Assimilation/Fotosynthese Flashcards
Was ist Assimilation?
Vorgänge bei denen anorganische, energiearme Stoffe in organische Energiereiche Stoffe umgewandelt werden (Fotosynthese, Chemosynthese)
Was sind Pigemente?
Farbstoffmoleküle, die in der Lage sind Lichtenergie zu absorbieren und in chemische Energie umzuwandeln (Bildung von ATP). Jedes Pigement besitzt ein Absorbtionsspektrum. Pigmente sind zu Fotosystemen zusammengesetzt die sich in den Thylakoidmembranen befinden
Welche Pigmente gibt es?
Chlorophyll a und b (gürn)
Carotinoide (gelborange)
Wo liegt das Spektrum des Lichts?
das sichtbare licht liegt im Bereich von ca. 400 bis 800 nm
Wie funktionieren Fotosysteme?
viele Hilfspigmente wie Carotinoide und Chlorophyll b nehmen Lichtenergie auf und leiten diese ans Reaktionszentrum weiter. Im Reaktionszentrum (Chlorophyll a) wird lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. ADP + P – ATP
Was ist die Lichtreaktion?
Erster Teilschritt der Photosynthese bei dem Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird. Die Lichtreaktion findet an den Thylakoidmembranen der Chloroplasen statt. An der Lichtreaktion sind 2 Fotosysteme beteiligt:
Fotosystem II P680; Adsorbionsmaximum 680 nm
Fotosystem I P700 Adsorbtionsmaximum bei 700 nm
Wie läuft die Lichtreaktion ab?
- Teilschritt: Fotosystem II nimmt Lichtenergie auf und wird dadurch oxidiert d.h. e- wird abgegeben. Am Fotosystem II entsteht dadurch ein Elektronenmangel. Am Fotosystem I geschieht das gleiche
- Teilschritt: Der Elektronenmangel am Fotosystem II wird durch Oxidation von Wasser ausgeglichen (Fotolyse):
2H2O – O2 + 4H+ + 4e-
Die gebildeten Protonen sorgen für die Ausbildung eines Protonengradienten (viel H+ im Thylakoidinnenraum wenige im Stroma) - Teilschritt: Die e- die vom Fotosystem II abgegeben werden durchlaufen verschiedene Proteine in der Thylakoidmembran und gleichen schließlich den Elektronenmangel am Fotosystem I aus. Der Elektronenfluss führt zu einem weiteren H+-Einstrom in den Thylakoidinnenraum der den Protonengradienten verstärkt.
- Teilschritt: Der starke Protonengradient bewirkt schließlich einen Protonenausstrom ins Stroma. Dabei kommt es zur Bildung von ATP: ADP + P — ATP
- Teilschritt: Die e- die durch die Thylakoidmembran fließen werden schließlich von NADP+ aufgenommen. Durch REaktion mit dem ausgeströmten H+ entsteht daraus NADPH/H+
Was sind die Reaktionsgleichungen der Lichtreaktion?
Fotolyse von H2O:
12 H2O – 6O2 + 24 H+ +24 e-
Bildung von NADPH/H+:
12 NADP + 24H+ + 24 e- – 12 NADPH/H+
Bildung von ATP:
18 ADP + 18 P – 18 ATP
Warum werden bei der Lichtreaktion 18 ATP gebildet statt 12?
Die e- die von jeden 2. H2O Molekül abgegeben werden, werden nicht direkt mit Fotosystem I an NADP+ übertragen sondern auf dem angeregten Zustand des Fotosystem II: Bildung eines weitern ATP weswegen insgesamt 18 ATP gebildet werden
Wie lautet die Gesamtgleichung der Lichtreaktion?
12 H2O + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 P – 6O2 + 12 NADPH/H+ +18 ATP
Wie wird die Dunkelreaktion noch genannt?
Calvinzyklus
Was passiert in der Dunkelreaktion und wo findet diese statt?
