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Fotosynthese - kompletter Überblick

Fotosynthese - kompletter Überblick

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Fotosynthese - kompletter Überblick

 Fotosynthese im Überblick
Überlebenswichtige biochemische Reaktion die in Pflanzen und einigen Bakterien stattfindet
Pflanzen nutzen Licht,

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Überblick : Dunkelreaktion, Lichtreaktion, FotoSysteme, Lichtabsorption, äußere Einflüsse, Chloroplasten

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Fotosynthese im Überblick Überlebenswichtige biochemische Reaktion die in Pflanzen und einigen Bakterien stattfindet Pflanzen nutzen Licht, Wasser und Kohlenstoffdioxid, um Glucose (Zucker) + Sauerstoff herzustellen Reaktionsgleichung der Fotosynthese: Sonnenlicht Kohlenstoff- dioxid (CO₂) Wasser (H₂O) 6 CO2 + 12 H20 Sauerstoff (O₂) Dunkelreaktionen Glucose (Zucker) Mineralien Wo findet die Photosynthese statt? In den Chloroplasten von Pflanzenzellen Chlorophyll (in Membran von Chloroplasten) ist für Aufnahme von Sonnenlicht zuständig ->wichtig: Energie zieht Pflanze aus Licht Fotosynthese lässt sich in zwei Prozesse unterteilen: Lichtreaktionen → Lichtabhängig, kaum temperaturabhängig ->hier wird chemische Energie bereitgestellt Lichtenergie Chlorophyl →→→stark temperaturabhängig, da enzymatisch gesteuert ->nutzt chemische Energie aus der Lichtreaktion zur Synthese energiereicher Substanzen Sonnenlicht Granum C6H₁2O6 + 6 CO₂ 12 Sauerstoff: für die Pflanze nur ein Abfallprodukt Für die meisten Lebewesen lebensnotwendig - atmen Kohlendioxid : ist für uns in großen Mengen schädlich Pflanzen wandeln ihn um, davon. profitieren wir ebenfalls Glucose: benötigen die Pflanzen zum wachsen -> Wichtiges Produkt für die Pflanze! H₂O ATP NADPH NADP+ ADP Zucker Calvin- zyklus CO₂ Chloroplast Lichtabhängige Reaktion (Primärreaktion ): Was? Lichtenergie in chemische Energie mittels FotoSystem I und II, Bildung von Sauerstoff, NADPH+H+ und ATP a) durch Licht wird FS II angeregt b) Angeregtes Chlorophyllmolekül P680 gibt Elektron an primären Elektronenrezeptor ab Wasser wird gespalten (Fotolyse) und dadurch wird dem oxidierten Chlorophyll ein e- zugefügt -Sauerstoff wird frei d) Elektronen von FS II gelangen über Elektronentran- sportkette aus mehreren Redoxsystemen zum FS I von RS mit hohem Energiegehalt zu RS mit wenig ). durch Licht wird FS I angeregt f) angeregtes Chlorophyllmolekül P700 gibt Elektron an primären Elektronenrezeptor ab 9) elektronenlücke im P700 wird durch Elektron -...

