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Fotosynthese

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 Fotosynteese
1. Alle Energie auf der Erde → Sonne
• Umwandlung in chemische Energie
-Leben auf der Erde möglich
-0₂-haltige Umgebung
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Fotosynthese ( + C3,C4 und Cam Pflanzen)

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Fotosynteese 1. Alle Energie auf der Erde → Sonne • Umwandlung in chemische Energie -Leben auf der Erde möglich -0₂-haltige Umgebung - DEFINITION: Die Fotosynthese ist der zentrale Stoffwechselvorgang auf der Erde. Aus den energiearmen, anorganischen Stoffen CO₂ und Wasser bauen Pflanzen in den Chloroplasten die energiereiche organische Verbindung Glucose auf. Als Nebenprodukt wird der für viele Organismen lebensnotwendige Sauerstoff frei. Die Energie für diese Realtion stammt vom Sonnenlicht -▷ Lichtenergie in chemische Energie Pflanzen nutzen die gebildete Glucose für den Aufbau Wörpereigener Stoffe. Sie sind autotrophe Organismen. Die erzeugte pflanzliche Biomasse bildet die Nahrungsgrundlage für alle übrigen Lebewesen. Die heterotrophen Organismen die organischen Stoffe im Verlauf der Zellatmung wieder zu energiearmen anorganischen Stoffen ab. Der Kreislauf Schließt sich. 2. CO₂, H₂0, Sonnenlicht, Chlorophyll, C6th12 061 0₂ 7.2 Eine große Blattoberfläche ermöglicht Lichtabsorption und Gasaustausch Merkmal Aufbau A1 a. Vergleichen Sie den Aufbau von Palisadengewebe und Schwammgewebe tabel- larisch (→ Abb. 4). b. Erklären Sie die Unterschiede im Hinblick auf die Konzeptüberschrift. a. Lage Zellanordnung im Gewebe Zellen Leitbündel Palisadengewebe zellulärer Aufbau aus typischen pflanz- lichen Zellen mit Vakuole, Zellkern und Chloroplasten Blattoberseite dicht, z.T. mehrschichtig, kleiner Inter- zellularraum sehr chloroplastenreich nein TEMPERATUR-ABHÄNGIGKEIT - unter 0°C Kein O₂ Bildung und Verbrauch →→ Enzymaktivität eingestellt mit steigender Temperatur steigt O₂-Bildung - zwischen 20°C und 30°C Temperaturoptimum → Sauerstoffbildung maximal - O₂ Bildung sinkt -über 40°C kein Q₂ Bildung mehr → Proteine denaturien (Enzyme) Schwammgewebe Blattunterseite weitmaschig, großer Interzellularraum weniger Chloroplasten ja b. Das Blatt ist...

