Chemie begreifen, Schulbuch

Für besonders Interessierte Hier wird es anschaulicher Das Wichtigste V3 244 Konjugierte Doppelbindungen sind exakt durch eine Einfachbindung im Molekül ge- trennt. Dies führt zu einer erhöhten Stabilität – besonders ausgeprägt bei aromatischen Elektronensystemen. Ab 9 konjugierten Doppelbindungen werden Lichtquanten aus dem sichtbaren Bereich absorbiert. In allen organischen Farbstoffen kommt diese Gesetzmäßigkeit zum Tragen. Chlorophyll ist der wichtigste Farbstoff der Biosphäre: In einem katalytischen Kreislauf- prozess werden den allgegenwärtigen Was- ser-Molekülen Elektronen entzogen, Sauer- stoff-Moleküle freigesetzt und die energie- reichen Elektronen für die Zelle verfügbar gemacht. Durch Sonnenenergie und mithilfe des Katalysators Chlorophyll werden den Wasser- Molekülen Elektronen entzogen und auf das NADP + übertragen. Die energiereichen Elektronen werden später entweder als Energielieferanten oder zusammen mit H + -Ionen zum Aufbau von Biomolekülen benutzt. vom Chlorophyll* , das durch Lichtquanten angeregt und ein starkes Reduktions- mittel ist zum Chlorophyll + , das ein starkes Oxidations- mittel ist Die 9 konjugierten Elektronenpaare im Ringsystem des Chlorophylls erfüllen die Regel von Hückel, der zufolge 4n + 2 Elektronen für ein aromatisches Molekül erforderlich sind. Leicht variierende Seitenketten mit konjugierten Doppelbindungen sorgen dafür, dass Lichtquanten von unterschiedlicher Energie eingefangen werden können. In Zusammenarbeit mit Carotinoiden – das sind langkettige Farbstoff-Moleküle, die zB den herbstlichen Laubwäldern ihre rötliche Farbenpracht verleihen – wird die Energie des gesamten sichtbaren Sonnenlichtes optimal verwertet: Hunderte Chlorophyll-Moleküle leiten die Licht- quanten wie ein Trichter in das Reaktionszentrum. Dort werden Elektronen angeregt und über eine Transportkette aus Enzymen gleichsam abgesaugt. Dadurch können sie nicht auf ihre ursprünglichen, niederen Energiewerte »zurückfallen«, sondern leisten Arbeit (siehe C3). Aus dem Elektronentransport bei der Fotosynthese ist im Laufe der Evolution die Atmung her- vorgegangen. Deshalb sind beide Prozesse bemerkenswert ähnlich. Jeweils zwei angelieferte, energiereiche Elektronen werden zusammen mit einem Proton (was in Summe einem Hydrid- Ion H – entspricht) im NADP + eingebaut – genauso wie beim Methylenblau. Auch die ähnlich gebauten Moleküle NADH (N icotinamid -A denin -D inucleotid ) und FADH 2 (F lavin -A denin -D inucleotid ) besitzen die wichtige Fähigkeit, Hydrid-Ionen zu transportieren, abzugeben und neu aufzunehmen. Auf diese Weise werden Elektronen vom Chlorophyll oder aus Nährstoffen zur Energieverwertung in die Mitochondrien geschafft oder Biomoleküle, zB Fettsäuren oder Glucose, aufgebaut (siehe V2). Dabei werden häufig zwei Wasserstoffatome an Doppelbindungen addiert – genau genommen ein Hydrid-Ion und ein von einer Säure stammendes Proton. + H + + 2 e – – H + – 2 e – NADP + NADPH Nur zu g Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv