Stoffwechsel Flashcards
Teile die Formen des Stoff- und Energiewechsels in eine Übersicht ein.
Stoff- und Energiewechsel:
a) Assimilation
- autotrophe Assimilation
- Photosynthese
- Chemosynthese
- heterotrophe Assimilation
- Verdauung
b) Dissimilation
- Atmung
- Gärung
Was ist eine Assimilation?
Assimilation ist der Prozess des Stoff- und Energiewechsels, bei dem aus anorganischen, körperfremden, energiearmen organische, körpereigene und energiereiche Stoffe synthetisiert werden.
Hauptform ist die Photosynthese.
Nenne die Reaktionsgleichung der Photosynthese.
12 H2O + 6 CO2 —-> C6H12O6 + 6 H2O + 6 CO2
Was ist Photosynthese?
Photosynthese ist die Hauptform der autotrophen Kohlenstoff-Assimilation, bei der in chlorophyllhaltigen Zellen Lichtenergie genutzt wird um Glucose herzustellen.
Was ist die “Grüne Lücke”?
Die Grüne Lücke bezeichnet die Lichtfrequenzen, die die Pflanze nicht für die absorbieren kann und damit nicht für die Photosynthese nutzen kann.
Wie funktionieren die Pigmentmoleküle (Lichtsammelfallen) in der Thylakoidmembran?
Hintereinander und nebeneinader sind verschiedene Pigmente (Carotine, Chlorophyll a und b) geschalten, die die Anregungsenergie weitergeben.
Wo findet die Photosynthese statt?
In chlorophyllhaltigen Organellen einer Zelle: Chloroplast.
Primärreaktion in Thylakoidmembran
Sekundärrraktion in Matrix.
Warum ist Rotlicht trotz geringerer Energie effizienter als blaues Licht?
Die Pflanze kann nicht die gesamte Energie nutzen, sondern muss einen Teil des blauen Lichts in Wärme umwandeln.
Erkläre des Ablauf der Primärreaktion der Photosynthese.
Hillreaktion: Fotolyse des Wassers
2 H2O -> 2 H+ + 2 OH-
2 OH- -> H2O + 1/2 O2 + 2e-
Fotosystem 2: Elektronen werden durch Lichtenergie angeregt und an einen primären e-Akzeptor übergeben, dann lineare Phosphorylierung, dabei werden die Elektronen schrittweise durch eine Reduktion an verschiedene Enzyme übergeben,
ADP + P -> ATP
Fotosystem 1: die Elektronen werden erneut durch Lichtenergie angehoben und an einen Alzeptor übergeben
Dann entweder
a) cyclische Phosphorylierung (Elektronen werden über verschiedene Enzyme zurück an die Redoxsysteme der linearen Phosphorylierung gegeben und weiter an das Fotosystem 1)
b) über Redoxsysteme wird die Energie entnommen und für folgende Reaktion genutzt:
NADP+ + 2H+ -> NADPH+H+
Ausgangstoffe: ATP, NADPH+H+
Erkläre die verschiedenen Phasen der Sekundärreaktion.
Calvin-Zyklus:
1) Carboxylierende Phase
Ribolose-1,5-biphosphat + 6 CO2 —> durch Ribolose-1,5-biphosphatcarboxylase zu instabilen Zustand —> Phosphorglycerinsäure
2) Reduzierende Phase
Phosphorglycerinsäure + 12 ATP + 12 NADPH + 12 H+ —> Glycerinaldehyd-3-phosphat +12 H2O + ADP + 12 P + 12 NADP+
Glycerinaldehyd-3-phosphat wird umgewandet zu Fructose und dann Glucose bzw wird teilweise an die Regenerierende Phase gegeben
3) Regenerierende Phase
in mehreren Zischenschritten wird Ribulose-5-phosphat hergestellt
Ribulose-5-phosphat + 6 ATP —> Ribulose-1,5-biphosphat + 6 ADP
Nenne beeinflussende Faktoren der Photosynthese.
Licht: Energiequelle für die Primärreaktion, bestimmt Intensität
Temperatur: beeinflusst Sekundärreaktion
CO2 Konzentration: Ausgangsstoff für die Glucose
H2O: liefert Reduktionsmittel H+ und e-
Nenne die Gleichung für den gesamten Lichtprozess.
12 H2O + 12 NADPH+ + 18 ADP + 18 P —> 6 O2 + 12 NADPH + 12 H+ + 12 ATP
Nenne die Teilgleichung des Calvin-Zyklus.
6 CO2 + 18 ATP + 12 NADPH+ 12 H+ —> C6H12O6 + 18 ADP + 18 P + 6 H2O + 12 NADP+
Worin unterscheidet sich die Brutto- und Nettophotosynthese?
Brottophotosynthese: Bilanz der Photosynthese
Nettophotosynthese: Bilanz der Photosynthese- Bilanz der Atmung
Was ist die heterotrophe Assimilation?
Aus welchen Schritten besteht sie?
Heterotrophe Assimilation: Verdauung
Nahrungsaufnahme -> Verdauung -> Resorption -> Synthese körpereigener Produkte -> Ausscheidung
Wann wird die Lichtatmung eingeleitet?
= Photorespiration
wenn Ribulose-1,5-biphosphat anstatt mit CO2 mit O2 reagiert:
Dann entsteht Phsphoglycolat -> in Perixisom mit O2 zu CO2 und wieder zu Phosphorglycerinsäure und damit weiter im Calvi-Zyklus
Nenne die Bedeutung der Photosynthese.