Bildung von Glucose aus CO2 mithilfe von ATP und NADPH/H+ und findet im Stroma des Chloroplasten statt
Wie lautet die Reaktionsgleichung der Dunkelreaktion?
6 CO2 + 12 NADPH/H+ + 18 ATP — 6H2O + 12 NADP+ + 18 ADP +18 P + C6H12O6
Wie lautet die Gesamtgleichung der Fotosynthese?
12 H2O + 6 CO2 — 6O2 + C6H12O6 + 6 H2O
Warum gibt es Abwandlungen der Dunkelreaktion zwischen Pflanzen?
An trockenen und heißen Standorten herrscht Wassermangel, deshalb können Pflanzen ihre Spaltöffnungen in den Blättern nur für kurze Zeit öffnen
Wie betreiben C4-Pflanzen die Dunkelreaktion?
Als erstes stabiles Produkt entsteht nach der CO2-Fixierung ein C4-Körper. Es liegt ein anderer CO2-Aktzeptor vor, Phosphoenolpyruvat (PEP), welcher ein viel stärkeres Bindungsbestreben zu CO2 besitzt als Ribulose-1,5,-bisphosphat. Dieser ermöglicht es dass bei kurzzeitiger Öffnung der Spaltöffnungen und bei geringer Öffnungsweite die Pflanze optimal mit CO2 versorgt ist = Verdunstungsschutz
Wie wird Oxalacetat noch genannt?
Oxalessigsäure
Wie wird Malat noch genannt?
Apfelsäure
Wie wird Pyruvat noch genannt?
Brenztraubensäure
Wie werden die Spaltöffnungen noch genannt?
Stoma Pl Stomata
Welche Familien zählen zu den CAM-Pflanzen?
Fam. der Dickblattgewächse
Was ist das besondere an CAM-Pflanzen?
Morphologische Anpassungen an trockene und heiße Standorte:
- kleine fleischige Blätter bzw Reduktion zu Stacheln
- verdickte Sprossachse
- Pfahlwurzel
Was ist Besonders an der Dunkelreaktion der C4-Pflanze?
CO2-Fixierung, Reduktion und Zuckerbildung sind räumlich getrennt
Wie schützen sich CAM-Pflanzen vor der Verdunstung?
Nicht durch eine räumliche Trennung der CO2-Fixierung sondern eine zeitliche Trennung
Wie betreiben CAM-Pflanzen Fotosynthese?
nachts: CO2-Fixierung durch PEP(PEP-Oxilase): bildung von Oxalacetat und schließlich Malat welches in dne Vakuolen gespeichert wird. Da Malt sauer ist kommet es zum Absenken des pH-WErtes auf 4
tags: Malat spaltet CO2- an den Calvinzyklus ab: Bildung von Pyruvat unter ATP verbrauch wird schließlich wieder PEP gebildet
Woraus besteht ein Leitbündel?
Skelerenchymzellen (Festigungselement), Blattzellen, Phloem (Zuckertransport), Xylem (Wassertransport), Kambium (teilungsfähiges Gewebe das für die Neubildung von Xylem und Phloem sorgt)
Was ist das Xylem?
langgestreckte verholzte tote Zellen deren zwischenwände sich aufgelöst haben
Was ist das Phloem?
langegestreckte, lebende Zellen deren zwischenwände durchlöchert sind (Siebzellen) Jede Siebzelle ist mit einer Geleitzelleverbunden
Was herscht in den Wurzeln von Pflanzen?
Wurzeldruck
Was herscht in in den Blättern der Pflanze?
Transpirationssog
Welche Kräfte tragen zur Ausbildung der Wassersäule im Spross bei?
Transpirationssog und Wurzeldurck
Was ist der Transpirationssog?
Durch die Verdunstung von Wasser über die Blattoberfläche entsteht ein Unterdruck der Wasser von unten nachsaugt
Was ist der Wurzeldruck?
Mineralstoffe (Salze) dringen in die Wurzel ein: osmotischer Wassereinstrom in die Wurzel
Welche Kräfte halten die Wassersäule der Pflanze aufrecht?