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Transportkette gefüllt Elektron durchläuft weiter die Elektronentransportkette. Mithilfe des Enzyms NADP+-Reduktase entsteht NADP+H+ → Bei Belichtung fließe. Ständig Elektronen von Wasser,plemplem NADP+ -> j) durch Wirkung der NADP+-Reduktase verringert sich Protonenkonzentration im Stroma. Gleichzeitig erhöht sich Konzentration im Thylakoidinnenraum als Folge der Fotolyse Fotosynthese im Überblick k) in Elektronentransportkette wird an Übergabestelle von Redoxsystemen ( Plastochinon ) zu Redoxsystemen (Cytochrom- b/f- Komplex ) die freiwerdene Energie zum protonentransport genutzt -> von Stroma zu Tyhlakoiinnenraum gepumpt Protonengradient dient zur ATP-Bildung ->Protonen fließen in Richtung Konzentrations Gefälle durch Enzym ATP Synthase nach außen Fotosystem II m) freiwerdene Energie. -> von ATP- Synthase genutzt für ATP Synthese Fotophosphorylierung ( nicht zyklischer Elektronentransport ) Stroma pH=8 23232 SAXENERA anschließend zyklischer Elektronentransport: ATP Bildung ohne NADPH/ H+ Bildung ( e- aus FS I zurück zu Cytochrom b/f Komplex Fotolyse des Wassers H₂O Innenraum pH=5 lakoide Wo? Thylakoid- Membran P680- Licht 20,+2H H Fotosystem I Thylakoidmembran Licht ATP-Synthase ADP+P NADP+2H (ATP H zu (NADPH+H wird für die Sekundär- reaktionen im Stroma zur Glucosebildung benötigt (Calvin- Zyklus) -Elektronentransport →Protonenfluss Lichtunabhängige Reaktion (sekundärrekation): Was ? Kohlenstoffdioxid + Wasser > Glucose ( mittels ATP u. NADPH+H+) → CO2 in Calvinzyklus eingeschleust Calvin-Zyklus: Fixierungsphase: -> Einbau von 6 C02 in 6 CS - Körper (Fixierung) -> mit Hilfe von einem Enzym -> entstanden: 6 C6 Körper -zerfallen in 12 C3 Körper Reduktionsphase ( Glucose Bildungs Phase): 12 C3 - Körper werden unter Energieverbrauch reduziert -> Reduktionsmittel.: NADPH/H+ -> Hier benötigte ATP + NADPH/H+ kommen aus den Lichtreaktionen 6ADP 6ATP -> 2 C2 - Körper werden zu 1 C6 - Körper : Glucose -> Glucose kann entweder zu ->Sacharose -> Transport (umgebildet werden ) oder Stärke in Stroma -> Reservestoff ( eingelagert werden ) CO₂-Fixierung 6RuBP Regenerationsphase : -> Regeneration des Akzeptormoleküls ->10 C3 - Körper -> mehrere Reaktionsschritte (ATP - Verbrauch ) -6 CS - Körper Regeneration ->instabil 10 GAP werden recycelt Calvin Zyklus 6CO₂ -P Redoxsystem: Wo? 2 Stroma 6 P. RuBisCO -P GAP Glucose -P 12 6-PGS 12ATP 12ADP 12NADPH 12NADP+ Reduktion Ein Elektronendonator (Stoff der Elektronen abgeben kann) und der aus ihm durch elektronenabgabe entstehende Elektronenakzeptor = Chloroplasten Kommen in allen grünen Pflanzen vor Ort der Photosynthese Vermehren sich durch Zweiteilung Besitzen: Doppelmembran, eigene DNA und eigene Ribosomen Thykaloide = Membransäckchen →→in Membran : Chlorophylle + Carotinoide ( Blattfarbstoffe) eingelagert -> entstehen durch Abschnüren der inneren Membran Rotes + blaues Licht -> hohe Absorption Gelb/grünes Licht ->wenig bis keine Absorption Hohe Absorption = hohe Fotosyntheserate Grünes Licht kaum absorbiert, sondern durchgelassen / reflektiert -daher als grüne Blattfarbe. wahrgenommen 400 450 500 550 600 650 700mm Wellenlänge nimmt zu Energie nimmt zu S. 87 Lichtabsorption [rel. Einheit] innere 400 äudere ran Mitochondrlenmemb Mitochondrienmembran Granalhylakoid Lichtabsorption Lichtabsorption: Aufnahme von Licht Absorptionsspecktrum: Absorption der