Dunkelreaktion

Übergeordnet
Photosynthese
Kohlenhydrat-Biosynthese
Untergeordnet
CAM
C4
C3
Gene Ontology
QuickGO

Die Dunkelreaktion (auch Sekundärreaktion oder lichtunabhängige Reaktion genannt), ist derjenige Teil der oxygenen Photosynthese von Pflanzen und Bakterien, bei der Kohlenstoffdioxid in Kohlenhydraten assimiliert wird. Sie findet bei C3-Pflanzen, C4-Pflanzen und CAM-Pflanzen statt. In C3-Pflanzen ist die Dunkelreaktion mit dem Calvin-Zyklus identisch, während bei den anderen zusätzliche Reaktionen zum Zweck der besseren Kohlenstoffdioxidaufnahme hinzukommen.

Ablauf

Das erste Produkt ist eine phosphorylierte Triose, Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP). Sie entsteht nach drei Zyklen gemäß:

$ \mathrm{3\ CO_2 + 5\ H_2O + 9\ ATP + 6\ NADPH/H^+ \longrightarrow GAP + 6\ NADP^+ + 9\ ADP + 8\ P_i} $

Dabei werden die in der Lichtreaktion gewonnenen ATP-Moleküle und Reduktionsäquivalente (in der Form von reduziertem NADPH) verbraucht, und zwar pro CO2 drei ATP und zwei NADPH. Die Schlüsselrolle der Dunkelreaktion spielt das Enzym Ribulose-1,5-bisphosphat-carboxylase/-oxygenase, kurz RuBisCO, welches die Kohlenstoffdioxidfixierung katalysiert und den Calvin-Zyklus einleitet. CO2 wird dabei an Ribulose-1,5-bisphosphat (ein Molekül mit 5 C-Atomen, C5) als Akzeptor fixiert. Das gebildete Zwischenprodukt ist instabil und zerfällt sofort zu zwei Molekülen 3-Phosphoglycerat, welches aus drei C-Atomen besteht (C3). Jeweils zwei ATP und zwei NADPH müssen anschließend zur Reduktion dieser ersten C3-Fixierungsprodukte eingesetzt werden: zwei Moleküle 3-Phosphoglycerat über ein Zwischenprodukt zu zwei Molekülen Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert. Das dritte ATP wird später zur Regeneration des CO2-Akzeptors Ribulose-1,5-bisphosphat benötigt. Aus dem Triosephosphat können in weiterer Folge (über D-Fructose bzw. D-Glucose) Stärke und Saccharose aufgebaut werden.

Namensgebung

Der Name „Dunkelreaktion“ ist irreführend. Er sagt zwar aus, dass die Prozesse getrennt von der „Lichtreaktion“ der Photosynthese ablaufen und per se auch kein Licht benötigen. Sie wird daher auch als Sekundärreaktion der Photosynthese bezeichnet. Da jedoch für die Reaktion ATP und NADPH aus der Lichtreaktion benötigt werden, findet die Dunkelreaktion nicht im Dunkeln statt und ist zumindest indirekt vom Licht abhängig. Zudem sind einige der involvierten Enzyme nur im Licht aktiv.

