Direkt zum Inhalt

Pfadnavigation

  1. Startseite
  2. Biologie Abitur
  3. 3 Stoffwechsel und Energieumsatz
  4. 3.4 Aufbauender Stoffwechsel
  5. 3.4.1 Die Fotosynthese ist die Grundlage des Lebens
  6. Zyklischer Elektronentransport

Zyklischer Elektronentransport

Der zyklische Elektronentransport gehört neben der Fotolyse des Wassers, der Elektronentransportkette und anderen Reaktionsschritten zur Lichtreaktion der Fotosynthese bei Pflanzen. Diese läuft in den Chloroplasten der grünen Pflanzen ab und ermöglicht es der Pflanze, mithilfe von Lichtenergie aus den einfachen Molekülen des Kohlenstoffdioxids und des Wassers energiereiche Glucose aufzubauen. Dabei fällt, quasi als „Abfallprodukt“, Sauerstoff an. Die durch die Strahlungsenergie des Sonnenlichts angeregten Elektronen werden dabei über eine Kette von Stoffen übertragen und entweder chemisch gebunden und in der anschließenden Dunkelreaktion für die Herstellung energiereicher Glucose verbraucht oder über mehrere Komplexe zum Chlorophyllmolekül zurückgeführt. Ein Elektron des Chlorophyllmoleküls im Fotosystems I (P 700) wird dabei auf ein höheres Energieniveau gehoben und langsam unter Passieren mehrerer Molekülkomplexe in das Ausgangsniveau zurückversetzt. Bei Ankunft am ursprünglichen Chlorophyllmolekül ist ATP entstanden. Da das Elektron sich in einem Kreislauf bewegt, wird der Vorgang als zyklischer Elektronentransport bezeichnet.

Schule wird easy mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.
Jetzt 30 Tage risikofrei testen
Your browser does not support the video tag.

Die Lichtenergie der Sonnenstrahlen wird von speziellen Antennenpigmenten des Fotosystems I in der Thylakoidmembran der Chloroplasten absorbiert. Die Pigmente sind um ein Reaktionszentrum gruppiert, das auch als Lichtsammelkomplex bezeichnet wird. Alle Fotosynthesepigmente (Carotinoide, Chlorophyll a, b, c) verfügen über charakteristische Absorptionsspektren, Hauptpigment der grünen Pflanzen ist das Chlorophyll a-Molekül.

Jedes Antennenpigment besitzt ein Elektronensystem, in dem die Elektronen den Übergang vom Grundzustand in einen angeregten Zustand durch die Aufnahme von Lichtquanten vollziehen. Die Organisation der Pigmente ermöglicht die Übertragung des Anregungszustands auf ein benachbartes Pigment des Lichtsammelkomplexes. Dieser Prozess wird so lange fortgesetzt, bis die Anregungsenergie beim Reaktionszentrum mit dem längstwelligen Absorptionsmaximum ankommt (Chlorophyll a). Dort wird die aufgenommene Lichtenergie vieler Pigmente gesammelt.

  • Chlorophylle a und b

Das aktive Chlorophyll a des Reaktionszentrums löst daraufhin die Elektronentransportkette aus:
Ein angeregtes Elektron wird freigesetzt und von einem Akzeptor aufgefangen. Zum einen können die Elektronen über Ferredoxin auf das Coenzym NADP + übertragen werden und so zusammen mit den Protonen aus der Fotolyse des Wassers die Bildung von NADPH + H + (Reduktionsmittel) bewirken. Der Akzeptor NADP + wird dabei reduziert, indem er die Wasserstoff-Ionen aus der Fotolyse aufnimmt. Im Molekül hinterlassen diese Elektronen somit ein „Loch“. Dieses Loch kann von anderen freien Elektronen im Fotosystem II wieder aufgefüllt werden (nichtzyklischer Elektronentransport).