Farbstoffe in Abhängigkeit der Wellenlänge Wirkungsspektrum: Fotosyntheserate bei Licht von verschiedenen Wellenlängen Blattfarbstoffe: Chlorphyll a+b und Caratinoide ( verschiedene Absorptionsspektren ) Fotosynthese Grana (pl.) Granum Die von den Chlorophyll hauptsächlich absorbierten blauen und roten Wellenlängen des Lichtes liefern die Energie für die Fotosynthese Bei der Absorption von Lichtenergie durch Farbstoffe werden Elektronen angeregt, das heißt sie gehen in einen höheren Energiezustand über. 500 Stroma Intermembranraum Stromathylakoid Ribosomen Thylakoid 600 Stärkekörner Chlorophyll a Chlorophyll b Carotinoide 700 Wellenlänge [nm] Je kleiner die Wellenlänge des Lichts ist, desto größer ist die Energie. Kurzwelliges, blaues Licht ist somit energiereicher als langwelliges, retes Licht. = Ansammlung von Proteinen und Pigmentmolekülen in der Thylakoid-Membran •Jedes FotoSystem besteht aus einem Reaktionszentrum + Aufbau: ● Antennenkomplex (Lichsammelfalle): enthält viele Chlorophyl + Carotinoide Moleküle (Antennenpigmente) Reaktionszentrum: Besteht aus bestimmten Chlorophyl a Molekül + Protein ->Chlorophyl a I / p700 (im FotoSystem I ) -Chlorophyl a II / p680 (im FotoSystem II ) Funktion: Antennenkomplex absorbiert Licht verschiedener Wellenlängen ( aufgrund verschiedener Pigmente) Reaktionszentrum ->Leicht anregbare Elektronen kurzzeitig in angeregten Zustand -> bei Rückkehr in Grundzustand wird benachbartes Farbstoffmolekül angeregt (dessen Anregungsenergie etwas geringer ist ) -> Energie Übertragung entlang einem energetischen Gefälle zum zentralen Reaktionszentrum : wird das zentrale Chlorophyl a - Molekül angeregt, erfolgt Elektronen- Abgabe an einem Elektronenrezeptor -> Redoxreaktion : Chlorophyl a-Molekül wird oxidiert Elektronenrezeptor wird reduziert Anschließend entzieht das Chlorophyl einem benachbarten Elektronendonator (entweder Wasser oder ein anderes Redoxsystem ) ein Elektronen ->wieder in einem neutralen Ladungszustand r Fotosysteme ->Lichtenergie -> chemische Energie umgewandelt Antennenpigmente absorbieren die Strahlung zunächst und leiten sie an die (weiter im inneren liegenden) Chlorophyllmoleküle weiter Wichtig: Die Weitergabe der Anregungsenergie erfolgt immer entsprechend dem energetischen Gefälle. Sie verläuft also stehts zum Pigment molekül mit dem langwelligsten Absorptionsmaximum. Thelmes Nudell Cheophyl Gedraland Interrute fam Puter Amphion vos tik Welling @ Chloroph de -curatare (Anime) Ezak horm Antennenkomplex "Ametring hiphyll impiegion are land Lichtenergie. Energie- transfer Elektronen- transfer 1 Modell des Fotosystems mit Antennenkomplex und Reaktionszentrum primärer Elektronen akzeptor -Chlorophyll a Reaktions- zentrum. Farbstoff-Moleküle des An- tennenkomplexes (Chloro- phyll a und b, Carotinoide) Fotosyntheserate: Zur Bestimmung der Fotosyntheserate kann die Sauerstoff-Abgabe der Pflanze gemessen werden. Je mehr 02 frei wird, desto höher die FS-Rate Lichtenergie: 9 Fotosynthese ist als lichtabhängiger Vorgang primär von der Licht Energie aus dem Sonnenlicht abhängig →Fotosynthese Leistung steigt Proportional zur Lichtintensität an • Bei höheren Lichtintensitäten kann ein Wert erreicht werden, durch den eine weitere Steigung nicht mehr erhöht werden kann = Lichtsättigung • Bei geringen Lichtintensität ist die CO2 Abgabe höher als die Aufnahme -> Der Wert der Lichtintensität, wo CO2 Abgabe