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Pflanzenphysiologie > Calvin-Zyklus > Flashcards

Calvin-Zyklus Flashcards

1
Q

Wo findet der Calvinzyklus statt?

A

-im Stroma der Chloroplasten

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2
Q

Durch welche Mechanismen sind Licht und Dunkelreaktion miteineander verbunden?

A
  • Der pH im Stroma steigt an, wenn Protonen während der Lichtreaktion durch die Membran ins Lumen gepumpt werden. Die Enzyme des Calvin-BensonZyklus funktionieren besser bei leicht alkalischem pH.
  • Die Reaktionen des Calvin-Zyklus stoppen, wenn kein Substrat verfügbar ist: Der lichtunabhängige Teil der Photosynthese stoppt, wenn kein ATP oder NADPH mehr im Stroma synthetisiert werden kann.
  • Assimilationsreaktionen sind redoxabhängig, werden durch NADPH, Thioredoxin oder andere Reduktionsmittel reduziert. Reduktionsmittel werden durch Photosynthese reduziert.
  • Die Lichtreaktion steigert die Durchlässigkeit der stromalen Membran für Cofaktoren, wie Mg²+, welche auch für den Calvin-Zyklus benötigt werden.
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3
Q

Was sind die 3 Abschnitte des Calvin-zyklus?

A
  1. Carboxylierung 3-Phosphoglycerat
  2. Reduktion  Triosephosphat/ Glycerinaldehydphosphat
  3. Regeneration  RuBP Ribulose 1,5-Bisphosphat
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4
Q

Was macht Rubisco?

A

-Carboxylierung von Ribulose-1,5-Bisphosphat zu C-6 Intermediat, dass daraufhin zu 2 x 3PG zerfällt

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5
Q

Wie wird die Rubisco-Aktivität reguliert?

A

Die Aktivität variiert mit dem pH-Wert. Im Licht steigt der pH im Stroma von 7 auf 8 (Protonenpumpe über die Thylakoidmembran). RuBP-Carboxylase hat ein scharfes pH-Optimum bei pH 8.

  • RuBisCO wird durch Mg2+ und die Bildung des Carbamat-Mg-Komplexes stimuliert. Licht-induzierter Einstrom von Protonen in das Lumen wird durch den Ausstrom von Mg2+ zum Stroma begleitet.
  • RuBisCo wird durch 2-Carboxyarabinitol-1-Phosphat (CA1P) gehemmt, das die Pflanze nur nachts synthetisiert. Am Morgen wird RuBisCo durch zunehmende Lichtintensität wieder freigesetzt.
  • Die RuBP-Carboxylase-Aktivase ermöglicht 1. Freisetzung des dicht-gebundenen CA1P von der RuBP-Carboxylase 2. Das Entfernen von inaktivierendem RuBP 3. Katalyse der Carbamylierung.
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6
Q

Was macht die RubisCO Aktivase?

A

-Ausbildung eines Carbamat-Magnesium-Komplexes an der RubisCO

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7
Q

Was macht die Phosphoglyceratkinase?

A

-Verwendung von ATP and NADPH aus Lichtreaktion, um 3-PGA in 1,3-Bisphosphoglycerat zu verwandeln

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8
Q

Was ist die Bilanz des Calvin-Zyklus?

A

-6 Moleküle Ribulose-5-Bisphosphat (Ru5P) reagieren mit 6x CO2  12 Moleküle Glycerinaldehyd-3-Phosphat.

  • 12 ATPs and 12 NADPH werden benötigt.
  • 2 von 12 GAP können aus dem Zyklus für die Biosynthese von Kohlenhydraten abgezweigt werden
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9
Q

Bilanz Regeneration Ribulose-1,5-Bisphosphat?

A

12 GAP 6 RuBP + 1 Glucose

-Zwei GAPs für die Synthese von 1 Glucose 10 weitere GAPs dienen dem Recycling des RuBP

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10
Q

Was ist der erste Schritt der Regeneration von RuBP?

A
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11
Q

Welche Rolle spielt die Aldolase bei der Regeneration von RuBP?

A

Aldolase katalysiert die Verknüpfung von Dihydroxyacetonphosphat mit den Aldosen a)Glycerinaldehyd-3-Phosphat und b)Erythose-4-Phosphat

Es entsteht a) Fructose-1,6-Bisphosphat b) Seduheptolose-1,7-Bisphosphat

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12
Q

Was macht die Transketolase bei der Regeneration von RuBP?

