Fotosynthese

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Elektronenlücke des Chlorophylls (erneutes Aufladen mit Lichtenergie) mit zu ATP Durch den ATP- Synthasekomplex können Protonen aus dem Thylakoidinnenraum in das Stroma zurück diffundieren → Ladungsausgleich einem LICHTUNABHÄNGIGE REAKTION CALVIN ZYKLUS 6C5 6 6(ADP 6ATP aus der lichtab- hängigen Reaktion. 6 6 CO₂ H₂C-0- C=O I H-C-OH I H-C-OH I H₂C-O-P Ribulose- diphosphat H₂C - OH I C=O I H-C-OH H-C-OH H₂C-O-P Ribulose- phosphat C5 6 H₂O CO₂- Akzeptor (H₂O) 12 12 C3 HO-C=O H-C-OH I H₂C-O-P Phospho- glycerin- säure Regenerations- reaktionen 10 C36 C5 10 3. Regenerierung des Primārakzeptors enzym katalysierten Schritten 12 (H₂O) ZU 12 H-C=O H-C-OH I H₂C-O-P Phospho- glycerin- aldehyd H-C=O H-C-OH H₂C-0-℗ Phospho- glycerin- aldehyd 10C 3 112 ATP 12 (ADP (P 112 (NADPH + H* 12 (NADP+ 1 2 12C3 H HO aus der lichtabhängigen Reaktion H-C=O H-C-OH I H₂C-0- Phospho- glycerin- aldehyd CH₂OH H OH H H. OH Glukose aus der lichtabhängigen Reaktion OH 203 Unterteilung in drei Abschnitte für CO₂ ist 1. Fixierung von CO₂: Primārakzeptor ein Cs- Korper. Der erste Schritt wird durch ein Enzym (Rubisco") katalysiert. Das dabei entstehende Produkt, ein C₂ - Körper, ist instabil und zerfällt C3- Körper. in zwei H₂0 C6 zur 2. Reduktion des C3- Kōrpers : Die Produkte der Primärreaktion ATP und NADPH + H*, werden Reduktion des C3 Körpers eingesetzt. Zwei entstehende C3- Korper werden in mehreren C6- Körper Glucose umgesetzt. Reaktionsschritten zum 1 10C3 - Körper werden in mehreren 6C5 Körpern umgebaut. - LICHTUNABHÄNGIGE REAKTION CALVIN ZYKLUS findet im Stroma statt Synthese von Glucose GADP GATP = 6C5 RdP Regeneration 10 C3 6C5 Rest wird unter ATP Verbrauch zu RdP umgewandelt 6C0₂ Regeneration 6C5 RP 6H20 H₂O CO₂ Fixierung 10C3-6C5 RP = Ribulosephosphat RdP= Ribulosediphosphat PGA = Phosphorglycerin aldehyd PGS Phosphorglycerinsäure 1203 Fixierung CO₂ wird fixiert, indem 1 RdP in zwei PGS gespalten wird PGS Reduktion 12 C3/ PGA 12 ATP → 12 ADP+Ⓡ 2C3 PGA 12 NADPH+H* 12 NADP+ → 12 H₂O Reduktion PGS wird zu PGA reduziert > H₂O C6H12O6 (Glucose) ÜBERSICHT ÜBER DIE ABLAUFENDEN REAKTIONEN lichtabhängige Reaktion 12 H₂O + 12 NADP+ + 18 ADP + lichtunabhängige Reaktion 6CO₂ 12 NADPH+H* + 18 ATP Gesamtbilanz (Bruttogleichung) 12 H₂O 6 CO₂ Chettogleichung) 6 H₂O + 600₂ 18 Ⓡ → 18ADP + 18 Ⓒ. 6H ₂0 60₂ + ohne die lichtabhängige Reaktion ablaufen energiereicher 60₂ + 400 [nm] UV-Strahlung 12 NADPH*+H* BIOLOGISCHER SINN DER LICHTABHÄNGIGEN/LICHTUNABHÄNG En REAKTION kann Sichtbares Licht 12 NADP+ bei der lichtabhängigen Reaktion wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt 60₂ + C6H12O6 C6 H₁2 06 →hierbei wird ATP als Energiequelle und NADPH+H* als Reduktionsmittel für den Calvin-Zyklus hergestellt bei der lichtunabhängigen Reaktion wird (mithilfe der Produkte aus der lichtabhängigen Reaktion) aus Kohlenstoffdioxid Glucose hergestellt die lichtunabhängige nicht + 18 ATP 6H₂O + C6 H12 O6 energieärmer das Produkt der gesamten Fotosynthese wird für die Zellatmung gebraucht und das der Zellatmung Produkt für die Fotosynthese insgesamt wird mehr Sauerstoff gebildet als die Pflanze benötigt →Somit wird der Sauerstoff in die Luft gesetzt EIGENSCHAFTEN DES LICHTS weißes Licht- alle Wellenlängen des sichtbaren Spektrums (400-750 nm) Licht kann absorbiert, reflektiert oder durchgelassen werden bei der Fotosynthese wird ein Teil der Energie des Sohnenlichts durch verschiedene Blattfarbstoffe eingefangen das für die Fotosynthese benötigte Licht wird hauptsächlich durch die Chloro phylle in den Chloroplasten absorbiert 750 [nm] Infrarot CHLOROPHYLL (BLATTGRÜN) natürlicher Farbstoff vorkommend in allen fotosynthesetreibenden Organismen Chloroplasten der Pflanzenzellen) Lichtabsorption unterschiedliche Chlorophylltypen mit unterschiedlichen Absorptionsspektren (d.h. Sie können unterschiedliche Bereiche des Lichts aufnehmen) 400 Fotosyntheserate (gemessen als 0₂-Produktion) Absorption 400 Chlorophyll a -Chlorophyll b 500 Funktion: absorbieren Energie (ATP) für die Carotinoide Reflektion 500 Absorptionsmaximum 700 MUA Wellenlänge des Lichts [nm] 2 (insb. in 600 700 Wellenlänge des Lichts[nm] von Blatt pigmenten Absorptionsspektrum Lichtenergie & wandeln diese in chemische fotosynthese um den der Fotosynthese Wirkungsspektrum zeigt, bei welchen Wellenlängen Fotosynthese am wirksamsten abläuft, gemessen an Sauerstoffproduktion die Fotosyntheserate ist in den Wellenlängenbereichen um 450 und 680nm maximal AUFBAU LAUBBLATT Leitbündel . Atemhöhle Spaltöffnung Interzellulare Chloroplast Cuticula: Abschlussschicht als Transpirationsschutz Epidermis: chlorophyll freies Abschlussgewebe Spaltöffnung: verschließbare Öffnung zur Regulation des des Casaustausches Gasaustausch: Aufnahme von CO₂ und Abgabe von 0₂ und Wasserdampf • Palisadengewebe: chloroplastenhaltige Zellen, fotosyntheseaktiv · Schwammgewebe: fotosyntheseaktiv zum Schutz Interzellulare: luft gefüllte Hohlräume zw. den Zellen dienen zum Gasaustausch Leitbündel: Transport von Wasser, Mineralsalzen TRANSPIRATION Verdunstung von Wasser über Spaltöffnungen oder vor Überhitzung Stomatäre Transpiration: - cuticuläre Transpiration Randeffekt ↑ Spaltöffnung Verdunstung von Wasser über die Spaltöffnungen · regulierbar 1 Verdunstung über Blatt oberfläche nicht regulierbar Cuticula HEpidermis Palisaden- parenchym und Schwamm- parenchym HEpidermis Cuticula Assimilaten Cuticula der Pflanzen