Lichtunabhängige Reaktion / Calvin-Zyklus / Dunkelreaktion [Fotosynthese, 2/2] -[Biologie,Oberstufe]

Summary

Dieses Video erklärt die lichtunabhängige Reaktion der Photosynthese, auch bekannt als Calvin-Zyklus. Diese Reaktion findet nach der Lichtreaktion statt, bei der ATP und NADPH gebildet werden. Im Calvin-Zyklus wird Kohlendioxid durch Enzyme fixiert, um Glukose zu synthetisieren, die als Energielieferant für die Pflanze dient. Der Zyklus besteht aus drei Schritten: Kohlenstofffixierung, Reduktion und Regeneration. Obwohl als 'lichtunabhängig' bezeichnet, hängt der Prozess indirekt von der Lichtreaktion ab, da ohne ATP und NADPH der Calvin-Zyklus nicht ablaufen kann. Außerdem wird der Zyklus durch Licht stimuliert.

Takeaways

• 🌱 Der Calvin-Zyklus, auch als Dunkelreaktion bekannt, ist der zweite Schritt der Photosynthese.
• 💡 ATP und NADPH, die in der Lichtreaktion gebildet werden, sind für die Dunkelreaktion unerlässlich.
• 🌍 Der Calvin-Zyklus findet in allen fotosynthetisch aktiven Organismen wie Pflanzen, Algen und manchen Bakterien statt.
• 🔄 Der Zyklus besteht aus drei Phasen: Kohlenstofffixierung, Reduktion und Zuckerbildung sowie der Regeneration von RuBP.
• 🧬 CO2 wird durch das Enzym RuBisCO an Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) gebunden.
• ⚛️ Das instabile C6-Molekül wird in zwei Moleküle 3-Phosphoglycerinsäure (PGA) gespalten.
• 🔋 Die Reduktion von PGA zu Glycerinaldehyd-3-phosphat benötigt Energie in Form von ATP.
• ⚡️ NADPH wird als Elektronenträger genutzt, um die Reduktion abzuschließen.
• 🍬 Ein Teil des Glycerinaldehyd-3-phosphats wird zur Glukosebildung verwendet, der Rest zur Regeneration von RuBP.
• ☀️ Der Begriff 'lichtunabhängige Reaktion' ist irreführend, da der Calvin-Zyklus indirekt stark vom Licht abhängig ist.

Q & A

Was versteht man unter der lichtunabhängigen Reaktion oder Dunkelreaktion?

Die lichtunabhängige Reaktion, auch Dunkelreaktion genannt, ist der zweite Teil der Photosynthese. Sie läuft unabhängig vom Licht ab und wird oft als Calvin-Zyklus bezeichnet. Ziel ist die Synthese von Glukose, die als Ausgangsstoff für die Herstellung weiterer organischer Moleküle dient.

Warum ist die lichtunabhängige Reaktion nicht vollständig unabhängig vom Licht?

Obwohl die Dunkelreaktion nicht direkt Licht benötigt, ist sie auf die Produkte der Lichtreaktion, ATP und NADPH, angewiesen, die durch Lichtenergie gebildet werden. Ohne diese Moleküle kann der Calvin-Zyklus nicht ablaufen.

Welche Organismen führen den Calvin-Zyklus durch?

Der Calvin-Zyklus wird von allen fotosynthetisch aktiven Organismen durchgeführt, einschließlich aller höheren Pflanzen, Algen und einiger Bakterien.

Welche Schritte umfasst der Calvin-Zyklus?

Der Calvin-Zyklus besteht aus drei Hauptschritten: der Kohlenstofffixierung, der Reduktion und der Zucker-Synthese, sowie der Regeneration des CO₂-Akzeptors Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP).

Wie wird CO₂ im Calvin-Zyklus fixiert?

CO₂ wird im ersten Schritt des Calvin-Zyklus an das Molekül Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) gebunden. Durch ein Enzym namens Rubisco wird CO₂ in eine instabile C6-Verbindung umgewandelt, die sofort in zwei Moleküle 3-Phosphoglycerinsäure (PGA) gespalten wird.

Welche Rolle spielen ATP und NADPH im Calvin-Zyklus?

ATP liefert die benötigte Energie, und NADPH wirkt als Elektronenspender, um die 3-Phosphoglycerinsäure (PGA) zu Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP) zu reduzieren. Diese beiden Moleküle werden in der Lichtreaktion produziert und sind für die Glukose-Synthese unerlässlich.

Warum ist der Begriff 'lichtunabhängige Reaktion' irreführend?

Der Begriff 'lichtunabhängige Reaktion' kann irreführend sein, da der Calvin-Zyklus indirekt vom Licht abhängig ist. ATP und NADPH, die in der Lichtreaktion produziert werden, sind notwendig für den Calvin-Zyklus, und einige Enzyme des Zyklus werden durch Licht stimuliert.

Wie viele CO₂-Moleküle werden benötigt, um ein Glukosemolekül zu synthetisieren?

Um ein Glukosemolekül (C₆H₁₂O₆) zu synthetisieren, werden sechs CO₂-Moleküle benötigt, da der Calvin-Zyklus für jedes Glukosemolekül sechsmal durchlaufen werden muss.

Welche pflanzlichen Anpassungen ermöglichen eine effiziente Photosynthese in heißen und trockenen Klimazonen?

Pflanzen wie C4- und CAM-Pflanzen haben Anpassungen entwickelt, um in heißen und trockenen Klimazonen effizient Photosynthese zu betreiben. Sie können CO₂ effektiver fixieren und Wasserverlust reduzieren, indem sie ihre Stomata bei Bedarf geschlossen halten.

Was passiert während der Regenerationsphase im Calvin-Zyklus?

Während der Regenerationsphase werden die meisten Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP)-Moleküle verwendet, um RuBP zu regenerieren. Dies ist notwendig, damit der Calvin-Zyklus erneut CO₂ fixieren kann. Diese Phase erfordert zusätzlich ATP, das aus der Lichtreaktion stammt.