Kohäsionskräfte und Adhäsionskröfte
Was sind die Kohäsionskräfte?
Anziehungskräfte zwischen den Wassermolekülen (Wasserstoffbrückenbindungen)
Was sind die Adhäsionkräfte?
Anziehungskräfte zwischen dem Xylem und den Wassermolekülen
Wie läuft der Assimilattransport ab?
- Zuckereinstrom von der Geleitzelle in Phloem (blattbereich des Sprosses)
- Osmotischer Wassereinstrom von der Geleitzelle in die Siebzelle
- Zuckerlösung wird nach unten gedrückt
- Zuckereinstrom von der Siebzelle in die Geleitzelle (Wurzelbereich)
- Osmotischer Wassereinstrom vom Phloem ins Xylem zum Konzentrationsausgleich der auf genommenen Mineralstoffe
- Wasserstrom von der Wurzel zum Blatt durch Transpirationssog Wurzeldruck und dem einströmenden Wasser aus der Phloem
- Zum Konzentrationsausgleich des einströmenden Zuckers kommt es zum osmotischen Wassereinstrom vom Xylem
Welche Faktoren beinflussen die Fotosyntheserate?
Beleuchtungsstärke, Temperatur, CO2-Gehalt, Wellenlänge
Was ist die Bruttofotosytheserate?
Syntheserate welche die Zellatmung Vernachlässigt
Wie beeinflusst die Beleuchtungsstärke die Bruttofotosyntheserate?
Die Fotosyntheserate (O2-Abgabe) steigt mit zunehmender Beleuchtungsstärke bis zum Sättigungspunkt an und bleibt bei höheren Lichtintensitäten konstant. Am Sättigungspunkt sind alle Fotosysteme aktiv: keine weitere Steigung der Fotosyntheserate möglich
Wie beeinfluss die Beleuchtungsstärke die Nettofotosyntheserate?
Bei sehr geringen Lichtintensitäten nimmt die Pflanze O2 auf da die Zellatmung die Fotosynthese übertrifft. Mit zunehmender Lichtintensität wird die O2-Aufnahme bis zum Kompensationspunkt immer geringer. Am Kompensationspunkt entspricht die O2-Aufnahme durch Zellatmung der O2-Abgabe durch Fotosynthese. Bei weiterer Erhöhung der Lichtintensität steigt die Fotosyntheserate bis zum Sättigungspunkt weiter an.
Wie beeinflusst die Temperatur die Fotosyntheserate?
Starklicht: Bis 40°C steigt die Fotosyntheserate gemäß der RGT Regel (Temperaturerhöhung um 10°C führt zur Verdopplung der Fotosyntheserate). Ab 40°C kommt es zum Rückgang der Fotosyntheserate da die Proteine (Enzyme) durch Hitzedenaturierung zerstört werden
Schwachlicht: Bei SChwachlicht ist nur eine minimale Steigerung der Fotosyntheserate zu beobachten
Wie beeinfluss der CO2-Gehalt die Fotosyntheserate?
Mit zunehmenden CO2-Gehalt kommt es bis zum Sättigungspunkt zur Steigerung der Fotosyntheserate. Ab dem Sättigungspunkt bleibt die Fotosyntheserate konstant, da die Moleküle an Ribulose-1,5-bisphosphat CO2 gebunden haben
Wie beeinfluss die Wellenlänge die Fotosyntheserate?
Fadenalge wird mit Licht bestrahlt das über ein Prisma gelenkt wurde – Projektion des Spektrums des sichtbaren Lichts auf die Alge. Zugabe von Sauerstoffliebenden Bakterien. – Anreicherung v.a. bei blaue und rot, da die entsprechenden Wellenlängen optimal von den Pigmenten absorbiert werden - hohe Fotosyntheserate
Was ist Chemosynthese?
Die Lichtreaktion wird durch eine andere Reaktion ersetzt bei der ATP und NADPH/H+ gebildet werden. Die Glucosebildung erfomgt durch den Calvinzyklus