A

katalysiert die Übertragung einer C2-Einheit von Ketosen auf Aldosen (hier Glycerinaldehyd 3-Phosphat)

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13
Q

Was machen die Ribulosephosphat-epimerase und die Isomerase bei der Regeneration von RuBP?

A

Umwandlung von Xylulose-5-Phosphat und Ribose-5-Phosphat in Ribulose-5-Phosphat Durch Keto-Enol-Tautomerie

entsteht jeweils ein cis-Endiol als Zwischenprodukt Epimerase: stereochemische Umsetzung der OH Gruppe am selben Kohlenstoffatom

Isomerase: Umwandlung zwischen Aldose und Ketose

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14
Q

wie wird RuBP aus Ribulose-Phosphat gewonnen?

A

-Ribulosephosphatkinase->phosphoryliert mit ATP zu Bibulose-1,5-Bisphosphat

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15
Q

Was ist das Ergebnis des Calvin-Zyklus?

A

1) 6 RuBP + 6 CO2  12 3-PGA (36C) (CO2- Fixierung)
2) 12 3-PGA + 12 NADPH2 + 12 ATP  12 GAP + 12 ADP + 12 NADP (Reduktion) 12 GAP (36C)  1 Glucose (6C) (aus der Kohlendioxidassimilation) + 10 GAP (30C)
3) 10 GAP + 6 ATP  6 RuBP (30C) (Regeneration)

Insgesamt: 18 ATP + 12 NADPH +6 CO2 + 6 H2O  6 O2 + C6H12O6 + 18 ADP + 12 NADP

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16
Q

oxidativer Pentosephosphatweg und seine Funktion?

A

über weite Strecken eine Umkehrung des Calvin-Zyklus, sowohl im Cytoplasma wie auch in den Chloroplasten

• Verwertung von Kohlenhydraten & Bildung des Reduktionsmittel NADPH

17
Q

In welche beiden Phasen ist der oxidative Pentosephosphatweg unterteilbar?

A

oxidative Phase (irreversibel): Glucose-6-phosphat wird unter Bildung der Pentose Ribulose-5-phosphat dehydriert (oxydiert) & decarboxyliert

◦ nicht-oxidative Phase (reversibel): Pentosen & Hexosen werden ineinander umgewandelt

◦ beide Phasen müssen nicht unmittelbar aufeinander folgen

◦ im Zuge der CO2-Assimilation in Pflanzen (Calvin-Zyklus) wird nur der nicht-oxidative (reduktive) Weg eingeschlagen

18
Q

Was sind die Aufgaben des oxidativen Pentosephosphatweg?

A

NADPH-Produktion für reduktive Schritte Redoxäquvalente für die mitochondriale ATP-Bildung (re → - duktive Biosynthesen Fettsäuren, Aromaten) →

◦ Intermediate für Calvin-Zyklus bereitstellen

◦ Ribose-5-phosphat: Vorstufe für DNA & RNA

◦ Erythrose-4-phosphat mit Phosphoenolpyruvat Ausgangsreaktion für Phenolverbindung →

◦ Im Chloroplast: Bereitstellung von NADPH im Dunkeln (dort auch die Dehydrogenasen)

19
Q

Wie werden reduktiver und oxidativer Pentosephosphatweg reguliert?

A
  1. Lichtregulation von Schlüsselenzymen über das Ferredoxin-/Thioredoxin-System
  2. RuBisCo Aktivase: Carbamylierung von Aminogruppe eines Lysins der RuBisCO
  3. durch Metabolitspiegel: Bindungen von Metaboliten, Produkthemmung: Glycerat; F-1,6BisP; 3-PGA 41
  4. über pH-Gradient: Ansäuerung im Lumen, Alkalisierung im Stroma: gesteigerte CO2-Fixierung
  5. Anstieg der Mg-Ionenkonzentration
20
Q

Was ist das Ferredoxin/Thioredoxin-System?

A
  • Lichtaktivierung durch Reduktion von Ferredoxin • reduktive Kraft der Photosynthese sorgt für die Reduktion des Thioredoxin
  • Ferredoxin-Thioredoxin-Reduktase katalysiert die Reduktion des Thioredoxins
  • Thioredoxin: enthält reversible reduzierbare Cysteine und kann andere Enzyme reduzieren/aktivieren → RuBP-Kinase, GAPDH, Fructose-1,6-Bisphosphatase (FBPase),Seduheptulose-1,7-Bisphosphatase (SBPase)
21
Q

Wie werden die beiden Pentose-Phosphat-Wege am Tag reguliert?

A
22
Q

Wie werden die beiden Pentosephosphatwege am nachts reguliert?

A

Pflanzenphysiologie (13 decks)

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