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Lernzettel: Fotosynthese + Zellatmung

Lernzettel: Fotosynthese + Zellatmung

 Biologie Lernzettel 13/1 KA-2
LPE: Stoff- und Energiebereitstellung
ASSIMILATION
Ablauf der Fotosynthese
1 Lichtreaktion
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im Thylakoid
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Lernzettel

Themen: - Bau und Funktion Chloroplasten - Ablauf der Fotosynthese (Lichtreaktion, Dunkelreaktion) - Bau und Funktion Mitochondrien - Aerober Glucoseabbau - Glykolyse, oxidative Decarboxylierung und Zitronensäurezyklus, Atmungskette

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Biologie Lernzettel 13/1 KA-2 LPE: Stoff- und Energiebereitstellung ASSIMILATION Ablauf der Fotosynthese 1 Lichtreaktion ● im Thylakoid ● Chloroplast 6 CO2 + 6 H2O wird Fotosystem II mit Licht bestrahlt, wird Chlorophyll in seinem Reaktion zentrum angeregt und gibt ein Elektron an einen Akzeptor ab dem oxidierten Chlorophyll+ wird durch die Fotolyse von wasser wieder ein Elektron zugeführt H₂O → 2e + 2H+ + ½/₂2 0₂ ● vom Fotosystem I gelangen die Elektronen über eine Elektronentransport kette aus mehreren Redoxsystemen zum Fotosystem I Cytochrom pumpt" Ht lonen (Protonen) ins Innere des Thylakoids H₂0 Ziel: die Erzeugung energiereicher Kohlenhydrate aus Kohlenstoffdioxid das entstehende Konzentrations gefälle wird von der ATP-Synthase zur ATP- Bildung genutzt = Fotophosphorylierung Fotosystem I übernimmt die Elektronen und leitet sie nach Anregung von Licht - an eine zweite Elektronentransportkette hier werden Elektronen paarweise aut NADP+ übertragen → NADPH (2) Dunkelreaktion im Stroma + Licht ADP + P NADP+ NADPH + H+ ATP C6H₁₂O6 + 6 0₂ durch den Enzymkomplex Rubisco wird CO₂ auf Ribulosebisphosphat übertragen C5-Körper das instabile C6-Molekul (Reaktionsprodukt) zerfalt sofort in zwei Molekule G Phosphoglycerin säure (PGS) • PGS wird mithilfe von ATP aktiviert und im nächsten Schritt durch NADPH zu Phosphoglycerinaldehyd (PGA) reduziert es werden 12 ATP und 12 NADPH/H+ verbraucht ● aus PGA entsteht schließlich Glucose als energiereiches Endprodukt der Fotosynthese unter Verbrauch von 6 ATP wird Ribulose bisphosphat regeneriert (Zyklus schließt sich) CO₂ Zucker Ō1 1 C - OH но-с с 1 C-OH 1 CH₂OH OH Lichtreaktion Chloroplast (Thylakoid) light 99 PSII 1202 + 2H+ P680 Plasto- Chinon H₂O Cytochrom komplex Ht ¹20₂+2H* H+ Plasto- cyanin 2 Chl I* Photosystem II P680* 2e light H+ 2 chl I Photosystem II P680 PSI Oxidation und Reduktion ATP- Produktion durch ATP-Synthase Lichtenergie aufnahme durch Fotosysteme Lichtsammelfallen (Absorption von Wellenlängen) Chlorophyll P680 und P700 Energie durch Elektronenanregung •...