Diese Artikel könnten dir auch gefallen

Die News der letzten 7 Tage

31.07.2021
Ökologie | Neobiota
Teure Invasoren
Wissenschaftlerinnen haben die durch invasive Arten entstandenen Kosten in Europa und Deutschland untersucht.
31.07.2021
Anthropologie | Neurobiologie
Lernpausen sind gut fürs Gedächtnis
Wir können uns Dinge länger merken, wenn wir während des Lernens Pausen einlegen.
31.07.2021
Botanik | Immunologie | Parasitologie
Eichenwälder widerstandsfähiger machen
Kahlgefressene Eichen sind ein Bild, das in den letzten Jahren immer wieder zu sehen war. Verursacher sind häufig die massenhaft auftretenden Raupen des Eichenwicklers.
29.07.2021
Ökologie | Toxikologie
Wasser blau – Badestrand grün
Viele klare Seen der Welt sind von einem neuen Phänomen betroffen: In Ufernähe, wo Menschen spielen oder schwimmen, ist der Seeboden mit grünen Algenteppichen bedeckt.
29.07.2021
Anatomie | Paläontologie
Patagonischer Langhalssaurier neu beleuchtet
Ein Team der Bayerischen Staatssammlung für Paläontologie und Geologie (SNSB-BSPG) untersuchte im Rahmen einer Neubeschreibung die Überreste des Langhalssauriers Patagosaurus fariasi (175 Mio Jahre) aus Argentinien.
29.07.2021
Anthropologie | Virologie | Bionik, Biotechnologie, Biophysik
Hochwirksame und stabile Nanobodies stoppen SARS-CoV-2
Ein Forscherteam hat Mini-Antikörper entwickelt, die das Coronavirus SARS-CoV-2 und dessen gefährliche neue Varianten effizient ausschalten.
29.07.2021
Zytologie | Biochemie
Pflanzen haben ein molekulares „Gedächtnis“
Wie eine Pflanze wächst, hängt einerseits von ihrem genetischen Bauplan ab, zum anderen aber davon, wie die Umwelt molekulare und physiologische Prozesse beeinflusst.
29.07.2021
Ökologie | Bionik, Biotechnologie, Biophysik | Meeresbiologie
Forschungsfahrt: Hydrothermale Wolken in der Nähe der Azoren
Sie entstehen, wenn von glühendem Magma aufgeheizte Lösungen aus der Erdkruste in der Tiefsee austreten und auf kaltes Meerwasser treffen: Hydrothermale Wolken stecken voller Leben, sie versorgen die Ozeane mit Nährstoffen und Metallen.
28.07.2021
Physiologie | Bionik, Biotechnologie und Biophysik
Spurensuche im Kurzzeitgedächtnis des Auges
Was wir sehen, hinterlässt Spuren: Mit schnellen Bewegungen, sogenannten Sakkaden, springt unser Blick zwischen verschiedenen Orten hin und her, um möglichst scharf abzubilden, was sich vor unseren Augen abspielt.
27.07.2021
Bionik, Biotechnologie und Biophysik
Neue Möglichkeiten: Topologie in der biologischen Forschung
Ein aus Quantensystemen bekanntes Phänomen wurde nun auch im Zusammenhang mit biologischen Systemen beschrieben: In einer neuen Studie zeigen Forscher dass der Begriff des topologischen Schutzes auch für biochemische Netzwerke gelten kann.
27.07.2021
Anthropologie | Neurobiologie
Viel mehr als Gehen
Jahrzehntelang dachte man, dass ein Schlüsselbereich des Gehirns lediglich das Gehen reguliert.
26.07.2021
Ökologie | Paläontologie
Uralte Haizähne geben Hinweis auf eine globale Klimakrise
Die stete Drift der Kontinente formt nicht nur Gebirgszüge, sondern hat auch großen Einfluss auf die Tierwelt im Meer.
26.07.2021
Anatomie | Bionik, Biotechnologie und Biophysik | Bioinformatik
Wie tierische Sprinter enorme Spitzengeschwindigkeiten erreichen
Eine interdisziplinäre Forschungsgruppe hat ein physikalisches Modell entwickelt, um zu erforschen, von welchen Eigenschaften die maximale Laufgeschwindigkeit bei Tieren abhängig ist.
26.07.2021
Anthropologie | Zoologie | Ethologie
Hunde als „Gedankenleser“
Dass Hunde vielfach als der „beste Freund des Menschen“ bezeichnet werden, ist bekannt.
26.07.2021
Mikrobiologie | Genetik | Biochemie
RNA kontrolliert die Schutzhülle von Bakterien
Der Magenkeim Helicobacter pylori weiß, wie er sich gegen Angriffe des Immunsystems oder durch Antibiotika schützen kann.