Vl8 Flashcards
Energieweg - Zusammenhang
Substrat Energiqielle Produkte Ort Photosynthese: H2O, Licht, NADPH / ATP, Thylakoid Calvin Zyklus: CO2, NADPH / ATP, Glykose, Stroma Mitochondrie: Glykose (duch Glykolyse), Ptotonengradient, ATP / NADH / FADH2, Intermembranrau m (H+) / Matrix (ATP)
Calvin Benzon Zyklus: oder „Reduktiver Pentosephosphatweg“ / „Dunkelreaktion“
Generell:
= Lichtunabhängige Reaktion! (vs. Photosynthese als die Lichtabhängige!)
- Energiträger für die Reduktive schritte der Calvin Zyklus = NADPH und ATP
(aus der Lichtabhängige tagsüber gewonnen – davon abhängig!)
- Substrat der CB: CO2 (vs. H2O in PS)
- Syntheseort: Stroma (vs. Thylakoidmembran in PS)
- Produkt der Calvin Zyklus = Stärke oder Saccharose (vs. ATP/NADPH der PS)
- Weg zur Produkte:
Calvin Zyklus = reduktive Penthosephosphatweg (mit Rubisco: Carboxylierung oder
Oxyginierung)
Beziehng zwischen PS, CB und Mitochondrien:
- PS Produkt (ATP/NADPH) = liefert Energie zur CB Zyklus
- CB Produkt (Stärke/Saccharose) = liefert Energie zur Mitochondrien (wenn licht nicht da ist!)
- Drei Abschnitte:
1) Kohlenstofffixierung (Carboxylierung) → 3-Phosphoglycerat
2) Reduktion → Triosephosphat/Glycerinaldehydphosphat (G3P)
3) Regeneration des CO2-Akzeptor → RuBP (Ribulose-1,5- biphosphat)
Ergebnis:
- aus 3 CO2-Molekulen entsteht als Nettoprodukt 1 Molekul Glycerinaldehyd3-phophat (G3P), ein C3-Zucker
Teilschritte Kurz:
(weiter unten)
1. Kohlenstofffixierung:
- Ribulose-1,5-bisphosphat (RuBP) + CO2 + H2O–[RuBisCo]→ 2 x 3-Phosphoglycerat (C3) + 2
H+
- zur Herstellung eines Molekuls Glucose findet diese Reaktion 6-mal statt
- diese Schritt bestimmt die Geschwindigkeit das ganze
RuBP-Carboxylase/Oxygenase (Rubisco):
- in einem exergonischem Prozess wird die CO2-Fixierung katalysiert
- Rubisco = wichtigste Enzym (alles Leben davon abhängig)
- extrem abundant, d.h. macht ca. 15% des gesamten Proteingehalts der Chloroplasten aus
Nachteil:
- ein Nebenprodukt ist das durch die Oxygenasereaktion entstandene 2-Phosphoglycolat (instabilen
C6-Intermediats, das zu zwei C3-Molekulen aufgespalten wird)
- Struktur: vierfach-Symmetrie, aus 8 kleinen & 8 grosen UE (L8S8), 550 kDa schwer
- sehr langsame Reaktion: turnover ≈ 3 CO2 pro Sekunde
- Aktives Zentrum: Magnesiumion, das an drei Aminosaurereste gebunden ist (einschlieslich
modifiziertes
Lysin, das ein zusatzliches CO2 bindet)
Regulierung der Rubisco Aktivität:
- Aktivität variiert mit pH wert. im Licht steigt pH-Wert im Stroma von 7 auf 8
(Protonenpumpe uber die Thylakoidmembran) – Rubisco optimum bei pH 8
- Stimuliert durch: Mg2+ & Bildung des Carbamat-Mg-Komplexes
- Hemmung: durch 2-Carboxyarabinitol-1-Phosphat (CA1P) gehemmt
(Pflanzen synthetisieren das nur nachts → morgens wird RubisCO durch zunehmende
Lichtintensitat wieder freigesetzt)
RuBP-Carboxylase-Aktivase ermoglicht:
• Freisetzung des dicht-gebundenen CA1P von der RuBP-Carboxylase
• Entfernen von inaktivierendem RuBP
• Katalyse der Carbamylierung
2. Reduktion des 3-Phosphoglycerats (3-PGA)
- Umwandlung von 3-PGA in Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP) durch anwendung ATP und NADPH
(produkte aus der Lichtreaktion)
- Produktionsphase besteht aus der Carboxylierungsreaktion und zwei Enzymschritten der
Reduktion
• Ergebnis: 6 x Molekule Ribulose-5-Bisphosphat (Ru5P) reagieren mit 6 x CO2 12 Molekule →
Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP)
• 12 ATPs and 12 NADPH werden benotigt
• 2 von 12 GAP können aus dem Zyklus fur die Biosynthese von Kohlenhydraten abgezweigt werden
• alle anderen C3-Molekule dienen der Wiedergewinnung des Ribulose-1,5-Bisphosphats
3. Regenerationsphase des CO2-Akzeptors
- Ribulose-1,5-phosphat wiederherstellung: Kohlenstoffatome der verbliebenen Glycerinaldehyd-3-
Phosphate (GAPs) werden in eine Reihe von Reaktionen umgruppiert = Bildung Ribulose-1,5-
phosphat
• 12 GAP + 6 ATP → 6 RuBP + 1 Glucose + 6 ADP + Pi
• 2 GAPs fur Synthese von 1 Glucose, 10 weitere GAPs dienen dem Recycling des RuBP
NADPH dient in der Photosynthese/im Calvin-Benson-Zyklus der energieaufwendigen
Oxidation von Kohlenstoffverbindungen im Calvin-Zyklus. (2020)
→ falsch.