Die andere Möglichkeit ist, dass die Elektronen über Ferredoxin, den Cytochrom-Komplex und Plastocyanin an das Reaktionszentrum P 700 wieder zurückkehren und so die entstandene Elektronenlücke selbst wieder auffüllen. Dieser Weg, bei dem die Elektronen wieder an ihren Ursprungsort zurückkehren, wird als zyklischer Elektronentransport beschrieben. Da bei dieser Reaktion nur das Fotosystem I beteiligt ist, findet in dem Zusammenhang keine Fotolyse des Wassers und weder eine Sauerstoffbildung noch NADPH + H+-Bildung statt. Das einzige Produkt, das entsteht, ist Adenosintriphosphat (ATP) aus ADP + Phosphat.

Diese Form der ATP-Bildung wird auch als zyklische Fotophosphorylierung bezeichnet, weil mithilfe von Licht/Photonen ADP zu ATP phosphoryliert wird.

Der Calvin-Zyklus verbraucht mehr ATP als NADPH + H+, im nichtzyklischen Prozess werden jedoch gleiche Mengen an beidem gebildet, sodass ein ATP-Defizit entsteht, das durch den zyklischen Prozess ausgeglichen wird. Diese zusätzliche ATP-Bildung wird vermutlich durch eine genügend hohe NADPH + H+-Konzentration im Chloroplasten angeregt.

  • Zyklischer Elektronentransport
Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH): "Zyklischer Elektronentransport." In: Lernhelfer (Duden Learnattack GmbH). URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/biologie-abitur/artikel/zyklischer-elektronentransport (Abgerufen: 14. July 2025, 11:31 UTC)

Suche nach passenden Schlagwörtern

  • Elektronentransport
  • Glucose
  • Glukose
  • Photosynthese
  • Video
  • Chloroplasten
  • Elektronentransportkette
  • ATP-Bildung
  • Lichtreaktion
  • Fotosynthese
  • Animationen
  • Lichtsammelkomplex
  • Fotophosphorylierung
Jetzt durchstarten

Lernblockade und Hausaufgabenstress?

Entspannt durch die Schule mit KI-Tutor Kim und Duden Learnattack.

  • Kim hat in Deutsch, Mathe, Englisch und 6 weiteren Schulfächern immer eine von Lehrkräften geprüfte Erklärung, Video oder Übung parat.
  • 24/7 auf Learnattack.de und WhatsApp mit Bildupload und Sprachnachrichten verfügbar. Ideal, um bei den Hausaufgaben und beim Lernen von Fremdsprachen zu unterstützen.
  • Viel günstiger als andere Nachhilfe und schützt deine Daten.

Verwandte Artikel

Obstbau in Neuseeland – Beispiel für Globalisierung

Die Globalisierung der Weltwirtschaft hat auch im Bereich der Agrarproduktion zu neuen Rahmenbedingungen geführt. In Neuseeland wurde im Zeitraum von nur zehn Jahren die Landwirtschaft liberalisiert und unmittelbar dem freien Wettbewerb auf dem Weltmarkt zugänglich gemacht. Während beispielsweise in der EU staatliche Subventionen an die Erzeuger gezahlt werden, kommt die Landwirtschaft in Neuseeland seit 1984 völlig ohne staatlichen Einfluss und finanzielle Zuwendungen aus.
Am Beispiel des Obstbaues wird aufgezeigt, wie es den Landwirten gelungen ist, unter globalen Konkurrenzbedingungen ihre Existenz zu sichern. Unter anderem konzentrierten sich die Farmer Neuseelands auf den Anbau von Spezialkulturen, vor allem auf die Kiwifrucht. Besonders in den Industrieländern war die Nachfrage nach dieser gesunden exotischen Frucht sprunghaft angestiegen. Außerdem haben die neuseeländischen Landwirte rasch auf veränderte Nachfragebedingungen und den gestiegenen Bedarf nach ökologisch wertvollen Produkten reagiert. Inzwischen werden etwa 85 % der Agrarerzeugnisse des Landes in viele Länder der Welt exportiert. Damit hat sich die Landwirtschaft zu einem bedeutenden Wirtschaftsfaktor Neuseelands entwickelt.

