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Mitochondrien Inhalt Stoffwechsel und Biosynthese Chloroplasten und Mitochondrien

Unterabschnitte


Chloroplasten

In den Chloroplasten findet die Photosynthese statt. Sie gehören zu den Plastiden und kommen nur in Pflanzen vor. Alle Plastiden entwickeln sich aus kleinen Organellen, den sogenannten Proplastiden. Ihre Entwicklung wird zu grossen Teilen von den Genen des Kerns gesteuert. Sie können sich zu Chloroplasten, die Photosynthese treiben entwickeln, die können sich im Inneren zu den nicht Photosynthese treibenden Leukoplasten entwickeln oder sie werden zu den stärkespeichernden Amyloplasten. Neben der Photosynthese sind die Plastiden der Syntheseort von Fett- und Aminosäuren.

Die Chloroplasten sind im allgemeinen grösser als die Mitochondrien und haben ausser dem Matrix- und dem Intermembranraum einen weiteren membranumschlossenen Raum: den Thylakoidraum.

Die Reaktionen im Chloroplasten lassen sich in eine Licht- und eine Dunkelreaktion unterteilen. Bei der Lichtreaktion werden die Elektronen des Chlorophylls angeregt und bewegen sich entlang der Elektronentransportkette in der Thylakoidmembran. Dadurch entsteht eine protonen-motorische Kraft, die dann zur ATP-Synthese genutzt wird. Bei der Dunkelreaktion wird CO2 in Kohlenhydrate umgewandelt. Dabei werde die in der Lichtreaktion gebildeten ATP-Moleküle verwendet.


Kohlenstoff-Fixierung

Bei der Kohlenstoff-Fixierung verbindet sich der Kohlenstoff des CO2 mit dem Zucker Ribose 1,5-bisphosphat und Wasser, so dass schliesslich zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat entstehen. Diese Reaktion wird von der Ribulosebisphosphat-Carboxylase katalysiert. In dem folgenden Zyklus der Kohlenstofffixierung werden drei Moleküle CO2 in den Calvin-Zyklus eingespeist und man erhält daraus eine Nettoausbeute von einem Molekül Glycerinaldehyd-3-phosphat. Diese Reaktion verbraucht 3 ATP und zwei NADPH.

Das Glycerinaldehyd-3-Phosphat geht in die Gluconeogenese ein oder wird für die Synthese von Fettsäuren und Aminosäuren ein.

Bei dem Prozess der Photorespiration wird ein Sauerstoff an Stelle des Kohlendioxid an das Ribulose-1,5-bisphosphat angehängt. Welche der Reaktionen abläuft hängt von der Konzentration der beiden Gase ab. Da durch die Photorespiration der fixierte Kohlenstoff wieder verloren geht, findet man bei einigen Pflanzen, die in besonders heissen Gebieten sind, eine C4-Photosynthese, bei der die eigentliche Photosynthese nur in speziellen Zellen abläuft und andere Zellen die ersteren mit CO2 durch aktives Pumpen versorgen.


Photosynthese

Bei der Photosynthese wird die Energie des Sonnenlichts dafür verwendet, ATP zu produzieren.

Das Licht wird von dem aus zwei Teilen bestehenden Photosystem eingefangen. Der eine Teil des Systems, der sogenannte Antennenkomplex besitzt fest miteinander gekoppelte Chlorophyllmoleküle, die ein eingefanges Photon durch Resonanzenergietransfer weiter geben, bis es schliesslich das photochemische Reaktionszentrum erreicht.

Im Reaktionszentrum hebt die Energie ein Elektron eine schwachen Elektronendonators an, so dass dieser ein starker Elektronendonator wird. Der Elektronentransport durchläuft dann zwei hintereinander liegende Photosysteme und produziert neben NADH einen Protonengradienten.

Der Protonengradient der Chloroplasten wird erzeugt, indem Protonen in den Thylakoidraum gepumpt werden und die an dessen Membran befindliche ATP-Synthase dann - analog den Mitochondien - ATP erzeugt.


 
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