genauso hoch ist, wie Aufnahme heißt: Lichtkompensationspunkt erst oberhalb des LKP erfolgt Nettofixierung von C02 (Nettofotosynthese) - tatsächliche Fotosyntheseleistung => Bruttofoto- synthese Schatten pflanzen besitzen im Gegensatz zu Sonnenpflanzen einen niedrigeren Lichtkompensationspunkt und einen geringere Lichtsättigung Fotosyntheseleistung Äußere Einflüsse der Fotosynthese Fotosynthese ist im wesentlichen von drei Faktoren abhängig : Energie des Sonnenlichtes Kohlenstoffdioxid aus der Luft CO2 Aufnahme Lichtkompensationspunkt CO2 Abgabe Lichtintensität •Temperatur Temperatur Fotosynthese ist temperaturabhängig ~> neben den weitgehend temperaturunabhängigen fotochemischen Reaktionen sind auch temperaturabhängige biochemische Prozesse beteiligt unterhalb eines Temperaturminimums findet keine Fotosynthese statt - Fotosyntheseleistung nimmt mit steigender Temperatur zu ~> bis zum Temperaturoptimum ~> danach nimmt FL wieder ab ~> Pflanzen verschiedener Klimazonen passen sich an die herrschenden Temperaturverhältnisse an die Temperaturabhängigkeit wird bei hohen Lichtintensitäten besonders deutlich ( bei niedrigen Lichtmenge begrenzende aw) Bei ausreichender Lichtversorgung zeigt die Fotosyntheseleistung die für enzymkatalysierende Reaktionen typische Optimumskurve -> Lage der drei Kardinalpunkte: Minimum, Optimum und Maximum -> abhängig vom Standort der Pflanze Die RGT-Regel besagt, dass biochemische Vorgänge mit steigender Temperatur schneller ablaufen. (Ursache; stärkere Bewegung von Teilchen) Dabei verdoppelt sich die Reaktionsgeschwindigkeit ungefähr mit einer Temperaturzunahme von 10°C. Die RGT-Regel gilt aber nur bis zu der Temperatur, an der Enzyme zu denaturieren beginnen. Ist die Temperatur so hoch, werden die Enzyme, die die biochemischen Vorgänge katalysieren, funktionslos und die Reaktionsgeschwindigkeit sinkt sehr schnell wieder ab. O₂-Abgabe (relative Einheiten) -10 0 Starklicht Schwachlicht 10 20 30 40 50 60 Temperatur (°C) Die betrachtete Grobe... Konstanz bleibt unverändert/ konstant Zeit Exponentielles Wachstum steigt annähernd exponentiell Linearer Anstieg O₂-Abgabe (relative Einheit) steigt konstant/ linear and 0,0 Lineare Abnahme Exponentielle Abnahme fällt annähernd exponentiell dar Maceraiha fällt konstant/linear Normalverteilung Gesättigtes Wachstum weist ein Maximum auf steigt und nähert sich allmählich einem Grenzwert Kohlenstoffdioxid CO₂-Gehalt der Luft 0,1 CO₂-Gehalt (%) CO2 Gehalt in der Luft: 0,04 Vol.% Deutlich unter Optimum der Fotosynthese → 0,1 Vol.% ->Steigung von Nettofotosyntheserate in Gewächshäusern durch künstliche Begasung mit CO2 möglick Oszillation • CO2 Konzentration der Erde limitierender Faktor, da er am weitesten vom Optimum entfernt ist 0,2 ww Oszilliert Die Fotosynthese hängt ab von: Logistisches Wachstum zeigt einen sigmoiden Verlauf 1.Die Lichtintensität: Je mehr Licht, desto höher ist die Fotosynthesenrate bis zur Lichtsättigung. 2.Der CO₂- Konzentration in der Luft: Die Fotosynthese fängt erst ab einer bestimmten Menge von CO₂ in der Luft an. Je mehr CO₂ in der Luft vorhanden ist, desto mehr Fotosynthese wird getrieben, bis ein bestimmter Punkt erreicht worden ist. Danach bleibt die Fotosynthesenrate gleich. 3.Der Umgebungstemperatur: Die Enzyme, die bei der Fotosynthese aktiv sind, arbeiten bei einer bestimmten Temperatur am schnellsten. Das Temperaturoptimum ist Pflanzenabhängig.

