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Einleitung

Photosynthese, Stoffwechselreaktion chlorophyllhaltiger Organismen (grüne Pflanzen und einige Bakterien), bei der organische Verbindungen aus anorganischen Molekülen durch Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie synthetisiert werden.

Die Photosynthese ist einer der wichtigsten physiologischen Prozesse überhaupt, da durch sie organische, energiereiche Verbindungen und Sauerstoff erzeugt werden und damit die Existenz von Lebewesen in unserer Biosphäre überhaupt erst möglich wird. Als erste Organismen, die Photosynthese betrieben, gelten Purpurbakterien; dies berichteten US-amerikanische und japanische Forscher 2000 in der Zeitschrift Science.

Eine verallgemeinerte, chemische Gleichung für die Photosynthese lautet:

6 CO2 + 12 H2A + Sonnenlicht → C6H12O6 + 12 A+ 6 H2O.

Die Formel H₂A steht für eine Ausgangssubstanz, die oxidiert wird, d. h. Elektronen abgeben kann. CO₂ ist die chemische Formel für Kohlendioxid und C₆H₁₂O₆ steht für Glucose (eine Hexose). Bei der überwiegenden Mehrzahl der Photosynthese treibenden Organismen – grüne Pflanzen und Cyanobakterien – handelt es sich bei H₂A um Wasser (H₂O), aus dessen Spaltung Sauerstoff freigesetzt wird. Bei manchen Photosynthese treibenden Bakterien steht H₂A dagegen für Schwefelwasserstoff (H₂S) oder andere einfach gebaute, organische Substanzen. Bei dieser so genannten anoxygenen Photosynthese von Bakterien entsteht daher kein Sauerstoff. Im folgenden soll nur die Form der Photosynthese näher erläutert werden, bei der Wasser als Elektronenspender fungiert.

Die Photosynthese verläuft in zwei Schritten: In der Lichtreaktion kommt es zu einer Reihe von lichtabhängigen, jedoch temperaturunabhängigen Reaktionen, deren Geschwindigkeit innerhalb bestimmter Grenzen durch steigende Lichtintensität beschleunigt werden kann. Eine Temperaturerhöhung zeigt dagegen keine Wirkung auf die Reaktionsgeschwindigkeit. Die zweite Reaktionsreihe, die Dunkelreaktion, ist lichtunabhängig, ihre Geschwindigkeit kann jedoch durch Temperaturerhöhung gesteigert werden.