FOTOSYNTHESE

ALLGEMEINES WISSEN

• die 1939 von dem engl. Chemiker Robert Hill entdeckte Reaktion isolierter Chloroplasten - unter der Einwirkung von Licht und in Gegenwart eines künstlichen Elektronenakzeptors (Oxidationsmittel), z.B. Ferricyanid, freier Sauerstoff (O2) entsteht direkt - Chloroplasten haben die Fähigkeit unter Lichteinstrahlung Photosynthese zu betreiben und dabei Sauerstoff zu erzeugen - In-vitro brauchen Chloroplasten dazu einen artifiziellen nicht-biologischen Elektronenakzeptor, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten -der Elektronenakzeptor wird auch als Hill-Reagens bezeichnet
• - diese Reaktion hat entscheidend zum Verständnis des Chemismus der Photosynthese beigetragen, da durch sie bewiesen wurde, dass... 1) O2 ohne gleichzeitige CO2-Reduktion entsteht 2) O2 aus H2O (und nicht CO2) gebildet wird 3) die Enzyme der Photosynthese in Chloroplasten lokalisiert sind 4) die primäre Lichtreaktion im Transfer eines Elektrons von einem Elektronendonator auf einen Elektronenakzeptor (= Ferricyanid bei der Hill-Reaktion) gegen ein chemisches Energiegefälle erfolgt
• Für die Herstellung von Sauerstoff bei der Photosynthese wird direkt kein CO2 benötigt. Auch andere Elektronenakzeptoren wie Kaliumhexacyanoferrat(III) oder künstlich zugesetztes NADP+ dienen als Hill-Reagens.

BESCHREIBUNG VON DER HILL-REAKTION

• Zur Demonstration der Hill-Reaktion wird häufig 0,2ml-Dichlorphenolindophenol (DCPIP) verwendet. Es ist in der oxidierten Form blau und in der reduzierten Form farblos. DCPIP wird bei Experimenten einem Blattextrakt hinzu gesetzt und nach Beleuchtung wird es farblos. Wird keine Beleuchtung durchgeführt, behält DCPIP seine blaue Farbe. Die Entfärbung kommt durch eine Übertragung von Elektronen auf den Elektronenakzeptor. In Chloroplasten ist NADP+ der biologische Elektronenakzeptor, wie durch Severo Ochoa nachgewiesen wurde. Die Hill-Gleichung lautet also: 2 H2O + 2 NADP+ + Licht → 2 NADPH+H+ + O2

HYPOTHESE ZUR HILL-REAKTION

• Die Hypothese „der bei der Fotosynthese freigesetzte Sauerstoff stammt zum Teil aus dem Wasser und zum anderen Teil aus dem Kohlenstoffdioxid“ würde Widerlegt da die Versuchsergebnisse zeigten dass Sauerstoff auch in Abwesenheit von Kohlenstoffdioxid freigesetzt wird und in isolierten Chloroplasten Teilschritt der Fotosynthese ablaufen können

FINDET EINE ENTFÄRBUNGEN DES DCPIPS STATT WENN MAN STATT CHLOROPLASTEN CHLOROPHYLL-LÖSUNG VERWENDET?

• Pflanzliche Zellen haben im Gegensatz zu Tierischen und Prokaryotischen Zellen Chloroplasten. –> Durch das Chlorophyll in den Cytoplasma erhalten die Pflanzen ihre grünliche Farbe.
• Das bedeutet selbst wenn man die Chloroplasten mit den Chlorophyll austauscht sollte die Entfärbung stattfinden, da das Chlorophyll auch in den Cytoplasma der Stoff ist der für die Grünliche Verfärbung verantwortlich ist.

HEMMUNG DURCH DCMU

• Das DCMU hemmt den Elektronentransport zwischen den ersten und zweiten Fotosystem, wenn man dieses in den drei Versuchsansätzen des Hill-Experiment dazu gibt, führt es zu einer Hemmung der Fotosynthese. Da die Hemmung schon im ersten und zweiten Fotosystem statt findet kann die Fotosynthese nicht statt finden.