ADP + P —> ATP DG°´= +30,6 KJ/Mol

Betrachtet man den photosynthetischen Elektronentransport aus chemischer Sicht, so ergibt sich, daß Wasser oxidiert und NADP reduziert wird. Aus der Chemie wissen wir ebenfalls, daß die Fähigkeit, andere Stoffe zu reduzieren sehr unterschiedlich sein kann. Die Spannungs- oder Redoxreihe listet Stoffe bezüglich dieser Fähigkeit auf. Diese Fähigkeit nennt man Redoxpotential. Es gibt von jedem Stoff eine reduzierte und oxidierte Form, z. B. von

Redoxsystem	oxidierte Form	reduzierte Form
Wasser	2 H+ + 1/2 O2	H2O
Plastocyanin (2Cu)	2 Cu 2+	2 Cu+
Cytochrom b6 (Fe)	Fe3+	Fe3+
Ferredoxin (2Fe)	2 Fe3+	2 Fe2+
NADP	NADP	NADPH + H+

Die Redoxsysteme der Lichtreaktion enthalten meist Metallionen, die über den Ladungswechsel Elektronen aufnehmen und abgeben können.

Je negativer ein Redoxpotential, desto reduktionsfähiger ist er (desto leichter gibt er Elektronen ab).

Zwischen 2 Orten (Pole) mit unterschiedlichem Redoxpotential herrscht eine Spannung, verbindet man diese Orte, fließt elektrischer Strom.

Um die Redoxfähigkeiten der Stoffe vergleichen zu können, mißt man ihre Redoxfähigkeit gegenüber dem Normal-Potential einer Standard-Wasserstoffhalbzelle (1/2 H₂/H⁺) (siehe Chemie). Diese besitzt als Referenzpunkt ein bestimmtes Standard- Potential (Normalspannung), das definitionsgemäß = 0 gesetzt wird.

Wirkt ein Redoxsystem als Donor für die Wasserstoffhalbzelle erhält sein Redoxpotential ein --Zeichen. Nimmt es vom Referenzsystem Elektronen auf (Akzeptor) erhält das gemessene Redoxpotential ein +-Zeichen. Es wird in E°´
(Standard = 25° C, 1 bar, pH 7) angegeben und in Volt gemessen.

Energieumsatz:

Der Redoxpotentialunterschied kann auch als Energiedifferenz gesehen werden, da ja die Lichtenergie absorbiert wurde. Den Zusammenhang zwischen der Energie ( DG°´ = freie Enthalpie unter Standardbedingungen und pH 7) und dem Redoxpotential ( E°´ ) stellt folgende Gleichung her:

DG°´ = -2,303 RT log10 K oder DG°´ = -nF DE°´

R = Gaskonstante; T = absolute Temperatur; K = Gleichgewichtskonstante n = Anzahl der transferierten Elektronen; F= Kalorische Äquivalent der Faradaykonstanten = 96,86 KJ; bei 1M Konzentrationen, 25° C und pH 7 ergibt sich: DG°´ = -2 x 96,86 (1,13) = - 218,9 KJ d.h eine sehr große Änderung der freien Energie. Der Energieumsatz bei ADP + Pi -----> ATP + H2O beträgt DG°´ = +30,6 KJ/M

Man sieht, daß beim photosynthetischen Elektronentransport genügend Energie transferiert wird, um ATP zu bilden.

Beim linearen Elektronentransport besteht mindestens folgendes Verhältnis:

Daraus läßt sich eine Energiebilanz erstellen:

Wie wir gesehen haben wird bei der Photosynthese eigentlich nur die Energie des Rotlichts verwendet.

Energieangebot	Energieverbrauch
4 Einstein Rotlicht (zu 172 KJ) = 688 KJ	Transport von 2 Mol Elektronen = 218,9 KJ
-	Gewinn von 1 Mol ATP = 30,6 KJ
Summe = 688 KJ	Summe = 249,5 KJ

Diese Berechnung gilt nur für die Standardbedingungen ( z. B. 25°C). In vivo sollte der Wirkungsgrad höher sein. Man muß feststellen, daß die photosynthetische Energietransformation effizienter abläuft als z. B.: beim Ottomotor (ca. 25%) und bei den derzeitigen Solarzellen ( ca. 16%).

Soweit wir die Photosynthese besprochen haben erkennt man, daß dabei Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird.

Den genauen Ablauf der Energietransformation erkennt man auf der Abbildung links.

Da wir ja schon wissen, daß bei der Photosynthese Kohlenhydrate produziert werden, liegt der Schluß nahe, daß die in ATP und NADPH+H⁺ gespeicherte Energie dazu benutzt wird, um Kohlenhydrate herzustellen.

Licht wird dazu offensichtlich nicht gebraucht, weshalb man die zur Synthese der KH (Kohlenhydrate) notwendigen Vorgänge auch Dunkelreaktion nennt.