Aufbau und Funktion des Laubblattes

Der Laubblatt Aufbau ist perfekt an die Fotosynthese angepasst. Die wichtigsten Bestandteile sind die Cuticula, die obere und untere Epidermis, das Palisadengewebe und das Schwammgewebe.

Vocabulary:

• Palisadengewebe Funktion: Hauptort der Fotosynthese mit vielen Chloroplasten
• Schwammgewebe Funktion: Gasaustausch durch viele Zwischenräume
• Obere Epidermis Funktion: Schutz und Lichtdurchlässigkeit

Der Querschnitt eines Laubblattes mit Beschriftung zeigt die komplexe Struktur. Die Cuticula bildet eine wachsartige Schutzschicht gegen Wasserverlust. Das Palisadengewebe enthält die meisten Chloroplasten und ist damit der Hauptort der Fotosynthese. Das Schwammgewebe Aufbau ist durch große Zwischenräume gekennzeichnet.

Example: Die Spaltöffnungen an der Blattunterseite regulieren drei wichtige Prozesse:

1. CO₂-Aufnahme
2. O₂-Abgabe
3. Wasserdampfabgabe (Transpiration)

Energetisches Modell und Redoxpotentiale in der Fotosynthese

Das energetische Modell der Fotosynthese basiert auf unterschiedlichen Redoxpotentialen der beteiligten Moleküle. Ein niedriges Redoxpotential bedeutet ein hohes Bestreben, Elektronen abzugeben und entspricht einem hohen Energieniveau. Umgekehrt zeigt ein hohes Redoxpotential eine starke Tendenz zur Elektronenaufnahme bei niedrigem Energieniveau.

Die Elektronentransportkette setzt sich aus verschiedenen Redoxsystemen zusammen, wobei Elektronen nur von einem System an ein positiveres abgegeben werden können. Durch Lichtabsorption wird das Redoxpotential der Chlorophyll-a-Moleküle in den Reaktionszentren deutlich gesenkt, beispielsweise im Fotosystem 2 von +0,81V auf -0,81V.

Im Fotosystem 1 verändert sich das Redoxpotential des P700-Moleküls von +0,45V auf -0,9V. Da NADP+/NADPH+H+ ein Redoxpotential von -0,32V besitzt, können Elektronen über den primären Elektronenakzeptor und Ferredoxin zu NADP+ gelangen.

Highlight: Bei der Elektronenabgabe zwischen Redoxsystemen wird Energie freigesetzt. Je größer die Differenz der Redoxpotentiale, desto mehr Energie wird verfügbar.

Unterschiede zwischen C3- und C4-Pflanzen im Kohlenstoffkreislauf

Die Kohlenstoffkreislauf Chemie zeigt sich deutlich im Vergleich zwischen C3- und C4-Pflanzen. C3-Pflanzen, die die Mehrheit der Pflanzenarten ausmachen, fixieren CO2 direkt über den Calvin-Zyklus, wobei 3-Phosphoglycerat als erstes stabiles Zwischenprodukt entsteht.

C4-Pflanzen hingegen haben einen zusätzlichen Schritt entwickelt, bei dem das erste Produkt der CO2-Fixierung ein Molekül mit vier Kohlenstoffatomen (Oxalacetat) ist. Diese Anpassung ermöglicht eine effizientere Photosynthese unter warmen und trockenen Bedingungen.

Highlight: Die Abhängigkeit der Fotosynthese von CO2 zeigt sich besonders im Unterschied zwischen C3- und C4-Pflanzen. C4-Pflanzen erreichen durch ihren speziellen Stoffwechselweg einen höheren CO2 Sättigungspunkt und damit eine effizientere Photosyntheseleistung bei hohen Temperaturen.

Der Vergleich der verschiedenen Photosynthesewege ist besonders relevant für das Verständnis der Fotosynthese Einflussfaktoren und deren Bedeutung für die Anpassung von Pflanzen an unterschiedliche Umweltbedingungen. Während C3-Pflanzen in gemäßigten Klimazonen dominieren, sind C4- und CAM-Pflanzen besonders gut an warme und trockene Standorte angepasst.