- NADPH ist ein Reduktionsmittel im Calvin-Benson-Zyklus und dient der Reduktion, NICHT
oxidation.
- Die Reduktion findet in der Kohlenstoffassimilation in der lichtunabhangigen Reaktion benotigt
ansatz.
- NADPH wird in der Lichtabhängige Reaktion der Photosynthese gewonnen und dient als Energie
für die Kohlenhydratproduktion
Die Rolle von NADPH in der Photosynthese ist die energieaufwendige Oxidation von
Kohlenstoffverbindungen im Calvin-Zyklus. (2019)
→ falsch.
- NADPH ist ein Reduktionsmittel im Calvin-Benson-Zyklus und dient der Reduktion, NICHT
oxidation.
- Die Reduktion findet in der Kohlenstoffassimilation in der lichtunabhangigen Reaktion benotigt
ansatz.
- NADPH wird in der Lichtabhängige Reaktion der Photosynthese gewonnen und dient als Energie
für die Kohlenhydratproduktion
Der oxidative Pentosephosphatweg dient im Cytoplasma der Bereitstellung von NADH fur
reduktive Schritte und auch fur die Reduktionsaquivalente in der mitochondrialen ETK. (2020)
→ falsch.
- NADPH wird im oxidativen Pentosephasphatweg im Cytoplasma gebildet, NICHT NADH, die ins
Atmungskette der Mitochondrien als Reduktionsmittel ihr Rolle hat
- NADPH dient unterschiedliche anabolische NAPDH-abhangige Synthesen in der Zelle
- NADPH hat aber keine funktion in die mitochondriale ATP-Synthese/Atmungskette.
- Es gibt keine transport System für NADH/NAD⁺/NADPH uber eine Membran, die substanzen muss
deswegen umgebaut werden
- Stattdessen läuft die reduktion über Malat-/Pyruvat und deren jeweiligen Transportern über die
membranen, um dann im Mitochondrium wieder NADH frei zusetzen.
Durch eine lichtstimulierte Aktivierung des oxidativen Pentosephosphatweges vermeidet
tagsuber die Pflanze, dass produziertes ATP und NADPH nutzlos umgesetzt wird. (2020)
→ falsch.
- Die lichtstimulierte Pentosephosphatweg ist Reduktiv, NICHT oxidativ.
- Tagsuber ist der oxidative Pentosephoshatweg deaktivert.
- NADPH wird im oxidativen Pentosephosphatweg gebildet und entspricht eine Umkehr des CalvinZykluses.
Wichtig:
Tagüber = Reduktive Pentosephosphatweg (=lichtstimuliert)
Nachts = Oxidative Pentosephosphatweg (= im Dunkel)
Nachts muss der Calvin-Benson-Zyklus gar nicht erst inaktiviert werden, da nachts kein ATP
produziert wird und auch kein NADPH zur Verfugung steht. (2020)
→ falsch.
- Um verschwendung von ATP und NADPH zu vermeiden wird eine lichtsensitiver
Kontrollmechanismus aktiviert und den Calvin-Zyklus wird damit inaktiviert.
- Die katabolisch erzeugten ATPs und NADPHs geht damit nicht in einem nutzlosen Zyklus verloren.
- Calvin-Zyklus hört auf, wenn keine Subsrat zu verfügung steht.
– Der lichtunabhangige Teil der Photosynthese hört auf, wenn kein ATP oder NADPH mehr im
Stroma synthetisiert werden.
Enzyme im Calvin-Benson-Zyklus werden lichtunabhangig durch reduziertes Thioredoxin
aktiviert.
(VL, 1. MAP‘20)
→ falsch.
- Thioredoxin ist eine wichtige Enzym die reversible reduzierbare Cysteine beeinhält, es kann
andere Enzyme aktivieren oder reduzieren.
- Photosynthese und deren Reduktive kraft sorgt für reduktion von Thioredoxin – damit ist die
aktivierung durch Thioredoxin lichtABHÄNGIG, NICHT Unabhängig.
