3.

Dunkelreaktion

Die Dunkelreaktion findet im Stroma des Chloroplasten – der Matrix, welche die Thylakoidmembranen umgibt – statt. Dort wird die als ATP und NADPH₂ gespeicherte Energie genutzt, um Kohlendioxid zu organischen Kohlenstoffverbindungen zu reduzieren. Dieser Vorgang vollzieht sich nach dem Mechanismus des Calvin-Zyklus. Bei jeder Runde dieses Zyklus tritt ein Kohlendioxidmolekül in den Kreislauf ein. Das Kohlendioxid wird zunächst an eine Pentose (ein Zuckermolekül mit fünf Kohlenstoffatomen) – RubP (Ribulose 1,5-bisphosphat) – gebunden, die in zwei dreigliedrige Kohlenstoffmoleküle (PGA, 3-Phosphoglycerat) zerfällt. Diese werden zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat reduziert. Drei vollständige Durchläufe des Zyklus liefern eines der dreigliedrigen Kohlenstoffmoleküle (Glycerinaldehyd-3-Phosphat), wobei jeder einzelne Zyklus ein Molekül Kohlendioxid, zwei Moleküle NADPH₂ und drei Moleküle ATP verbraucht. Zwei dieser Kohlenstoffmoleküle dienen als Ausgangsstoffe für die Synthese von Hexosen (Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen) im Zytoplasma wie der Glucose (Traubenzucker). Daraus werden wiederum die wichtigsten Transport- und Speicherformen für Zucker, Saccharose und Stärke gebildet. Das Bindemolekül für Kohlendioxid RubP wird mit jeder Umdrehung des Kreislaufes wieder regeneriert.

Damit liegt das Ergebnis der Photosynthesereaktion in der vorübergehenden Umwandlung von Lichtenergie in die chemischen Verbindungen ATP und NADPH₂ durch die Lichtreaktion und der endgültigen Fixierung der Energie in Form von Zuckermolekülen mit Hilfe der Dunkelreaktion. Während des Prozesses wird unter Freisetzung von Sauerstoff Wasser gespalten, um Elektronen für die Elektronentransportketten bereitzustellen. Kohlendioxid wird bei der Dunkelreaktion reduziert und liefert dadurch die Grundbausteine für das Endprodukt, das Zuckermolekül.