Hill-Reaktion

Robert Hill entdeckte 1937, dass isolierte Chloroplasten auch bei Abwesenheit von Kohlendioxid Sauerstoff erzeugen können. Die einzigen Anforderungen zur Umwandlung von Wasser in molekularen Sauerstoff sind ein Elektronenakzeptor und Licht.

Es kann ein spezieller Elektronenakzeptor, ein sogenannter Redoxfarbstoff genutzt werden, um den Elektronenfluss in der Elektronentransportkette zu messen. Bei DCPIP handelt es sich um einen solchen Redoxfarbstoff. Im oxidierten Zustand absorbiert es Licht im roten Spektrum und erscheint dunkelblau. Im reduzierten Zustand hingegen absorbiert es kein Licht im sichtbaren Spektrum und erscheint daher farblos.

Diese Eigenschaften machen es in Kombination mit der Fähigkeit, in organische Membranen zu diffundieren, zum idealen Indikator zur Messung des Redoxpotenzials der Elektronentransportkette. Auf diese Weise lässt sich der Elektronenfluss im Photosystem II messen.

Um die Aktivität der Photosysteme zu erfassen, müssen die Zellen vor dem Experiment einen Tag lang im Dunkeln aufbewahrt werden. Diese Inkubation bewirkt, dass alle Komponenten der Elektronentransportkette sich im niedrigsten Energiezustand befinden.

Das DCPIP in der Thylakoidmembran wird vom Plastochinon reduziert, welches die Elektronen auf natürliche Weise in die Elektronentransportkette übertragen würde. Aufgrund des Farbwechsels kann das Redoxpotenzial der Elektronentransportkette mit DCPIP leicht visualisiert werden.

Die DCPIP-Reduktion kann von DCMU unterbunden werden, einem hochwirksamen Herbizid. Es blockiert die Plastochinon-Bindungsstelle des Photosystems II. Dadurch wird die gesamte Elektronentransportkette unterbrochen.