Warum findet Photosynthese auch bei blauem Licht statt, wenn die Photozentren bei rotem Licht aktiviert werden?

Aus Engelmanns Versuch

Engelmann verwendete dieses Gerät, um einen Cladophora-Strang (nicht Spirogyra) mit Licht aus dem sichtbaren Spektrum zu beleuchten, wobei verschiedene Abschnitte unterschiedlichen Wellenlängen (oder Lichtfarben) ausgesetzt wurden. Er fügte diesem Aufbau die sauerstoffsuchenden Bakterien B. termo hinzu und notierte, wo sie sich ansammelten (Anmerkung: Vier Jahre später kam Hauser zu dem Schluss, dass B. termo falsch gekennzeichnet worden war und nicht eine, sondern drei Bakterienarten der Gattung Proteus [2] ). Ihre Verklumpung ermöglichte es ihm zu sehen, welche Regionen die höchste Sauerstoffkonzentration aufwiesen. Er kam zu dem Schluss, dass die photosynthetisch aktivsten Regionen die höchsten Bakterienkonzentrationen aufweisen werden. Die Bakterien sammelten sich in den Regionen mit rotem und violettem Licht an, was zeigt, dass diese Lichtwellenlängen die größte photosynthetische Aktivität erzeugten.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Daraus kann geschlossen werden, dass die photosynthetisch aktiven Lichtregionen im blau-violetten Bereich und im roten Bereich vorhanden sind

Was ich nicht verstehen kann, ist, wenn die Photosysteme I und II bei Lichtwellenlängen von 680 nm und 700 nm (hauptsächlich im roten Bereich des Spektrums) aktiviert werden, welche Art von Photosynthese dann im blauen Bereich stattfindet, aufgrund derer Sauerstoffentwicklung stattfindet ?

Mein Versuch:

Die Antennenmoleküle (Light Harvesting Complex), die hauptsächlich bei dieser Wellenlänge absorbieren, übertragen Energie auf das Photozentrum, wodurch das Photozentrum angeregt und somit OEC aktiviert wird.

Selbst wenn dies wahr wäre, sollte blaues Licht dann nicht genauso effektiv wie rotes Licht sein, um bei der Erzeugung der Quantenausbeute zu helfen?

Antworten (3)

Es stimmt zwar, dass die stärkste Aktivität des Photosystems I und II bei Licht von 700 nm und 680 nm auftritt, aber dies sind nicht die einzigen Wellenlängen, die für die Photosynthese verwendet werden können.

Die grüne Farbe der Pflanzen kommt vom Chlorophyll, das die lichtabsorbierende Hauptkomponente in den Photosystemen ist. Wenn Chlorophyll nur einen einzigen Absorptionspeak bei 680-700 nm hätte, hätte es eine blaue (-ish) Farbe statt einer grünen.

Betrachtet man das Absorptionsspektrum von Chlorophyll (welche Wellenlängen kann es wie gut absorbieren), sieht man, dass es einen zweiten Peak bei etwa 400 nm gibt:

Chlorophyll-Absorptionsspektrum

Dies erklärt sowohl die Ergebnisse von Engelmanns Experiment als auch die grüne Farbe von Chlorophyll (wenn sowohl die rote als auch die blaue Farbe entfernt wurden, bleibt nur Grün übrig)

Bild entnommen aus: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/Biology/ligabs.html

aber das erklärt immer noch nicht, warum Sauerstoff unter blauem Licht entwickelt wird. Das PSII wird durch rotes Licht aktiviert und OEC, das damit gekoppelt ist, spaltet Wasser, um das Photozentrum zu reduzieren ... Ich kann das jedoch nicht verstehen, obwohl blaues Licht dies nicht tut direkt das Photozentrum des PSII anregen, wie es in der Lage ist, die Sauerstoffproduktion zu bewirken. Wie Sie sehen können, befinden sich im blauen Bereich sauerstoffhaltige Bakterien, die darauf hindeuten, dass eine Sauerstoffentwicklung stattfindet.
Du hast meine Antwort nicht ganz verstanden. Der 400-nm-Absorptionspeak von Chlorophyll bedeutet, dass blaues Licht Chlorophyll und damit PSI / PSII direkt anregt. Außerdem verursachen die Bakterien die Sauerstoffproduktion, nicht die Evolution.
blaues Licht regt Chlorophyll direkt an und damit PSI / PSII. Haben Sie Referenzen, um dies zu belegen?

Vielen Dank an @theforestecologist, der mir bei dieser Antwort die Führung gegeben hat

Nur zur Klarstellung, kurz:

  • Die Fotozentren, wie ihr Name schon sagt P 680 und P 700 Es kann nicht gesagt werden, dass sie direkt durch das blauviolette Licht aktiviert werden, da sie Licht nur bei den Wellenlängen 680 nm und 700 nm für PSII bzw. PSI direkt absorbieren können.

  • Die Antennenmoleküle sind die einzigen Pigmente, die direkt bei dieser niedrigen Wellenlänge (auch Soret-Band genannt ) absorbieren, was diese Moleküle wichtig für den Schutz vor Photooxidation macht.

  • Das Chlorophyll a zeigt jedoch, wie in @Nicolais Antwort erwähnt, immer noch eine Absorption im 400-nm-Bereich. Dies könnte durch den Energietransfer von den Antennenmolekülen (Carotinoiden) zum Photozentrum erklärt werden. Der gesamte Mechanismus wurde in diesem Papier zusammengefasst

Daher kann es für die Sauerstoffentwicklung in Gegenwart von blauem Licht verantwortlich sein

Zum letzten Teil meiner Frage zur Wirksamkeit von rotem Licht gegenüber blauem Licht kann gesagt werden:

  • Von dem gesamten blauen Licht, das auf die Antennenmoleküle einfällt, wird nur ein Teil seiner Energie zum Photozentrum übertragen. Während im Falle des gesamten roten Lichteinfalls fast alles vom Photozentrum absorbiert wird, um für die Lichtreaktion verwendet zu werden.

Weitere Hinweise finden Sie in der Antwort des Forstökologen zur Photosynthese

Die Antwort, die Sie suchen, finden Sie mit Sicherheit hier:

https://en.wikipedia.org/wiki/Cryptochrome

Danke für den Link. Aber wie koppeln die Cryptochrom-Pigmente an das OEC? Der Link besagt im Wesentlichen über Lichtempfindlichkeit, aber ich kann nicht verstehen, warum es in Gegenwart von blauem Licht zu einer Sauerstoffentwicklung kommt.
Warum findet Photosynthese auch bei blauem Licht statt, wenn die Photozentren bei rotem Licht aktiviert werden?
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