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für Gasaustausch, Transpiration und Einfangen von Sonnenlicht optimiert. Zur Lichtabsorption ist das enge, z. T. mehrschichtige und chloroplas- tenreiche Palisadengewebe an der Blattoberseite angeordnet. An der Blattunter- seite, wo sich auch die Spaltöffnungen befinden, befindet sich das weitmaschige Schwammgewebe mit seinem großen Interzellularraum. Dies ermöglicht einen schnellen Gasaustausch und die Transpiration. O₂-Bildung -10 0₂- Verbrauch Lichtenergle+ Kohlenstoff + Wasser Glucose + Sauerstoff Summenformel: 6CO₂ + 6H₂O → C6H₁₂2 % +60₂ LICHT-ABHÄNGIGKEIT - mit steigender Lichtintensität steigt Fotosyntheserate linear bis zum Sättigungspunkt - O₂-Bildung gleich mit 0₂- Verbrauch → Licht kompensations punkt Lichtkompensationspunkt + Sättigungspunkt je Blatt und Pflanze unterschiedlich LICHT-ENERGIE FÜR FOTOSYNTHESE 10 20 30 40 50 Temperatur (°C) Zillaty funktioniert and Am Temperaturoptimum ist die Sauerstoffbildung maximal. O₂-Bildung 0 0₂- Verbrauch 10 An einem kla- ren Sommertag ist es im Schat- ten unter Bäu- men dunkler... # 20 CO₂-ABHÄNGIGKEIT -je mehr CO₂ desto höher Fotosyntheserate - steigt linear bis Sättigungspunkt - Kompensationspunkt bei = 0,02% CO₂-Gehalt Sonnenblatt Schattenblatt Beleuchtungs- stärke (10³ lux) ... als unter freiem Himmel an einem be- wölkten Sommertag. b O₂-Bildung 0 0₂- Verbrauch 0,1 0,2 CO₂-Gehalt (%) Der CO₂-Gehalt der Erdatmosphäre beträgt 0,04 % (2016: 0,0400%) -Pflanzen nutzen für die Fotosynthese nicht das gesamte Lichtspektrum, sondem bevorzugen den kurzwelligen Bereich (Blau) und den langwelligen Bereich (Rot). - Sie besitzen besondere Fotosynthese pigmente (z. B. Chlorophyll a oder Carotinoide), die Licht bestimmter Wellenlängen einfangen und somit auf ein höheres Energieniveau gehoben werden - Das grüne Licht wird dabei nicht absorbiert, sondern gesteuert. Mit unseren Augen empfangen wir dieses Licht und nehmen somit die mit Chlorophyll gefüllten Blätter als grün wahr eicht reaktion Der erste Teil der Fotosynthese benötigt: -Findet in der Membran der Thylakoiden statt -Ergebnis: Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt und in Molekule ATP und NADPH + #* gespeichert -Beteiligt sind: Fotosystem IP700, Fotosystem I P680, Redoxsysteme (Elektronentransportkette), ATP-Synthase -Licht im Bereich 400-700 nm -Wasser - - Blattquerschnitt Gemeinsamkeiten: -besitzen eine kutikula ↑ LICHTREAKTION C3,C4 UND CAM-PFLANZEN - obere und untere Epidermis Spaltöffnungen - Leitbündel H₂O Assimilationswege Stoffwechselvorgang: Lösung Dilemma an warmen, trockenen Orten: NADPH+H. ATP aufgenommenes CO₂ aus der Luft wird durch PEP-Carboxylase in den Mesophyllzellen an PEP gebunden → Zwischenprodukt = Malat (Äpfelsäure) Beispiel ADP NADP+ CO₂-fixierendes Enzym Erstes Produkt der CO₂-Fixierung Photorespiration (Lichtatmung) Besonderheit - Wasserverlust gering halten und trotzdem genügend CO₂ aufzunehmen = räumliche Trennung von CO₂-Fixierung und CO₂- Verarbeitung Blattquerschnitt Unterschiede: - dickere Kutikula an der Blattoberseite CO₂-Fixierung durch PEP-Carboxylase erfolgt effektiv auch bei geringeren CO₂-Konzentration → Wasserverlust wird gering gehalten dennoch effektiv Fotosynthes CO₂ ↓ DUNKELREAKTION Į CHO - Cy-Pflanzen haben einen symmetrischen Aufbau (kein Palisaden- und Schwammgewebe) 3- - Malat wandert in Bündelscheidenzellen, wo CO₂ wieder abgespalten → CO₂ wird im Calvin-Zyklus umgesetzt - Malat wird in Bündelscheidenzellen zu Pyruvat abgebaut → räumliche Trennung zwischen Fixierung und Calvin-Zyklus Vergleich C3-, C4- und CAM-Pflanzen (bitte übernehmen) C3-Pflanzen Rubisco C4-Pflanzen PEP-Carboxylase Oxalacetat (C4- Phosphoglycerinsäure Körper) (C3-Körper) Stark Minimal Räumliche Trennung zwischen CO₂- Fixierung und Calvin Zyklus Rosen, Weizen, Reis Mais, Zuckerrohr CAM-Pflanzen PEP-Carboxylase Oxalacetat (C4- Körper) minimal zeitliche Trennung zwischen CO₂- Fixierung und Calvin Zyklus calvin-zyklus Zweiter Teil der Fotosynthese, findet nach der Lichtreaktion statt und benötigt: Kakteen - Kein Licht (aber Produkte der Lichtreaktion) - in der Lichtreaktion gebildeten Stoffe ATP und NADPH+ H* - CO₂ aus der Luft -Findet im Stroma statt - Ergebnis: Synthese von Energie in Form von Glucose - Besteht aus drei Phasen: CO₂-Fixiening Reduktionsphase Regenerationsphase - Schlüsselenzym des Zyklus ist Rubisco (fixiert CO₂ an Ribulose - 1,5-bisphosphat) - in meisten Pflanzen CO₂-Fixierung über RuBP -über geöffnete Stomata zu viel Wasserverlust → schließt weniger Gasaustausch -Cy-Pflanzen binden CO₂ besser erste Produkt in CO₂-Fixierung = Oxalacetat - zusätzlich zum Rubisco, das Enzym PEP-Carboxylase - PEP-Carboxylase bindet CO₂ Malat Vorteil gegenüber C3-Pflanzen : - Diagramm zeigt die CO₂-Aufnahme und Abgabe - höhere Fotosyntheserate der Cy-Pflanze →lässt sich auf PEP-Carboxylase zurückzuführen (hönere CO₂-Affinität als Rubisco) •doppelt soviel CO₂-Bindung - erst ab 0,08 CO₂-Konzentration haben C3-Pflanzen eine höhere Fotosyntheserate Photorespiration (Lichtatmung): - Bei einer niedrigen CO₂-konzentration bindet Rubisco im Calvin-Zyklus nicht CO₂, sondem Sauerstoff - Dabei wird Sauerstoff verbraucht und CO₂ gebildet - Im Gegensatz zur Fotosynthese entstehen keine Nährstoffe und die Pflanze verbraucht bei der Photorespiration Energie -Dient zur Verminderung der Schädigung der Fotosynthese durch Aufrechterhaltung des Elektronentransport

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Cool, mit dem Lernzettel konnte ich mich richtig gut auf meine Klassenarbeit vorbereiten. Danke 👍👍

