Photosynthese: Kohlenstofffixierung etc.

Question 1

Wie wird der Oxidationszustand von CO2 bei der Umwandlung in Zucker verändert?

Answer 1

Reduktion

Question 2

Wo findet die CO2-Fixierung statt?

Answer 2

im Stroma der Chloroplasten

Question 3

Welche Produkte der Lichtreaktionen werden genutzt, um Kohlenstoff in Form von Kohlenhydraten zu binden?

Answer 3

ATP und NADPH zu CH2O

Question 4

In welche 3 Phasen unterteilt sich der Calvin-Zyklus?

Answer 4

Carboxylierung, Reduktion, Regeneration des CO2-Akzeptors

Question 5

Was machen Aldolasen im Calvin-Zyklus?

Answer 5

Kondensation von Aldosen mit Ketosen

Question 6

Was machen Bisphosphatasen im Calvin-Zyklus?

Answer 6

Exergonische Reaktionen

Question 7

Was machen Transketolasen im Calvin-Zyklus?

Answer 7

C2-Transfer von einer Ketose auf eine Aldose

Question 8

Was machen Isomerasen und Epimerasen im Calvin-Zyklus?

Answer 8

Molekülinterne Umlagerungsreaktionen

Question 9

Was macht RubisCO?

Answer 9

bindet CO2 (Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase/Oxygenase), gilt als das häufigste Protein der Biosphäre

Question 10

Wie ist RubisCO aufgebaut?

Answer 10

als Komplex besitzt RubisCO 8 identische katalytische Bindestellen (2x8 Untereinheiten, die großen Plastom-codiert, die kleinen Kern-codiert)

Question 11

Warum soviel RubisCO?

Answer 11

Enzym ist sehr langsam, hat Nebenreaktionen (Kompetition mit O2: Bildung von Phosphoglykolat, zur Entsorgung aufwendige Photorespiration)

Question 12

Carboxylierungsreaktion der RubisCO

Answer 12

CO2 wird auf den Zucker Ribulose-1,5-bisphosphat übertragen, dieser C6-Körper ist instabil und zerfällt hydrolytisch in 2 C3-Körper (3-Phosphyglycerat)

Question 13

Oxygenierungsreaktion der RubisCO

Answer 13

bifunktionales Enzym: kann auch O2 auf Ribulose-1,5-bisphosphat übertragen, dann entsteht 3-Phosphoglycerat und Phosphogluconat, das zur Photorespiration verwendet wird

Question 14

Reduzierende Phase des Calvin-Zyklus

Answer 14

aus 3-Phosphoglycerinsäure wird 3-Phosphoglycerinaldehyd (ATP und NADPH werden verbraucht)

Question 15

Was wird bei der Triosephosphat-Isomerase-Reaktion umgesetzt?

Answer 15

3-Phosphoglycerinaldehyd zu Dihydroxyacetonphosphat

Question 16

Was passiert bei der regenerierenden Phase des Calvin-Zyklus?

Answer 16

aus 5 Triosephosphaten werden 3 Moleküle Ribulose-1,5-bisPhosphat

Question 17

Wo werden die Endprodukte der Photosynthese hergestellt?

Answer 17

Stärke im Chloroplasten (versorgt die Pflanze über Nacht), Saccharose im Cytosol

Question 18

Warum muss der Calvinzyklus reguliert werden?

Answer 18

• Aktivierung im Licht und Inaktivierung im Dunkeln um überflüssigen Zyklus zu vermeiden
• gleichmäßige Flussraten (keine Metabolitstaus)
• Abstimmen von Kohlenstoff- und Lichtreaktionen
• langfristig: Anpassung an Bedarf von Pflanze

Question 19

Wie wird der Calvin-Zyklus durch Licht-abhängige Änderungen von pH und Mg im Chloroplastenstroma reguliert?

Answer 19

Enzyme haben Optimumskurven in Abhängigkeit von pH, Ionenkonzentration (bei Licht steigt pH und Mg-konzentration, sodass Rubisco etc. aktiviert werden)

Question 20

Wie wird Rubisco aktiviert bei Licht?

Answer 20

Caramoylierung: CO2 aktiviert Rubisco chemisch, es wird ein Proton abgespalten, dafür Mg2+ im Stroma angereichert

Question 21

Was macht Rubisco-Aktivase?

Answer 21

entfernt Ribulose-1,5-Bisphosphat von der inaktiven decarbaoylierten Rubisco unter Energieverbrauch, auch direkt ab Carbamoylierung beteiligt

Question 22

Thioredoxine

Answer 22

ubiquitäre Proteine, die Cysteine besitzen, regulieren Aktivität von Zielenzymen, indem sie Disulfidbrücken bilden oder reduzieren