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Fotosynthese

BioKursarbeit 11/2
by

louisa sudelu

on 1 June 2013

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Transcript of Fotosynthese

Licht
Fotosynthese Überblick
Strukturen und Funktionen
Wie ein Fotosystem Licht sammelt
Lichtreaktion ( Primärreaktion )
Calvinzyklus ( Sekundärreaktion )
Lichtatmung als Folge der Fehlfunktion
der Rubisco
Varianten der Fotosynthese Inhalt Licht http://www.uni-duesseldorf.de/MathNat/Biologie/Didaktik/Fotosynthese_neu/dateien/licht/bilder/licht.jpg Licht ist Energie alle Wellenlängen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit ( c= 300.000 km/s ) aus
setzt sich aus Quanten ( nicht weiter aufteilbare kleinste Energiebeträge ) zusammen
Energiepaket als Teilchen --> Photonen
Wellen = Energie wird von Wellenlänge und Frequenz bestimmt http://www.planet-wissen.de/natur_technik/weltall/sonne/img/intro_soho_g.jpg http://milesmathis.com/photon5.jpg Farbe Licht aus allen Wellenlängen empfinden wir als unbunt
Licht eines einzelnen Wellenlängenbereichs wirkt in unserem Auge als Farbreiz
Licht einer einzigen Wellenlänge nennt man monochromatisch http://blog.printoo.de/wp-content/uploads/Farbspektrum2.jpg 400 - 500 nm
--> blau
500 - 550 nm
--> grün
550 - 600 nm
--> gelb
Über 600 nm
--> rot Absorption Gegenstände enthalten Farbstoffe oder Pigmente, die einzelne Wellenlängenbereiche '' verschlucken '' oder absorbieren
Wellenlängenbereich des reflektierten Lichts entspricht der Farbe, die wir sehen
mit Fotometer kann man die absorbierte Lichtmenge in Abhängigkeit von der Wellenlänge messen
graphische Auftragung der Absorption in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichts nennt man Absorptionsspektrum Wenn ein Stoff Strahlungsenergie absorbiert, wird diese in andere Energieformen umgewandelt Strahlung kann in thermische Energie umgewandelt werden und dann Reaktionen beschleunigen

Strahlung kann die Struktur von Molekülen zerstören, sie zum Beispiel ionisieren ( UV-, Röntgen- und y- Strahlen )

Strahlung kann Elektronen von Molekülen ''anregen'', das heißt sie in einen höheren Energiezustand versetzen. Sie werden dadurch reaktionsfähiger und können chemische Arbeit leisten
Zentraler Vorgang bei der Fotosynthese Das Licht im blauvioletten und im roten Bereich des Spektrums treibt die Fotosynthese am effektivsten an. Fazit Fotosynthese im Überblick vielstufiger Vorgang aus vielen Teilprozessen
Kohlendioxid und Wasser als Ausgangsstoffe
Lichtabsorption durch Blattpigmente
Absorbtion von Licht und seine Umwandlung in chemische Energie sind zentraler Teil des Vorgangs
Blattpigmente sind die Energiewandler
vor allem Chlorophyll und Carotinoide
Kohlenhydrate dienen als Speicher für die chemische Energie
Assimilationsstärke ( bei starker Fotosynthese) wird nachts in Saccharose umgewandelt; wird in Spross und Wurzeln transportiert und in Leukoplasten gespeichert
Sauerstoff ist Nebenprodukt Funktionen und Strukturen Blatt: -dünnen, flächigen und Leitbündel reichen Bau
- auf Einfangen von Licht, den Gasaustausch und Abgabe von Wasserdampf spezialisiert

Epidermis & Cuticula: - verhindern an der Ober- und Unterseite den Durchtritt von Stoffen

Spaltöffnungen: - kontrollierte Abgabe von Wasserdampf und Gasaustausch
von 2 Schließzellen gebildet
Öffnungsweite durch Zusammenwirken von Licht, Wasserversorgung, Temperatur & Luftfeuchtigkeit geregelt

Palisadengewebe: - dienen der Fotosynthese
Schwammgewebe: - Oberflächenvergrößerung
- Interzellularraum um viel C02 aufzunehmen Warum sind Blätter grün ?
Die Wechselwirkung von Licht mit Chloroplasten



Die Chlorophyllmoleküle in einem Chloroplasten absorbieren blauviolettes und rotes Licht ( die Wellenlängenbereiche, die die Fotosynthese am wirkungsvollsten antreiben) und reflektieren oder transmittieren grünes Licht. Daher sind Blätter grün. Chloroplast: - über 100 pro Zelle


Thylakoid: - eingelagerte Proteinmoleküle
hoher Proteinanteil in der Membran
enthält Blattpigmente
( Chlorophyll, Carotinoide )

