Photosynthese

Die Primärprodukte der Photosynthese ATP und NADPH+H⁺ werden in der sogenannten Dunkelreaktion dazu benutzt, Kohlenhydrate herzustellen.

Diese Synthese läuft in mehreren Einzelschritten im Stroma der Thylakoiden ab. Man nennt sie C3- oder Calvin-Zyklus oder reduktiver Pentosephosphatweg. Die Reaktionen wurden von Melvin Calvin siehe Abb. 45 (1911-1997) in den 30er Jahren erstmals aufgeklärt. Die notwendigen Enzyme sind alle im Stroma vorhanden.

Wir erinnern uns, daß bei Belichtung der Blätter Stärke nachweisbar ist. Diese ist jedoch ein Sekundärprodukt der Photosynthese. Zunächst wird ein anderes Kohlenhydrat hergestellt, das dann in Stärke umgewandelt wird.

Informieren wir uns zunächst genauer über den chemischen Aufbau von Kohlenhydraten, um die Dunkelreaktion besser zu verstehen.

1.4.2.1 Kohlenhydrate als Photosyntheseprodukte

Kohlenhydrate kommen in den Zellen aller Lebewesen vor, und gehören zu den am häufigsten hergestellten organischen Stoffen auf diesem Planeten. Man kann sie in 3 Gruppen einteilen:

Kohlenhydrat

Beispiele

Monosaccharide (Einfachzucker)

Glucose (Traubenzucker), Fructose (Fruchtzucker), Ribose

Oligosaccharide (Mehrfachzucker)
= Ketten mehrerer Monosaccharide

Maltose (Malzzucker), Saccharose (Rohrzucker), Lactose (Milchzucker)

Polysaccharide (Vielfachzucker)
= Ketten vieler Monosaccharide

Stärke, Cellulose

Polysaccharide bestehen wie Proteine aus Makromolekülen.

Kohlenhydrate sind aus den 3 Elementen C, O und H aufgebaut und können als mit Hydroxilgruppen (OH-) substituierte Aldehyde oder Ketone aufgefaßt werden. Die typische Endung des chemischen Namens ist -ose, z. B. Glucose oder Pentose.

Sie kommen ketten- oder ringförmig ( häufiger) vor. Die einfachsten Kohlenhydrate (Monosaccharide) besitzen 3 C-Atome. Grundsätzlich haben alle Kohlenhydrate an allen C-Atomen ein Hydroxilgruppe außer an einer, an der eine Carbonylgruppe (C=O) vorliegt.

Monosaccharide mit 3 C-Atomen heißen Triosen, mit vier Tetrosen, mit fünf Pentosen und mit sechs Hexosen.

Die Monosacharide unterscheiden sich jedoch nicht nur durch unterschiedliche Kettenlänge sondern auch durch die räumliche Struktur. Ein Präfix vor dem Namen drückt dies aus z. B. D-Glucose.

Das Präfix a bezieht sich auf die Stellung der OH-Gruppe in der Ringform (Haworth) am 1. C-Atom nach unten. Das Präfix D bezieht sich auf die vorletzte OH-Gruppe (Kettenform) von oben ( bei Hexosen 5. C-Atom) und bedeutet rechtsstehend.

Beispiele für wichtige Monosaccharide:

Glucose, Fructose, Ribose, Ribulose, Glycerinaldehyd, Dihydroxyaceton

D-Glucose	a-D-Glucose (C₆H₁₂O₆)

Kettenform (Fischer-Projektion)	Ringform (Haworth-Projektion)

D-Fructose	b-D-Fructose (C₆H₁₂O₆)

Kettenform (Fischer-Projektion)	Ringform (Haworth-Projektion)

D-Ribose	a-D-Ribose

Kettenform	Ringform

D-Ribulose	b-D-Ribulose

Kettenform	Ringform

2-Hydroxy-Propanal	1,3-Dihydroxy-Propanon

D-Glycerinaldehyd	Dihydroxyaceton

Wichtige Oligosaccharide (Disaccharide):

Wie man sieht, sind die wichtigsten Oligo- und Polysaccharide Polymere der Glucose.

Maltose

Malzzucker

Saccharose

Rohr-und Rübenzucker

Wichtige Polysaccaride:

Stärke

Cellulose

Ketten von b-D-Glucose, 1-4-glycosidisch verbunden