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

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Gleichzeitig erhöht sich Konzentration im Thylakoidinnenraum als Folge der Fotolyse Fotosynthese im Überblick k) in Elektronentransportkette wird an Übergabestelle von Redoxsystemen ( Plastochinon ) zu Redoxsystemen (Cytochrom- b/f- Komplex ) die freiwerdene Energie zum protonentransport genutzt -> von Stroma zu Tyhlakoiinnenraum gepumpt Protonengradient dient zur ATP-Bildung ->Protonen fließen in Richtung Konzentrations Gefälle durch Enzym ATP Synthase nach außen Fotosystem II m) freiwerdene Energie. -> von ATP- Synthase genutzt für ATP Synthese Fotophosphorylierung ( nicht zyklischer Elektronentransport ) Stroma pH=8 23232 SAXENERA anschließend zyklischer Elektronentransport: ATP Bildung ohne NADPH/ H+ Bildung ( e- aus FS I zurück zu Cytochrom b/f Komplex Fotolyse des Wassers H₂O Innenraum pH=5 lakoide Wo? Thylakoid- Membran P680- Licht 20,+2H H Fotosystem I Thylakoidmembran Licht ATP-Synthase ADP+P NADP+2H (ATP H zu (NADPH+H wird für die Sekundär- reaktionen im Stroma zur Glucosebildung benötigt (Calvin- Zyklus) -Elektronentransport →Protonenfluss Lichtunabhängige Reaktion (sekundärrekation): Was ? Kohlenstoffdioxid + Wasser > Glucose ( mittels ATP u. NADPH+H+) → CO2 in Calvinzyklus eingeschleust Calvin-Zyklus: Fixierungsphase: -> Einbau von 6 C02 in 6 CS - Körper (Fixierung) -> mit Hilfe von einem Enzym -> entstanden: 6 C6 Körper -zerfallen in 12 C3 Körper Reduktionsphase ( Glucose Bildungs Phase): 12 C3 - Körper werden unter Energieverbrauch reduziert -> Reduktionsmittel.: NADPH/H+ -> Hier benötigte ATP + NADPH/H+ kommen aus den Lichtreaktionen 6ADP 6ATP -> 2 C2 - Körper werden zu 1 C6 - Körper : Glucose -> Glucose kann entweder zu ->Sacharose -> Transport (umgebildet werden ) oder Stärke in Stroma -> Reservestoff ( eingelagert werden ) CO₂-Fixierung 6RuBP Regenerationsphase : -> Regeneration des Akzeptormoleküls ->10 C3 - Körper -> mehrere Reaktionsschritte (ATP - Verbrauch ) -6 CS - Körper Regeneration ->instabil 10 GAP werden recycelt Calvin Zyklus 6CO₂ -P Redoxsystem: Wo? 2 Stroma 6 P. RuBisCO -P GAP Glucose -P 12 6-PGS 12ATP 12ADP 12NADPH 12NADP+ Reduktion Ein Elektronendonator (Stoff der Elektronen abgeben kann) und der aus ihm durch elektronenabgabe entstehende Elektronenakzeptor = Chloroplasten Kommen in allen grünen Pflanzen vor Ort der Photosynthese Vermehren sich durch Zweiteilung Besitzen: Doppelmembran, eigene DNA und eigene Ribosomen Thykaloide = Membransäckchen →→in Membran : Chlorophylle + Carotinoide ( Blattfarbstoffe) eingelagert -> entstehen durch Abschnüren der inneren Membran Rotes + blaues Licht -> hohe Absorption Gelb/grünes Licht ->wenig bis keine Absorption Hohe Absorption = hohe Fotosyntheserate Grünes Licht kaum absorbiert, sondern durchgelassen / reflektiert -daher als grüne Blattfarbe. wahrgenommen 400 450 500 550 600 650 700mm Wellenlänge nimmt zu Energie nimmt zu S. 87 Lichtabsorption [rel. Einheit] innere 400 äudere ran Mitochondrlenmemb Mitochondrienmembran Granalhylakoid Lichtabsorption Lichtabsorption: Aufnahme von Licht Absorptionsspecktrum: Absorption der Farbstoffe in Abhängigkeit der Wellenlänge Wirkungsspektrum: Fotosyntheserate bei Licht von verschiedenen Wellenlängen Blattfarbstoffe: Chlorphyll a+b und