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Kompaktlexikon der Biologie: S-Zustand-Mechanismus

S-Zustand-Mechanismus, ein Modell, das die während der Lichtreaktionen bei Organismen mit oxygener Fotosynthese auftretende Fotolyse des Wassers beschreibt. Es geht von fünf aufeinander folgenden Zuständen aus, die als S0 bis S5 bezeichnet werden und mit den zunehmend oxidierten Formen des Sauerstoff-entwickelnden Komplexes übereinstimmen ( vgl. Abb. ). Der Wechsel von einem Zustand zum nächsten wird durch die Absorption von Licht hervorgerufen. Dies bestätigten Experimente, in denen dunkeladaptierte Chloroplasten mit einer Serie kurzer Lichtblitze bestrahlt wurden. Nach dem ersten Blitz wird dabei wenig Sauerstoff freigesetzt, nach dem dritten Blitz und dann nach jedem vierten weiteren Blitz tritt maximale Sauerstoffentwicklung auf. Interessanterweise pendelt sich die Ausbeute nach ca. 20 Blitzen auf einen Wert ein. Diese erstaunliche Beobachtung wird damit erklärt, dass die Synchronisierung der Fotosysteme aufgrund von Fehlreaktionen verloren geht. Im Dunkeln sind die Zustände S2 und S3 instabil; sie zerfallen in den dunkelstabilen Zustand S1. Im Dunkeln liegen somit 75 % der Komplexe im S1-Zustand vor und 25 % im S0. Dunkeladaptierte Chloroplasten produzieren deshalb beim ersten Bestrahlungszyklus nach bereits drei Blitzen den meisten Sauerstoff.



S-Zustand-Mechanismus: Modell der verschiedenen S-Zustände, die durch die Absorption von Photonen durch das Fotosystem II (Zickzackpfeile) ineinander überführt werden. S4 ist instabil und reagiert mit zwei Wassermolekülen unter Bildung von Sauerstoff (O2)

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  • Die Autoren

Redaktion:
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Dr. Barbara Dinkelaker
Dr. Daniel Dreesmann

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Professor Dr. Siegbert Melzer, Institut für Pflanzenwissenschaften, ETH Zürich
Professor Dr. Walter Sudhaus, Institut für Zoologie, Freie Universität Berlin
Professor Dr. Wilfried Wichard, Institut für Biologie und ihre Didaktik, Universität zu Köln

Essayautoren:
Thomas Birus, Kulmbach (Der globale Mensch und seine Ernährung)
Dr. Daniel Dreesmann, Köln (Grün ist die Hoffnung - durch oder für Gentechpflanzen?)
Inke Drossé, Neubiberg (Tierquälerei in der Landwirtschaft)
Professor Manfred Dzieyk, Karlsruhe (Reproduktionsmedizin - Glück bringende Fortschritte oder unzulässige Eingriffe?)
Professor Dr. Gerhard Eisenbeis, Mainz (Lichtverschmutzung und ihre fatalen Folgen für Tiere)
Dr. Oliver Larbolette, Freiburg (Allergien auf dem Vormarsch)
Dr. Theres Lüthi, Zürich (Die Forschung an embryonalen Stammzellen)
Professor Dr. Wilfried Wichard, Köln (Bernsteinforschung)

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