of higher plants and algae. Annu Rev Plant Physiol 37:467–507
Witt HT (1979) Energy conversion in the functional membrane of photosynthesis. Analysis by light pulse and electric pulse methods. The central role of the electric field. Biochim Biophys Acta 505:355–427
In Abbildungen und Tabellen ziterte Literatur
Bassham JA (1971) Science 172:526–534
Bassham JA, Benson AA, Kay LD, Hariss AZ, Wilson AT, Calvin M (1954) J Amer Chem Soc 76:1760–1770.
Bassham JA, Kirk M (1960) Biochim Biophys Acta 43: 447–464
Bassham JA, Kirk M (1968) In: Shibata K, Takamiya A, Jagen-dorf At, Fuller RC (eds) Comparitive biochemistry and biophysics of photosynthesis. Univ Tokyo Press, Tokyo, pp 365–378
Boekema EJ, Lücken U (1996) In: Ort DR, Yocum CF (eds) Oxygenic photosynthesis: The light reactions. Kluwer, Dordrecht, pp 487–492
Emerson R, Lewis CM (1943) Amer J Bot 30:165–178
Foyer CH, Valadier MH, Ferrario S (1995) In: Smirnoff N (ed) Environment and plant metabolism. Bios Sci, Oxford, pp 17–33
French CS, Brown JS, Lawrence MC (1972) Plant Physiol 49:421–429
Gantt E, Conti SF (1966) J Cell Biol 29:423–434
Gantt E, Lipschultz CA (1974) Biochemistry 13:2960–2966
Gantt E, Lipschultz CA, Zilinskas B (1976) Biochim Biophys Acta 430:375–388
Haxo FT (1960) In: Allen MB (ed) Comparative biochemistry of photoreactive systems. Academic Press, New York, pp 339–360
Joliot P, Joliot A, Kok B (1968) Biochim Biophys Acta 153:635–652
Junesch U, Gräber P (1987) Biochim Biophys Acta 893:275–288
Kok B (1956) Biochim Biophys Acta 21:245–258
Kreutz W (1966) Umschau 66:806–813
Kühlbrandt W (1996) Nature 374:496–498
Lea PJ, Miflin BJ (1974) Nature 251:614–616
Lemasson C, Demarsac NT, Cohen-Bazire G (1973) Proc Natl Acad Sci USA 70:3130–3133
Leustek T (1996) Physiol Plant 97:411–419
Menke W (1960) Experientia 16:537–538
Nilsen KN (1971) Hort Science 6:26–29
Oesterhelt D (1974) In: Jaenicke L (ed) Biochemistry of sensory functions. Springer, Berlin Heidelberg New York, pp 55–77
Paolillo DJ (1970) J Cell Sci 6:243–255
Papiz MZ, Prince SM, Hawthornthwaite-Lawless AM, McDer-mott G, Freer AA, Isaacs NW, Cogdell RJ (1996) Trends Plant Sci 1:198–206
Park RB, Pfeifhofer AO (1969) J Cell Sci 5:299–311
Pedersen TA, Kirk M, Bassham JA (1966) Physiol Plant 19:219–231
Scheibe R (1994) Naturwiss 81:443–448
Schreiber U, Bilger W, Neubauer C (1993) In: Schulze E-D, Caldwell MM (eds) Ecophysiology of photosynthesis. (Ecological Studies, vol 100). Springer, Berlin Heidelberg New York Tokyo, pp 49–70
Sidler WA (1994) In: Bryant DA (ed) The molecular biology of cyanobacteria. Kluwer, Dordrecht, pp 139–216
Solomonson LP, Barber MJ (1990) Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 41:225–253
Staehelin LA, Van der Staay GWM (1996) In: Ort DR, Yocum CF (eds) Oxygenic photosynthesis: The light reactions. Kluwer, Dordrecht, pp 11–30
Wehrmeyer W (1964) Planta 63:13–30
Witt HT (1971) Quart Rev Biophys 4:365–477
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Schopfer, P., Brennicke, A. (1999). Photosynthese als Funktion des Chloroplasten. In: Pflanzenphysiologie. Springer-Lehrbuch. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-87816-9_11
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