Die Photosynthese (auch Fotosynthese geschrieben) ist ein physiologischer Prozess, der Lichtenergie nutzt, um hochenergetische Moleküle aus energieärmeren Stoffen herzustellen. Es wird von Pflanzen, Algen und einigen Bakterien angetrieben. Dieser biochemische Prozess verwendet lichtabsorbierende Pigmente wie Chlorophyll, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln. Es wird dann verwendet, um aus energiearmen anorganischen Stoffen (Kohlendioxid (CO₂) und Wasser (H₂O) energiereiche organische Verbindungen (hauptsächlich Kohlenhydrate) herzustellen.
Die Ausnutzung der Strahlungsenergie, also das Verhältnis, das zur Herstellung von Assimilaten verwendet wird, wird als photosynthetische Effizienz bezeichnet. Soweit energiereiche organische Substanzen zu Bausteinen von Lebewesen werden, nennt man deren Synthese Assimilation. Es gibt einen Unterschied zwischen oxygener und anoxischer Photosynthese. Mit der Freisetzung von oxygeniertem molekularem Sauerstoff (O₂). In anoxischen Prozessen, die nur von bestimmten Bakterien angetrieben werden, werden anstelle von Sauerstoff andere anorganische Substanzen wie elementarer Schwefel (S) produziert.
Die Photosynthese ist der einzige biochemische Prozess, der Lichtenergie (hauptsächlich Sonnenenergie) in chemische Bindungsenergie umwandelt. Fast alle Heterotrophen (diejenigen, die keine Photosynthese betreiben können) sind indirekt davon abhängig, weil sie ihre Nahrung und den Sauerstoff, den sie zur Energieerzeugung benötigen, letztendlich der aeroben Atmung verdanken. Auch die schützende Ozonschicht wird aus Sauerstoff gebildet.
Entstehung von Sauerstoff auf der Erde
Die Photosynthese ist vielleicht der zentralste und wichtigste Prozess auf der Erde. OKAY. 4,5 Milliarden Jahre lang bestand die Erdatmosphäre aus Wasserstoff, Helium, Ammoniak, Methan und mehreren anderen unfreundlichen Gasen. Erst in der Erdgeschichte, mit der Entwicklung von Cyanobakterien und Algen, wurde während ihres Stoffwechsels Sauerstoff (O₂) als Nebenprodukt freigesetzt, Sauerstoff reicherte sich über Jahrhunderte Millionen Jahre in der Atmosphäre an.
Ort der Photosynthese
In den Chloroplasten von Pflanzenzellen treten sowohl Lichtreaktion als auch Dunkelreaktionen auf. Sie sind der Ort der Photosynthese. Hier kann man sich nur wenige Mikrometer kleine Zellorganellen vorstellen, die wie Mitochondrien aus einer doppelten Membran bestehen . Eine Zelle enthält manchmal Hunderte von Chloroplasten.
Chloroplasten besitzen im Inneren Membraneinstülpungen (= Thylakoidmembranen), die man als Thylakoide bezeichnen kann. Mehrere Thylakoide bilden Stapel, die Grana (ausgesprochen: Granum). Die Lichtreaktion findet in der Thylakoidmembran statt.
Andererseits treten im Stroma Dunkelreaktionen auf. Diese flüssige Matrix ähnelt dem Cytosol der gesamten Zelle. Es enthält einzelne Thylakoide, Stromathylakoide, Ribosomen, DNA und Stärkekörner. Sie speichern den nach der Photosynthese produzierten Zucker, von dem ein Teil als Stärke gespeichert wird.
Bedeutung der Photosynthese
Die Photosynthese hat einen großen Einfluss auf das Leben von Menschen, Pflanzen und Tieren, denn ohne sie hätten wir keine Nahrung und nichts zum Atmen. Glukose ist der Grundstoff für die Herstellung vieler weiterer Stoffe, wie Fruchtzucker (Fruktose), Zellulose oder Stärke. Diese stehen uns Menschen dann in Form von Obst und Gemüse oder in der Weiterverarbeitung als Brot oder auch als Papier zur Verfügung.
Die meisten der durch Photosynthese gewonnenen Zuckermoleküle werden von Pflanzen verwendet, um ihren Energiebedarf zu decken. Sie gewinnt Energie durch den Abbau energiereicher Stoffe in der Zellatmung (=Katabolismus). Die darin enthaltene Energie kann in chemischer Form (ATP) gespeichert und für Transportprozesse oder das Pflanzenwachstum genutzt werden.
Befinden sich Pflanzen nun in günstigen Bedingungen und produzieren mehr Glukose, als sie für den eigenen Energiebedarf benötigen, haben sie die Möglichkeit, diese überschüssige Glukose in nahezu jeden anderen Pflanzenstoff umzuwandeln (=Anabolismus).