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O₂-Bildung 0 0₂- Verbrauch 10 An einem kla- ren Sommertag ist es im Schat- ten unter Bäu- men dunkler... # 20 CO₂-ABHÄNGIGKEIT -je mehr CO₂ desto höher Fotosyntheserate - steigt linear bis Sättigungspunkt - Kompensationspunkt bei = 0,02% CO₂-Gehalt Sonnenblatt Schattenblatt Beleuchtungs- stärke (10³ lux) ... als unter freiem Himmel an einem be- wölkten Sommertag. b O₂-Bildung 0 0₂- Verbrauch 0,1 0,2 CO₂-Gehalt (%) Der CO₂-Gehalt der Erdatmosphäre beträgt 0,04 % (2016: 0,0400%) -Pflanzen nutzen für die Fotosynthese nicht das gesamte Lichtspektrum, sondem bevorzugen den kurzwelligen Bereich (Blau) und den langwelligen Bereich (Rot). - Sie besitzen besondere Fotosynthese pigmente (z. B. Chlorophyll a oder Carotinoide), die Licht bestimmter Wellenlängen einfangen und somit auf ein höheres Energieniveau gehoben werden - Das grüne Licht wird dabei nicht absorbiert, sondern gesteuert. 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ATP aufgenommenes CO₂ aus der Luft wird durch PEP-Carboxylase in den Mesophyllzellen an PEP gebunden → Zwischenprodukt = Malat (Äpfelsäure) Beispiel ADP NADP+ CO₂-fixierendes Enzym Erstes Produkt der CO₂-Fixierung Photorespiration (Lichtatmung) Besonderheit - Wasserverlust gering halten und trotzdem genügend CO₂ aufzunehmen = räumliche Trennung von CO₂-Fixierung und CO₂- Verarbeitung Blattquerschnitt Unterschiede: - dickere Kutikula an der Blattoberseite CO₂-Fixierung durch PEP-Carboxylase erfolgt effektiv auch bei geringeren CO₂-Konzentration → Wasserverlust wird gering gehalten dennoch effektiv Fotosynthes CO₂ ↓ DUNKELREAKTION Į CHO - Cy-Pflanzen haben einen symmetrischen Aufbau (kein Palisaden- und Schwammgewebe) 3- - Malat wandert in Bündelscheidenzellen, wo CO₂ wieder abgespalten → CO₂ wird im Calvin-Zyklus umgesetzt - Malat wird in Bündelscheidenzellen zu Pyruvat abgebaut → räumliche Trennung zwischen Fixierung und Calvin-Zyklus Vergleich C3-, C4- und CAM-Pflanzen (bitte übernehmen) C3-Pflanzen Rubisco C4-Pflanzen PEP-Carboxylase Oxalacetat (C4- Phosphoglycerinsäure Körper) (C3-Körper) Stark Minimal Räumliche Trennung zwischen CO₂- Fixierung und Calvin Zyklus Rosen, Weizen, Reis Mais, Zuckerrohr CAM-Pflanzen PEP-Carboxylase Oxalacetat (C4- Körper) minimal zeitliche Trennung zwischen CO₂- Fixierung und Calvin Zyklus calvin-zyklus Zweiter Teil der Fotosynthese, findet nach der Lichtreaktion statt und benötigt: Kakteen - Kein Licht (aber Produkte der Lichtreaktion) - in der Lichtreaktion gebildeten Stoffe ATP und NADPH+ H* - CO₂ aus der Luft -Findet im Stroma statt - Ergebnis: Synthese von Energie in Form von Glucose - Besteht aus drei Phasen: CO₂-Fixiening Reduktionsphase Regenerationsphase - Schlüsselenzym des Zyklus ist Rubisco (fixiert CO₂ an Ribulose - 1,5-bisphosphat) - in meisten Pflanzen CO₂-Fixierung über RuBP -über geöffnete Stomata zu viel Wasserverlust → schließt weniger Gasaustausch -Cy-Pflanzen binden CO₂ besser erste Produkt in CO₂-Fixierung = Oxalacetat - zusätzlich zum Rubisco, das Enzym PEP-Carboxylase - PEP-Carboxylase bindet CO₂ Malat Vorteil gegenüber C3-Pflanzen : - Diagramm zeigt die CO₂-Aufnahme und Abgabe - höhere Fotosyntheserate der Cy-Pflanze →lässt sich auf PEP-Carboxylase zurückzuführen (hönere CO₂-Affinität als Rubisco) •doppelt soviel CO₂-Bindung - erst ab 0,08 CO₂-Konzentration haben C3-Pflanzen eine höhere Fotosyntheserate Photorespiration (Lichtatmung): - Bei einer niedrigen CO₂-konzentration bindet Rubisco im Calvin-Zyklus nicht CO₂, sondem Sauerstoff - Dabei wird Sauerstoff verbraucht und CO₂ gebildet - Im Gegensatz zur Fotosynthese entstehen keine Nährstoffe und die Pflanze verbraucht bei der Photorespiration Energie -Dient zur Verminderung der Schädigung der Fotosynthese durch Aufrechterhaltung des Elektronentransport