Hans Fischer

* 27.07.1881 in Höchst (heute zu Frankfurt/ Main gehörend)
† 31.03.1945 in München

HANS FISCHER war ein deutscher Chemiker. Er untersuchte Farbstoffe auf Pyrrol-Basis, z. B. Porphyrine. Es gelang ihm, den Gallenfarbstoff Bilirubin zu synthetisieren, er klärte die Struktur des Hämins, eines Bestandteils des roten Blutfarbstoffes, auf und die Struktur von Chlorophyll.
1930 erhielt HANS FISCHER den Nobelpreis für Chemie.

Fotophosphorylierung

Fotophosphorylierung beschreibt die Bildung von Adenosintriphosphat (ATP) durch die Anlagerung einer Phosphatgruppe an Adenosindiphosphat (ADP) unter dem Einfluss von Lichtenergie. Der ablaufende Mechanismus der ATP-Bildung im Chloroplast und die ATP-Bildung im Mitochondrium während der Endoxidation bei der Zellatmung sind grundlegend gleich und werden als Chemiosmose bezeichnet. Es entsteht im Laufe der Lichtreaktionen ein Konzentrationsunterschied an Protonen zwischen Thylakoidinnenraum und Stroma, in dessen Endergebnis durch den angestrebten Konzentrationsausgleich enzymatisch ATP gebildet wird. Je nach Weg der Elektronen bei den lichtabhängigen Reaktionen unterscheidet man zwischen nichtzyklischer und zyklischer Fotophosphorylierung.

Fotosynthesepigmente

Fotosynthesepigmente sind Pigmente, die Licht absorbieren und mithilfe der Lichtenergie von einem energiearmen Grundzustand in einen energiereichen, angeregten Zustand übergehen. Beim Zurücksprung in den Grundzustand - der angeregte Zustand ist zwar energievoll aber instabil - wird die Energie in Form von Photonen an ein bestimmtes Chlorophyll-a-Molekül, ebenfalls ein Fotosynthesepigment, abgegeben, dass sich in einem Reaktionszentrum befindet. Mithilfe dieser Energie findet dann die erste lichtbetriebene, chemische Reaktion statt, eine Redoxreaktion.Diejenigen Pigmente, die das Licht absorbieren und dessen Energie bis zu den Pigmenten im Reaktionszentrum weiterleiten, heißen Antennenpigmente. Antennenpigmente sind verschiedene Chlorophyll-Protein-Komplexe, Carotinoide und Phycobiline. Jedes fotosynthetische Reaktionszentrumschlorophyll ist von etwa 300 verschiedenen, lichtsammelnden Antennenpigmenten umgeben.
Die gesamte Struktur, Antennenpigmente und Reaktionszentrum, wird Fotosystem genannt.

Der deutsche Botaniker THEODOR WILHELM ENGELMANN (1843 – 1909) konnte 1883 mit seinen Versuchen mit einer fadenförmigen Alge die Fotosyntheseaktivität in den verschiedenen Bereichen des sichtbaren Lichtes nachweisen. Diese entspricht im Wesentlichen den Absorptionsmaxima der Fotosynthesepigmente bzw. dem Zusammenwirken der Farbstoffe im Fotosystem. Chlorophylle stellen die Hauptpigmente in allen fotoautotrophen Organismen dar. Carotinoide und Chlorophylle sind vorwiegend als Antennenpigmente zur optimalen Lichtabsorption im Rahmen des Antennenkomplexes im Fotosystem vertreten.

Energiereserven und Hungern

Beim Hungern laufen biochemische, physiologische sowie psychische Prozesse und Regelkreise ab. Ausgelöst werden sie durch das Sinken des Glucosespiegels im Blut. Bei den biochemischen Prozessen stellt der Körper auf die Bildung von Glucose aus Eiweiß und Fett (Gluconeogenese) um, wenn die Glykogenreserven in der Leber erschöpft sind. Auf diese Weise werden zuerst die Fettdepots aufgebraucht. Später beginnt die Eiweißverdauung von Muskeleiweiß. Da die osmotische Wirkung des Blutes nachlässt, entstehen Hungerödeme.

Ein Angebot von

Footer

  • Impressum
  • Sicherheit & Datenschutz
  • AGB
© Duden Learnattack GmbH, 2025