Photosynthese Flashcards
Welche Organismen können Photosynthese durchführen?
Autotrophe Organismen (Pflanzenm Algen, viele Bakterien)
Hinweis: Autotrophie altgr. Autotroph: „sich selbst ernährend“ Fähigkeit, Baustoffe ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen; Photosynthese treibende Primärproduzenten (insbesondere Pflanzen)
Beispiele von Heterotrophe Organismen?
Tiere, Pilze, viele Bakterien
Hinweis: Heterotrophie organische Verbindungen zum Stoffwechsel nötig:
◼ Herbivoren = Pflanzenfresser ◼ Carnivoren = Fleischfresser ◼ Omnivoren = Allesfresser
◼ Destruenten
Wie funktioniert den Stoffkreislauf?
- Anorganische Stoffe werden von Produzenten (Autotrophe) aufgenommen und z.B. durch Photosynthese in organischen Stoffen umgewandelt
- Diese Produzenten sterben entweder ab und bilden tote org. Materie, oder sind die Produzenten/ deren Produkte von Primärkonsumenten gefressen, die von Sekundärkonsumenten gefressen wird. Der Endkonsument ist das Ende der Nahrungskette
- Die Stoffwechselprodukte der Konsumenten und deren Körper bilden nach dem Tod tote organische Materie
- Die tote organische Materie wird von Destruenten (Saprovore, die die verkleinerte tote org. Materie ausscheiden; Mineralisierer, die die org. Materie nach den Saprovoren in anorganischen Stoffen umwandeln) in anorganischen Stoffen umgewandelt
- Die Destruenten gehen auch zurück in der Kreislauf, indem sie entweder absterben und tote org. Materie bilden, oder werden sie teilweise von Konsumenten gefressen
Wie läuft die Photosynthese bei grünen Pflanzen?
CO2 + H2O + Lichtenergie —> Kohlenhydrate + O2
Wie läuft die Photosynthese bei einigen Bakteriengruppen (bakterielle Photosynthese)?
CO2 + H2S + Lichtenergie —> Kohlenhydrate + S
Wie läuft die Chemosynthese bei einigen Bakteriengruppen?
CO2 + H2O + chemische Energie —> Kohlenhydrate + O2
Wie läuft die Atmung bei Pflanzen und Tieren?
Kohlenhydrate + O2 —> chemische Energie + CO2 + H2O
Wie läuft die Gärung bei Hefepilzen und einigen Bakteriengruppen?
Kohlenhydrate —> chemische Energie + Alkohol + Milchsäure + andere
Was sind die Schichten einen typisches Laubblatts?
◼ Oberhaut mit Wachsschicht
◼ Palisadengewebe
◼ Schwammgewebe
◼ Leitungs-und Festigungsgewebe
◼ Unterhaut mit Spaltöffnungen
Was ist die Funktion von Wachsschicht?
Verhindert Wasserverlust
Was ist die Funktion von Spaltöffnungen?
Gasaustausch
Was ist die Funktion von Oberhaut und Unterhaut?
Schutz des inneren Gewebes
Was ist die Funktion von Palisadengewebe?
Photosynthese in Chloroplasten-reichen Zellen
Was ist die Funktion von Schwammgewebe?
Besitzt ebenfalls Chloroplasten. Zwischenräume sind jedoch recht groß, enthalten Luft und bilden mit der Atemhöhle ein Kammersystem für den Gasaustausch.
Was sind die Funktionen von Leitungs- und Festigungsgewebe?
Transportiert Wasser (Wurzel→Blätter) und Säfte (Blätter →Stamm, Wurzel), Stützfunktion
Was ist die Bruttogleichung für Photosynthese?
6 CO2 + 6 H2O + hn → C6H12O6 + 6 O2
h = Plancksches Wirkungsquantum; n = Frequenz; hn = Energie
n = nu
Wo findet Photosynthese statt?
Findet in den Chloroplasten (Hunderte pro Zelle) statt
Was sind Phasenreaktionen für Photosynthese und wo im Chloroplasten finden sie statt?
2 Phasen: Lichtreaktion, Dunkelreaktion
◼ Thylakoidsystem (→ Lichtreaktion): Anordnungen von Hohlräumen, in denen sich die Pigmente Chlorophyll und Carotin befinden.
◼ Pigmente verantwortlich für die Lichtabsorption
◼ Stroma (→ Dunkelreaktion): beinhaltet Enzyme, die zur Bindung von CO2, zur Synthese von Zuckerbausteinen und Stärke oder der Nitrit- und Sulfatreduktion dienen.
Was ist die chemische Name von Chlorophyll und welche Wellenlängen von Licht absorbiert es?
Es ist substituiertes Tetrapyrrol und absorbiert kleine und große Wellenlängen, nicht mittlere (Grun), deshalb sieht es Grun aus
Wie hängen Licht- und Dunkelreaktion zusammen?
- Licht wird mithilfe Chlorophyll absorbiert, wobei die Lichtreaktion in Thylakoide stattfindet. Dort wird H2O in O2 umgewandelt
- Dann wird die von Licht produzierte Proton durch NADP (im Form von NADPH/H+) für die Dunkelreaktion zum Stroma transportiert. ATP transportiert dort Energie
- Dann findet in Stroma Dunkelreaktion statt, wo CO2 in Zucker umgewandelt wird
Was ist genau ATP?
