Wie Photosystem I mittels Licht Ferredoxin erzeugt und es zur Reduktion von NADPH kommt

Im Photosystem I erhalten die Elektronen letztendlich die notwendige Anregungsenergie, damit NADP+ zu NADPH reagieren kann. Die im Photosystem I freigesetzten Elektronen werden auf Ferredoxin übertragen, das selbst nur ein Elektronen aufnehmen kann. Von zwei Ferredoxin Molekülen fließen jeweils ein Elektron auf NADP+. Diesen Übertrag von zwei Elektronen auf NADP+ übernimmt das Enzym Ferredoxin-NADP+-Reduktase.

Welche Vorgänge im Photosystem I führen zur Weiterleitung von Elektronen auf Ferredoxin?

Wie erfolgt die Übertragung von Ferredoxin („trägt ein Elektron“) auf NADP+ („trägt zwei Elektronen“)?

Photosystem I und die Bildung von Ferredoxin

  • Das Photosystem I verwendet Licht zur Erzeugung von Ferredoxin, Ferredoxin ist ein starkes Reduktionsmittel.
  • Das Photosystem I ist ein Transmembranprotein, das aus etwa 14 Polypeptiden, vielen assoziierten Proteinen und Cofaktoren besteht.
  • Der Kernbereich besteht aus ein Paar ähnlicher Untereinheiten: psaA (rot) und psaB (blau).
  • Das spezielle Paar von Chlorophyll a – Molekülen hat ein Absorptionsmaxium von 700nm (Bezeichnung: P700 ).

Rektionsverlauf bis zur Bildung von Ferredoxin

  1. Durch Licht kommt es im P700 zur Ladungstrennung.
  2. Ein Elektron wird auf Chlorophyll in der A0 – Stelle übertragen.
  3. Von dort geht es auf Chinon in der A1 – Stelle über.
  4. Über die drei 4Fe-4S-Cluster des Photosystems I wird das Elektron zum Ferredoxin weitergeleitet.
  5. Das Elektron reagiert mit dem 2Fe-2S-Cluster des Ferredoxins. Aus Fdoxi wird Fdred.

Pc(Cu+)+Fdoxi -> Pc(Cu2+)+Fdred

Die Ferredoxin-NADP+ – Reduktase überführt NADP+ in NADPH

Wie wird nun Ferredoxin für die Reduktion von NADP+ verwendet?

  • Das Enzym Ferredoxin-NADP+-Reduktase ist ein Flavoprotein, es besitzt FAD als prosthetische Gruppe.
  • Die Bildung von NADPH auf der Stroma-Seite ist Betrag zum Protonengradienten.

Die NADP+ Reduktion verläuft in zwei Schritten:

  1. Schritt: FAD reagiert nacheinander mit 2 Ferredoxin-Molekülen zu FADH2. Dabei wird als Zwischenstufe Semichinon gebildet.
  2. Schritt: Das Enzym überträgt ein Hydridion (H–) auf NADP+. Es entsteht NADPH.

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