3.3 Emerson-Effekt
Wie wurde die Existenz von zwei Photosystemen experimentell nachgewiesen?
Versuch 1
Eine Algensuspension wird mit hellrotem Licht der Wellenlänge 650 - 680 nm bestrahlt. Die Sauerstoffproduktion wird gemessen und graphisch als Säule dargestellt (links).
Nun wird die Lichtintensität verdoppelt. Das Meßergebnis wird wieder als Säule dargestellt.
Ergebnis: bei doppelter Lichtintensität wird auch doppelt so viel Sauerstoff freigesetzt.
Versuch 2
Der Versuch 1 wird wiederholt, diesmal aber mit dunkelrotem Licht der Wellenlänge 700 - 720 nm.
Auch hier stellt man fest: bei doppelter Lichtintensität ist die Photosyntheserate doppelt so groß.
Versuch 3
Nun wurde die Algensuspension gleichzeitig mit hellrotem Licht einfacher Intensität und dunkelrotem Licht einfacher Intensität bestrahlt.
An sich hätte die Photosyntheserate wieder den doppelten Wert haben müssen. Man fand aber einen weitaus höheren Wert bei der Sauerstoffproduktion.
Die Deutung der Versuche von EMERSON sind ganz einfach, wenn man sich mit dem Zick-Zack-Schema der Lichtreaktion beschäftigt hat:
Damit der Elektronentransport während der Lichtreaktion mit maximaler Geschwindigkeit abläuft, müssen beide Photosysteme optimal arbeiten. Wird die Pflanze nur mit hellrotem Licht bestrahlt, so arbeitet zwar das P680 optimal, das P700 jedoch nicht. Hier wird der Elektronenfluß verlangsamt, was insgesamt eine verringerte Photosyntheserate zur Folge hat. Verdoppelt man nun die Intensität des hellroten Lichtes, so verdoppelt sich auch die Photosyntheserate, weil in gleicher Zeit doppelt so viele Elektronen transportiert werden können.
Das Gleiche ist der Fall, wenn die Pflanze ausschließlich mit dunkelrotem Licht bestrahlt wird. Das P700 arbeitet nun optimal, dafür aber das P680 nicht.
Wenn aber gleichzeit mit hellrotem und dunkelrotem Licht bestrahlt wird, so arbeiten beide Photosysteme optimal, die Elektronen werden mit maximaler Geschwindigkeit transportiert, und die Photosynthese läuft mit Höchstgeschwindigkeit ab.