Caratinoide ( verschiedene Absorptionsspektren ) Fotosynthese Grana (pl.) Granum Die von den Chlorophyll hauptsächlich absorbierten blauen und roten Wellenlängen des Lichtes liefern die Energie für die Fotosynthese Bei der Absorption von Lichtenergie durch Farbstoffe werden Elektronen angeregt, das heißt sie gehen in einen höheren Energiezustand über. 500 Stroma Intermembranraum Stromathylakoid Ribosomen Thylakoid 600 Stärkekörner Chlorophyll a Chlorophyll b Carotinoide 700 Wellenlänge [nm] Je kleiner die Wellenlänge des Lichts ist, desto größer ist die Energie. Kurzwelliges, blaues Licht ist somit energiereicher als langwelliges, retes Licht. = Ansammlung von Proteinen und Pigmentmolekülen in der Thylakoid-Membran •Jedes FotoSystem besteht aus einem Reaktionszentrum + Aufbau: ● Antennenkomplex (Lichsammelfalle): enthält viele Chlorophyl + Carotinoide Moleküle (Antennenpigmente) Reaktionszentrum: Besteht aus bestimmten Chlorophyl a Molekül + Protein ->Chlorophyl a I / p700 (im FotoSystem I ) -Chlorophyl a II / p680 (im FotoSystem II ) Funktion: Antennenkomplex absorbiert Licht verschiedener Wellenlängen ( aufgrund verschiedener Pigmente) Reaktionszentrum ->Leicht anregbare Elektronen kurzzeitig in angeregten Zustand -> bei Rückkehr in Grundzustand wird benachbartes Farbstoffmolekül angeregt (dessen Anregungsenergie etwas geringer ist ) -> Energie Übertragung entlang einem energetischen Gefälle zum zentralen Reaktionszentrum : wird das zentrale Chlorophyl a - Molekül angeregt, erfolgt Elektronen- Abgabe an einem Elektronenrezeptor -> Redoxreaktion : Chlorophyl a-Molekül wird oxidiert Elektronenrezeptor wird reduziert Anschließend entzieht das Chlorophyl einem benachbarten Elektronendonator (entweder Wasser oder ein anderes Redoxsystem ) ein Elektronen ->wieder in einem neutralen Ladungszustand r Fotosysteme ->Lichtenergie -> chemische Energie umgewandelt Antennenpigmente absorbieren die Strahlung zunächst und leiten sie an die (weiter im inneren liegenden) Chlorophyllmoleküle weiter Wichtig: Die Weitergabe der Anregungsenergie erfolgt immer entsprechend dem energetischen Gefälle. Sie verläuft also stehts zum Pigment molekül mit dem langwelligsten Absorptionsmaximum. Thelmes Nudell Cheophyl Gedraland Interrute fam Puter Amphion vos tik Welling @ Chloroph de -curatare (Anime) Ezak horm Antennenkomplex "Ametring hiphyll impiegion are land Lichtenergie. Energie- transfer Elektronen- transfer 1 Modell des Fotosystems mit Antennenkomplex und Reaktionszentrum primärer Elektronen akzeptor -Chlorophyll a Reaktions- zentrum. Farbstoff-Moleküle des An- tennenkomplexes (Chloro- phyll a und b, Carotinoide) Fotosyntheserate: Zur Bestimmung der Fotosyntheserate kann die Sauerstoff-Abgabe der Pflanze gemessen werden. Je mehr 02 frei wird, desto höher die FS-Rate Lichtenergie: 9 Fotosynthese ist als lichtabhängiger Vorgang primär von der Licht Energie aus dem Sonnenlicht abhängig →Fotosynthese Leistung steigt Proportional zur Lichtintensität an • Bei höheren Lichtintensitäten kann ein Wert erreicht werden, durch den eine weitere Steigung nicht mehr erhöht werden kann = Lichtsättigung • Bei geringen Lichtintensität ist die CO2 Abgabe höher als die Aufnahme -> Der Wert der Lichtintensität, wo CO2 Abgabe genauso hoch ist, wie Aufnahme heißt: Lichtkompensationspunkt erst oberhalb des