ATP ist Adenosintriphosphat und ist quasi das Energy Carrier. Es ist der geladene Form von ADP (Adenosindiphosphat), was der ungeladene Form ist.
Was ist genau NADP?
NADP oder Nicotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat ist die Hydridionen (H– = 1 Proton, 2 Elektronen) übertragendes Koenzym, das an zahlreichen Redoxreaktionen des Stoffwechsels der Zelle beteiligt ist
Was macht die Lichtreaktion?
Stellt Energie für Kohlenstoffbindung bereit (Temp.-unabhängig, lichtabhängig)
Was ist die Bruttogleichung für die Lichtreaktion?
12 H2O + 12 NADP+ + n ADP + n P + hn → 12 NADPH+H+ + n ATP + 6 O2
Was macht die Dunkelreaktion?
Kohlenhydratbildung aus CO2 (T-abhängig, lichtunabhängig)
Was ist die Bruttogleichung für die Dunkelreaktion (C3-Pflanzen)?
6 CO2 + 12 NADPH+H+ + 18 ATP → C6H12O6 + 6 H2O + 18 ADP + 18 P + 12 NADP+
Wie läuft die Dunkelreaktion bei C3- Pflanzen genau?
- Stufe: CO2-Fixierung an Ribulose-1,5-diphosphat (Carboxylase) (Hat 5 C und nimmt C aus CO2 für C6 Bildung)
→ Bildung C6-Körper, sofortiger Zerfall
→ Bildung C3-Körper (3-Phosphoglycerat) - Stufe: Umbildung des 3-Phosphoglycerat über mehrere Zwischenstufen in Hexosephosphate
◼ Jedes 6. Molekül Fructosephosphat wird zum Isomeren Glucosephosphat
◼ Glucosephosphat + Fructosephosphat → Saccharose - Stufe: Regeneration des Ribulose-1,5-bisphosphat (Ist ein Kreislauf, also Calvin-Zyklus)
Wie sind C3 und C4 Pflanzen unterschiedlich?
C3 sind heimische Pflanzen und C4 sind meisten in subtropischen Regionen gefunden. C4-Pflanzen haben kleinere Spaltöffnung im Blatt, um wenige H2O zu verlieren, d.h. auch Hemmung der CO2-Aufnahme.
Was passiert bei Lichtreaktion genau?
- Chlorophyll wird durch Licht angeregt (das führt zu einem Elektronentransport)
- Dadurch wird ADP in ATP umgewandelt, was bei Dunkelreaktion die Energie abgibt und als ADP zurückkommt
- Die aus den Chlorophyll genommene e- müssen nachgeführt werden, deshalb wird H2O gespaltet
- die e- geht zum Chlorophyll und die Proton wird durch NADP für die Dunkelreaktion genommen
Wie läuft Dunkelreaktion in C4-Pflanzen unterschiedlich zu C3?
◼ Photosynthese bei geringeren CO2-Konzentrationen möglich
◼ In Mesophyllzellen: Phosphoenol-Pyruvat anstelle von Ribulosediphosphat als CO2-Akzeptor (größere CO2-Affinität)
◼ Erstes Produkt: C4-Dicarbonsäure→„C4“-Pflanzen
◼ C4-Körper wird in Leitbündelzellen überführt
◼ Dort Freisetzung des CO2 und Beginn Calvin-Zyklus (identisch zu C3)
Wie läuft die Dunkelatmung in Pflanzen?
◼ Erfolgt in den Mitochondrien („Kraftwerke der Zelle“)
◼ Kohlenhydratabbau (Dissimilation)
◼ Übertragung von Wasserstoff auf O2 mittels Elektronentransportkette
◼ Bildung von ATP (36 mol / mol Glucose) → Wirkungsgrad aerobe Atmung: 37 – 47 %
Was ist die Bruttogleichung für Dunkelatmung?
C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O→6 CO2 + 12 H2O + 2.870 kJ/mol
Wofür wird die Energie aus Atmen verwendet?
◼ Stoffwechselvorgänge
◼ Aufbau Pflanzenmasse (Proteine, Fette, Cellulose)
◼ Temperaturregelung durch Wasserabgabe (Transpiration)
Was ist die Doppelfunktion des Ribulosediphosphats?
Konzentration an CO2 und O2 in den Chloroplasten bestimmt, ob es als Carboxylase (Photosynthese) oder als Oxygenase (Atmung) fungiert
◼ Hohe O2-Konzentration und geringes CO2-Angebot →Begünstigung der Lichtatmung
◼ Niedrige O2-Konzentration und großes CO2-Angebot →Begünstigung der Photosynthese
Wie läuft die Lichtatmung in Pflanzen?
◼ Lichtatmung nicht mit ATP-Bildung verbunden →„energetisch nutzlose“ CO2-Bildung
◼ 20 – 50 % des photosynthetisch fixierten CO2 gehen direkt wieder verloren
◼ Keine messbare Lichtatmung bei C4-Pflanzen
- Lichtatmung findet nur in den Bündelscheidenzellen statt
- das dabei erzeugte CO2 wird in den Mesophyllzellen refixiert, bevor es das Blatt verlässt
- Mesophyllzellen enthalten kein Ribulosediphosp
