Energietransfer und elektronenübertrag in der photosynthese

Der Energietransfer   Chlorophyllmoleküle können Strahlungsenergie absorbieren (aufnehmen) und sie auf andere Moleküle übertagen.  Für diese Übertagung müssen jedoch 2 Vorraussetzungen erfüllt sein: Der Abstand zwischen den Pigmenten  muss gering sein, dann kann der Transfer schneller ablaufen, wenn der Abstand jedoch größer wäre würde die Energie in Floureszens umgewandelt werden, durch die die Energie abgestrahlt werden würde Die Energie muss eine bestimmte Größe haben damit der Transfer stattfinden kann Der Pigmentverband (Hilfspigmente und Chlorophyllmoleküle) sind in der Thylakoidenmembran (Komplex aus zwei Membranen mit einem Hohlraum)  durch Proteine verankert.  Chlorophyllfarbstoffe wie Chlorophyll b, Carotinoide, Phycobiline und ein Teil des Chlorophyll a dienen als Hilfspigmente und bilden den Antennenkomplex (LHC=light harvesting complex). Die Pigmente des Antennenkomplexes übertragen die Energie (Licht) in einer Kettenreaktion auf das Reaktionszentrum. Obwohl die Moleküle des Antennenkomplexes ihre aufgenommene Energie an das Reaktionszentrum abgeben, haben sie jedoch genügend Energie für die Elektronenabgabe übrig.     Energietransfer und Elektronenübertrag   Der Antennenkomplex ist in der Thylakoidenmembran vorhanden, dieser besteht aus Chlorophyllmolekülen und Hilfspigmenten, welche durch Proteine in der Membran verankert sind.

Das Chlorophyllmolekül des Antennenkomplexes wird durch Energie (Licht) angeregt. Durch die Aufnahme der Energie wird das Elektron des Moleküls auf ein höheres Niveau gestellt.  Das energiebeladene Elektron überträgt die Energie auf ein anderes Molekül und geht wieder in seinen energiearmen Ausgangszustand zurück.  Dieser Vorgang wiederholt sich bis die Energie an dem Molekül des Antennenkomplexes, welches direkt neben dem Reaktionszentrum liegt, angekommen ist. Das Reaktionszentrum, in der die Photosynthese stattfindet, ist in drei Teile unterteilt. Der Elektronenakzeptor, welcher Elektronen aufnimmt Das Chlorophyll-a-Molekül Der Elektronendonator, welcher Elektronen abgibt Auf das Chlorophyll-a-Molekül (Reaktionszentrum)  wird nun das Elektron mit der Energie des Moleküls des Antennenkomplexes, welches neben dem Reaktionszentrum liegt, übertragen.

Dadurch wird das Chlorophyll-a-Molekül auf ein höheres Niveau gehoben.  Als nächstes übernimmt der Elektronenakzeptor das Elektron.  In dem Chlorophyll-a-Molekül ist durch die Abgabe des Elektrons  eine Elektronenlücke entstanden, somit wird das Chlorophyll-a-Molekül zum Elektronenakzeptor.  Doch die Elektronenlücke wird durch die Elektronenaufnahme vom Elektronendenator geschlossen.  Die Energie von einem Antennenkomplex Molekül  kann wieder von einem Chlorophyll-a-Molekül aufgenommen werden. Die entstandene Elektronenlücke des Elektronendonators wird im Verlauf der Fotosynthese wieder geschlossen.

     

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