Inhalte und Funktionen der Animation

Die Teilschritte der Lichtreaktion werden visualisiert. Arbeitsaufträge und Hintergrundinformationen ermöglichen eine selbstständige Erarbeitung des Themas.

Was zeigt die Animation?

Fotosysteme - Screenshot aus der Lernumgebung zur Lichtreaktion
+Abb. 1: Fotosysteme

Aufbau der Fotosysteme

In der Animation wird die Lichtreaktion schematisch stark vereinfacht dargestellt. Inhaltlich werden die Aufnahme von Lichtenergie (Absorption), die Umwandlung in chemische Energie und stoffliche Veränderungen (Oxidation, Reduktion) veranschaulicht. Der Ort der Lichtreaktion ist die Thylakoidmembran in den Chloroplasten. Dort befinden sich die Fotosysteme mit den beiden Hauptakteuren Chlorophyll und ?-Carotin. In der Starteinstellung der Animation erscheinen die Fotosysteme als grüne homogene Gebilde. Per Klick auf den Begriff "klick" in den Fotosystemen wird deren molekularer Aufbau visualisiert (Fotosystem II in Abb. 1, Platzhalter bitte anklicken). Durch Anklicken des [i]-Buttons erscheinen in einem neuen Fenster weitere Informationen zum Aufbau des jeweiligen Fotosystems (hier nicht per Screenshot dargestellt). Neben den Fotosystemen werden die weiteren an der Lichtreaktion beteiligten Komponenten innerhalb und außerhalb der Thylakoidmembran dargestellt (Plastochinon, Ferredoxin, Ferredoxin-NADP+-Reduktase, Plastocyanin, Cytochrom b6f).

ATP-Synthase - Screenshot aus der Lernumgebung zur Lichtreaktion
+Abb. 2: ATP-Synthase

Animation der Lichtreaktion

Nach dem Start der Animation (Abspielleiste unten links) werden angeregte Komponenten des Reaktionszentrums farblich hervorgehoben und die Entstehung und der Transfer geladener Teilchen visualisiert (siehe Abb. 1). Die Animation zeigt, wie die beiden Fotosysteme in einem mit Lichtenergie angetriebenen Elektronentransport vom Wasser zum NADP+ zusammenarbeiten. Das Ergebnis dieses Vorgangs ist Bildung der energiereichen Substanz NADPH+H+. Am Fotosystem II wird aus Wasser molekularer Sauerstoff freigesetzt, der aus den Chloroplasten und Zellen herausdiffundiert.

Aufgaben - Screenshot aus der Lernumgebung zur Lichtreaktion
+Abb. 3: Aufgaben

Bildung von ATP

Über den rechten unteren Schieberegler kann der Membranausschnitt verschoben werden. Dabei rückt die ATP-Synthase in den Blickpunkt (Abb. 2). Die ATP-Bildung wird an der Thylakoidmembran von der ATP-Synthase geleistet. Die enzymatische Verknüpfung von ADP und Pi zu ATP wird durch den Ausgleich des Protonengradienten zwischen Außen- und Innenseite der Thylakoidmembran angetrieben. Der Aufbau des Protonengradienten wird in Verbindung mit den Vorgängen der Elektronentransportkette aufgebaut. Materialien zur Erarbeitung von Aufbau und Struktur der ATP-Synthase werden in der Unterrichtseinheit ATP-Synthase ? Synthese von Energieäquivalenten vorgestellt.

Hilfen

Bildlegende - Screenshot aus der Lernumgebung zur Lichtreaktion
+Abb. 4: Bildlegende

Arbeitsaufträge und Bildlegende

Per Klick auf den "F"-Button erscheint ein Fenster mit den Fragen beziehungsweise Aufgabenstellungen für die Schülerinnen und Schüler (Abb. 3, Platzhalter bitte anklicken). Begriffe, Symbole und die Funktionen ("FU") der Biomoleküle werden in der Bildlegende (Abb. 4) erläutert, die über den "Leg"-Button aufgerufen wird.

Zusatzinformationen - Screenshot aus der Lernumgebung zur Lichtreaktion
+Abb. 5: Informationen

Ausführliche Informationen

Weitere Informationen finden die Lernenden und unter "Info" (Abb. 5). Mit deren Hilfe können sie die Vorgänge in den Fotosystemen, die energetische Kopplung beider Fotosysteme, die Fotolyse des Wassers, die Sauerstoffbildung sowie die Bildung von NADPH und ATP im Gesamtzusammenhang selbstständig erarbeiten.

Autor
Avatar Dr. Ralf-Peter Schmitz

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