Fotosystem:
- besteht aus Pigmentmolekülen ( Lichtsammelkomplex ) und einem Reaktionszentrum ( aus wenigen Chlorophyllmolekülen )




Chlorophyll:
- hat Licht absorbierenden ''Kopf'' aus Porphyrinring mit Magnesiumion im Zentrum
- mit langem Kohlenwasserstoffschwanz, dem Phytol, in der Thylakoidmemran verankert Wie ein Fotosystem Licht sammelt Wenn ein Photon ein Farbstoffmolekül eines Lichtsammelkomplexes trifft, wird die absorbierte Energie von Molekül zu Molekül weitergereicht, bis sie ein reaktionszentrum erreicht. Von dort aus wird das energetisch angeregte Elektron von einem spieziellen Paar von Chlorophyll a Molekülen auf den primären Elektronenakzeptor übertragen. Primärreaktion ( Lichtreaktion ) läuft in den Thylakoiden der Chloroplasten ab wird PS II mit Licht bestrahlt, wird Chlorophyll in seinem Reaktionszentrum angeregt und gibt ein Elektron an einen Akzeptor ab
durch den Wasser spaltenden Enzymkomplex wird dem Chlorophyll+ wieder ein Elektron zugeführt. Die durch das Licht veranlasste Wasserspaltung wird Fotolyse genannt.
vom PS II gelangen die Elektronen über eine Elektronentransportkette aus mehreren Redoxsystemen ( PQ, CC, PC ) zum PS I Parallel zum Elektronenfluss ''pumpt'' das Redoxsystem PQ Protonen in das Innere der Thylakoide. Zusammen mit den aus der Wasserspaltung stammenden Protonen bewirken sie das Ladungs- und Konzentrationsgefälle, das die ATP-Synthase zur ATP-Bildung nutzt. Dieser Vorgang wird als Fotophosphorylierung bezeichnet.

PS I gibt nach Anregung durch Licht ein Elektron an zweite Elektronentransportkette weiter und gelangt durch Aufnehmen eines Elektrons von PS II wieder in Grundzustand. Am Ende der Elektronentransportkette werden die Elektronen auf das Wasserstoff übertragende Coenzym NADP+ übertragen, das dadurch zu NADPH+ H+ wird. Sekundärreaktion ( Calvinzyklus ) findet im Stroma der Chloroplasten statt
Kohlenstoffdioxid wird in Kohlenhydrate umgewandelt
Licht nicht unbedingt notwendig, Reaktionen aber auf die Endprodukte der Lichtreaktion angewiesen Einschleusung von Kohlenstoffdioxid: durch den Enzymkomplex Rubisco wird CO2 auf den Zucker Ribulose-bisphosphat, eine Pentose, als CO2-Akzeptor übertragen.
Energiezufuhr: das Reaktionsprodukt mit 6 C-Atomen zerfällt sofort in 2 Moleküle Phosphoglycerinsäure (PGS) mit 3 C-Atomen. Sie wird durch ATP der Lichtreaktion zu Bis-phosphoglycerinsäure aktiviert, also energetisch gemacht.
Reduktion: die Bis-phosphoglycerinsäure wird durch NADPH + H+ aus den lichtreaktionen zu Phosphoglycerinaldehyd (PGA) reduziert.
Bildung von Glucose: aus PGA entstehen verschiedene Kohlenhydrate, schließlich auch Glucose als Endprodukt. Unter Einsatz von ATP wird Ribulose-bisphosphat regeneriert und der Zyklus damit geschlossen.
Die Lichtatmung als Folge der Fehlfunktion der Rubisco O2 wird statt CO2 an Ribulosebisphosphat gebunden
Lichtatmung als Folge der Fehlfunktion:
Rubisco ist ein Enzym der Dunkelreaktion, Lichtatmung findet daher im Stroma statt und benötigt kein Licht ( allerdings die Produkte der Lichtreaktion ( ATP und NADPH )
folglich findet LA in der Pflanze nur im Licht statt und zwar umso mehr, je stärker die Lichteinstrahlung ist
Sie verbraucht ATP und NADPH ( zur Regeneration von Ribulosebisphosphat) und O2
CO2 wird gebildet, weshalb sie als ''Leck des Calvinzyklus'' bezeichnet wird
Sie ist in relevantem Umfang bei C3-Pflanzen zu finden
Dunkelatmung entspricht der '' ganz normalen Atmung ''
dient der ATP-Synthase
Reduktionsäquivalente werden verbraucht
Sauerstoff dient als Oxidationmittel (und wird zu Wasser reduziert) und verbraucht
es wird kein CO2 gebildet
Licht wird nicht benötigt / stört aber auch nicht
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