- grundlegender Prozess
- Voraussetzung für Leben auf der Erde
- erhält Luftzusammensetzung
- Primärerzeuger der Biomasse
- Energiebereitstellung
Was ist Chemosynthese?
Chemosynthese ist die Form der Assimilation, bei der die notwenige Energie durch Oxidation meist anorganischer Stoffe gewonnen wird.
Beschreibe die Reaktionsschritte der Chemosynthese.
- energieliefernde Phase:
bei Oxidation anorganischer Stoffe entsteht Energie, wird in Umwandlung ADP in ATP gespeichert
bei Oxidation frei werdenden Elektronen und Protonen werden für Reduktion NAD+ zu NADH+H+ genutzt - Calvin-Zyklus
Nenne Beispiele für Bakterien, die eine Chemosynthese betreiben und welche Stoffe diese für die Energiegewinnung nutzen.
Schwefelbakterin:
2 H2S + 4O2 –> 4 H+ + 2So42-
Farblose Schwefelbakterien
Eisenbakterien
Nitrifizierende Bakterien.
Nenne nacheinander die für die Verdauung wichtigen Organe.
Mundhöhle
Speicheldrüsen
Speiseröhre
Magen
Leber
Gallenblase
Zwölffingerdarm
Bauchspeicheldrüse
Dünndarm
Dickdarm
Blinddarm mit Wurmfortsatz
Mastdarm
AfterBeschreibe für jedes Organ der menschlichen Ernährung die Funktion und die Vorgänge.
Mundhöhle:
Verflüssigung der Nahrung, Zerkleinerung
Speiseröhre:
Transport zum Magen durch Peristaltik
Magen: Druchmischen der Nahrung, Abtöten der Bakterien, Auflockern der Peptidbindungen Proteinspaltung in kurzkettige Proteine
Zwölffingerdarm:
Neutralisation,
Fettemuligierung,
Kohlenhydrat-Spaltung
Bauchspeicheldrüse/Pankreas:
Fett-Spaltung,
Protein-Spaltung
Dickdarm:
Entzug von H2O und Mineralsalzen
Eindicken
Mastdarm: Kotbildung
Definiere den Begriff Dissimilation.
Ist der Prozess, bei dem durch mehr oder weniger vollständigen Abbau von körpereigener Stoffe Energie freigesetzt wird.
Zwischen welchen Atmungsformen unterscheidet man?
a) äußere Atmung
ist zum einen der Gasaustausch des Organismus mit der Umwelt bzw auch der Gasaustausch zwischen den Zellen und den Blut
b) biologische Oxidation
ist der energiefreisetzende Vorgang
Nenne die Gleichung der Atmung.
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 –> 6 CO2 + 12 H2O
Wo finden die Teilschritte der biologischen Oxidation statt?
Glykolyse: im Cytoplasma
Citrat-Zyklus: in Mitochondrien Matrix
Atmungskette: in Elementarpartikel der Membraneinstülpungen
Erkläre den groben Vorgang der Atmung.
Verdauung: Kohlenhydrate werden in Glucose gespalten
Glycolyse: in Zwischenschritten wird aus Glucose 2 Pyruvat hergestellt
dabei entstehen: 2 NADH2 und 2 ATP
Zwischendschritt: oxidative Decarboxylierung
aus Pyruvat wird Acetyl-Coenzym A
dabei entsteht: 2 NADH2 außerdem: 2 CO2
Calvinzyklus: über mehrere Zwischenschritte werden 2 ATP, 6 NADH2 und 2 FADH2 hergestellt
dabei werden 6 H2O aufgenommen und CO2 abgegeben
Atmungskette: die Wasserstoffprotonen der 10 NADH2 und 2 FADH2 werden mit atomaren Sauerstoff oxidiert, dabei entstehen 34 ATP und 2 H2O
Beschreibe die alkoholische Gärung.
Verantwortlich sind fakultativ anerobe Saccharomyces.
C6H12O6 –> 2 C2H5OH + 2 CO2
Beschreibe die beiden allgemeinen Schritte der Gärung.
Glykolyse der Glukose zu Brentraubensäure
Reduktion der BTS über Ethanal zum Ausgangstoff
Nenne die Gesamtbilanz der Atmung.
pro Glucose-Molekül: 30 bis 32 ATP-Moleküle
Erkläre die Glykolyse.
- Glucose wird phosporiliert zu Glucose-6-phosphat
- Umlagerung und weitere Phosphorilierung zu Fructose-1,6-biphosphat
- Spaltung in 2 Moleküle Glycerolaldehyd-3-phosphat
- Elektronen und Protonen werden auf NAD übertragen 2x NAD —> NADH+H+
es entsteht 2x Glycerolsäure-1,3-biphosphat - es werden 2x ADP phosphoriliert und es entsteht 2x Glycerolsäure-3-phosphat
- Wasser wird abgespalten:
Glycerolsäure-3-phosphat –>
Phosphoenolpyruvat + 2 H2O - Es werden zwei Moleküle ADP phosphoriliert und es entsteht Pyruvat 2x
Was ist das besondere an einer C4 Pflanze?
Sie bindet das CO2 an eine Säure in den Mesophyllzellen und umgeht damit eine Lichtatmung bei geschlossenen Spaltöffnungen. CO2 kann in den Gefäßbundelscheidezellen abgespalten werden und in den Calvin-Zyklus eingeschleust werden.
Was sind CAM Pflanzen?
Sie können den Kohlenstoffdioxid nachts an eine organische Säure binden und somit am Tag die Spaltöffnungen geschlossen halten und dennoch Photosynthese betreiben.