LKP erfolgt Nettofixierung von C02 (Nettofotosynthese) - tatsächliche Fotosyntheseleistung => Bruttofoto- synthese Schatten pflanzen besitzen im Gegensatz zu Sonnenpflanzen einen niedrigeren Lichtkompensationspunkt und einen geringere Lichtsättigung Fotosyntheseleistung Äußere Einflüsse der Fotosynthese Fotosynthese ist im wesentlichen von drei Faktoren abhängig : Energie des Sonnenlichtes Kohlenstoffdioxid aus der Luft CO2 Aufnahme Lichtkompensationspunkt CO2 Abgabe Lichtintensität •Temperatur Temperatur Fotosynthese ist temperaturabhängig ~> neben den weitgehend temperaturunabhängigen fotochemischen Reaktionen sind auch temperaturabhängige biochemische Prozesse beteiligt unterhalb eines Temperaturminimums findet keine Fotosynthese statt - Fotosyntheseleistung nimmt mit steigender Temperatur zu ~> bis zum Temperaturoptimum ~> danach nimmt FL wieder ab ~> Pflanzen verschiedener Klimazonen passen sich an die herrschenden Temperaturverhältnisse an die Temperaturabhängigkeit wird bei hohen Lichtintensitäten besonders deutlich ( bei niedrigen Lichtmenge begrenzende aw) Bei ausreichender Lichtversorgung zeigt die Fotosyntheseleistung die für enzymkatalysierende Reaktionen typische Optimumskurve -> Lage der drei Kardinalpunkte: Minimum, Optimum und Maximum -> abhängig vom Standort der Pflanze Die RGT-Regel besagt, dass biochemische Vorgänge mit steigender Temperatur schneller ablaufen. (Ursache; stärkere Bewegung von Teilchen) Dabei verdoppelt sich die Reaktionsgeschwindigkeit ungefähr mit einer Temperaturzunahme von 10°C. Die RGT-Regel gilt aber nur bis zu der Temperatur, an der Enzyme zu denaturieren beginnen. Ist die Temperatur so hoch, werden die Enzyme, die die biochemischen Vorgänge katalysieren, funktionslos und die Reaktionsgeschwindigkeit sinkt sehr schnell wieder ab. O₂-Abgabe (relative Einheiten) -10 0 Starklicht Schwachlicht 10 20 30 40 50 60 Temperatur (°C) Die betrachtete Grobe... Konstanz bleibt unverändert/ konstant Zeit Exponentielles Wachstum steigt annähernd exponentiell Linearer Anstieg O₂-Abgabe (relative Einheit) steigt konstant/ linear and 0,0 Lineare Abnahme Exponentielle Abnahme fällt annähernd exponentiell dar Maceraiha fällt konstant/linear Normalverteilung Gesättigtes Wachstum weist ein Maximum auf steigt und nähert sich allmählich einem Grenzwert Kohlenstoffdioxid CO₂-Gehalt der Luft 0,1 CO₂-Gehalt (%) CO2 Gehalt in der Luft: 0,04 Vol.% Deutlich unter Optimum der Fotosynthese → 0,1 Vol.% ->Steigung von Nettofotosyntheserate in Gewächshäusern durch künstliche Begasung mit CO2 möglick Oszillation • CO2 Konzentration der Erde limitierender Faktor, da er am weitesten vom Optimum entfernt ist 0,2 ww Oszilliert Die Fotosynthese hängt ab von: Logistisches Wachstum zeigt einen sigmoiden Verlauf 1.Die Lichtintensität: Je mehr Licht, desto höher ist die Fotosynthesenrate bis zur Lichtsättigung. 2.Der CO₂- Konzentration in der Luft: Die Fotosynthese fängt erst ab einer bestimmten Menge von CO₂ in der Luft an. Je mehr CO₂ in der Luft vorhanden ist, desto mehr Fotosynthese wird getrieben, bis ein bestimmter Punkt erreicht worden ist. Danach bleibt die Fotosynthesenrate gleich. 3.Der Umgebungstemperatur: Die Enzyme, die bei der Fotosynthese aktiv sind, arbeiten bei einer bestimmten Temperatur am schnellsten. Das Temperaturoptimum ist Pflanzenabhängig.