Home > Biologie > Stoffwechselbiologie > Photosynthese > Photosynthesefaktoren

Photosynthesefaktor Sauerstoff

Ubersicht - Blatt - Lichtintensität - Lichtfarbe - CO2 - H2O - Chlorophyll - Temperatur - O2

Sauerstoff ist nicht nur ein Endprodukt

Auf den ersten Blick scheint der Sauerstoff kein Umweltfaktor zu sein, der die Photosyntheserate beeinflusst. Sauerstoff ist doch mehr ein Abfallprodukt der Wasser-Photolyse.

Und doch hat man in vielen wissenschaftlichen Arbeiten herausgefunden, dass der O2-Gehalt der Luft durchaus einen Einfluss auf die Photosyntheserate hat, und zwar einen hemmenden. Je größer der O2-Gehalt der Luft, desto stärker wird die Photosynthes gehemmt.

Der Sauerstoff hemmt nicht die Lichtreaktion, sondern die Dunkelreaktion. Das Schlüsselenzym der Dunkelreaktion ist die Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/-oxygenase, auch RuBisCO oder Rubisco genannt. Dieses Enzym mit dem unaussprechlich langen Namen ist das mengenmäßig häufigste Proteine auf der Erde. Jedes Blatt jeder grünen Pflanze enthält Tausende Moleküle dieses Enzyms.

Betrachten wir uns den Namen mal etwas näher.

  • Ribulose-1,5-biphosphat: Nicht die Ribulose selbst wird von dem Enzym verarbeitet, sondern die zweifach phosphorylierte Form der Ribulose (ein Zucker mit fünf C-Atomen).
  • Carboxylase: Das Enzym hängt Kohlenstoff an das Substrat. Dies ist der entscheidende Schritt bei der Glucose-Synthese in der Dunkelreaktion. Aus einem C5-Körper (der Ribulose) wird ein C6-Körper (die Glucose) hergestellt.
  • Oxygenase: Das Enzym kann noch etwas anderes. Es ist auch in der Lage, Sauerstoff an andere Moleküle zu heften.

Das Enzym hat also eine doppelte Wirkungsspezifität, es kann Kohlenstoff oder Sauerstoff übertragen. Wenn viel Kohlendioxid und wenig Sauerstoff in der Luft vorhanden ist, überwiegt die Kohlenstoff-Übertragung.

Ist aber wenig Kohlendioxid und viel Sauerstoff in der Luft, überweigt die Sauerstoff-Übertragung.

Eigentlich ist das ja auch logisch. Ist viel CO2 vorhanden, wird dieses Cosubstrat gebunden, ist viel O2 da, wird eben dieses Cosubstrat hauptsächlich gebunden.

Damit kann man jetzt die Sauerstoff-Hemmung der Photosynthese erklären. Wenn viel O2 vorhanden ist, arbeitet das Enzym Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/-oxygenaseals Oxygenase, überträgt also Sauerstoff auf andere Moleküle. Die Carboxylase-Funktion wird dann gehemmt. Damit kommt dann die Dunkelreaktion zum Erliegen.

Quellen:

  1. Murray W. Nabors, Botanik, München 2007