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Elektronen transport durch Redoxsysteme Ab- und Aufnahme von Elektronen (PQ Sticht P700 2 H₂O + 2 NADP+ + 3 (ADP+P) wandelt die Strahlungs energie des Lichts in chemische Energie um. +H Ferre- doxin for Z-Schema - nicht zyklischer Elektronentransport 2chl I* Photosystem I P700* Cyt H+ /Elektronentransport- kette 2e NADP- NADP+ Reductase PC Energiesprung reicht aus, um ATP zu bilden H+ NADPH ADP 2 che I Photosystem I P700 H+ H+ H+ 26 (Fd) O₂ + 2 (NADPH+H+) + 3 ATP Slicht ATP ATP synthase zyklischer I Elektronentransport Energetisches Modell: 1. Schritt: Chlorophyll I wird durch Licht in den energiereichen Zustand dem Htlonen werden aus Thylakoid-Innenraum ins Stroma transportiert und setzen dadurch Energie frei Chl I angeregt che I + Photon сел I' 2. Schritt: Chlorophyll II absorbiert NADP*+2 H* NADPH/H* * an und erreicht damit einen Zustand, der die Abgabe Che I erlaubt + chl II Photon све II che I™ + е che I'* Che I ein Photon angeregten eines Elektrons + e * Che I Che I che I (Regeneration von Che I) * + e 3. Schritt: Photolyse von Wasser ermöglicht die Übertragung von Elektronen auf chl I* H₂0 → 2H+ + 2e + 1/2O₂ Che II* + e Che II (Regeneration von Che I) Da die Herstellung von NADPH/Ht aus NADP+ zwei Elektronen benötigt, muss diese Reaktionskette zweimal ablaufen! Dunkelreaktion 6 CO₂ + 12 (NADPH+H*) + 18 ATP wandelt unter Verbrauch von ATP und NADPH/H+ CO₂ in Glucose um. Einschleu sung von Kohlenstoff -durch Rubisca (Enzym komplex) Energie zufuhr - Phosphaglycerinsäure wird durch ATP aktiviert • Reduktion ● ● - wird durch NADPH zu Phosphoglycerinaldehyd reduziert Ausschleusung von Glucose + Regeneration von Ribulose-bisphosphat 6 C5 P Ribulose-1,5-bisphosphat 6 ADP 6 ATP a) Enzym Rubisco bildet aus Ribulose-1,5-bisphosphat und CO₂ 2 Moleküle Phosphoglycerin säure b) Phospho glycerinsäure wird 10 C3 zu Phospho glycerinaldehyd reduziert c) 1/6 des PGA wird zur Synthese von Glucose abgezweigt d) Rest von PGA wird unter ATP-Verbrauch wieder zu Ribulose-bisphosphat umgewandelt → C6H₁₂O6 + 12 NADP+ + 18 (ADP+P) 6 C₁ CO₂ Regeneration P 3-Phosphoglycerin- aldehyd (PGA) CO₂-Fixierung Calvinzyklus) 2 C3 1 C6 Reduktion Glucose H₂ اق - 3-Phosphoglycerin- aldehyd (PGA) I H-C-OH I HO-C-H 1 HIC-OH I HICIOH CH₂OH HOTC =01 H-C-OH H-C-0- H P 12 C3 OH Phosphoglycerinsäure (= PGS) P 12 C3 3-Phosphoglycerat (PGS) 1-0-0 H НО CH ₂ OH I H -OH OH H 3-Phosphoglycerin- aldehyd (PGA) Phosphoglycerinaldehyd (= PGA) H=C=01 H-C-OH o H H r--5 e e 12 NADPH +12 H* M 12 ATP OH 12 ADP 12 P P 12 NADP+ -о-р-он OH H I OH dissimilation Glucose ZELLATMUNG C6H₁₂O6 + 6 0₂ Ziel: Energie freisetzung durch Stoffabbau ЙBER S I снт: Glykolyse ATP Pyruvat/ Oxidative Decarboxylierung Brenztraubensäure Doppelmembran Ort: Mitochondrium CO₂ äußere Membran innere Membran Acetyl-CoA с 6 CO2 + 6 H2O + 38 ATP Kohlenstoffdioxid DNA ANNA NADH+H+ Crista J Prinzip der Oberflächenvergrößerung Zitronensäurezyklus CO₂ ATP Carre Sauerstoff 0₂ Matrix (Innenraum) Ribosome Atmungskette/ Endoxidation ATP H₂O Wasser Intermembranraum (Zwischenraum) Glykolyse C6H₁₂O6 + 2 (ADP+P) + 2 NAD+ → → 2 C₂ H+ O₂ + 2 ATP Pyruvat 1. von ATP wird eine Phosphatgruppe auf Glucose übertragen (= Phosphorylierung) 2. durch weitere Phosphorylier ung wird eine zweite Phosphat- gruppe über tragen; es entsteht Fructose-1,6-bisphosphat 3. das C6-Zucker molekul wird in zwei C3-Mole küle gespalten; es entsteht Phosphoglycerinaldehyd 5. von PGA werden Elektronen und Protonen auf NAD+ übertragen → es wird zu NADH/Ht reduziert 6. pro 1,3-Bis-phosphoglycerat wird eine Phosphat gruppe auf ADP übertragen 7. ein Wasser molekul wird aus dem Substrat abgespalten 8. eine weitere Phosphatgruppe pro Phosphoenolpyruvat wird aut ADP übertragen; 2x es entsteht Pyruvat (Anion der Brenztraubensäure) ATP ADP Fructose-1,6-bisphosphat Glycerinaldehyd- 3-phosphat ADP Glucose ATP 1,3-Bis-phospho- glycerat ADP K ATP 3-Phospho- glycerat 2-Phospho- glycerat NAD+ NADH Phosphoenolpyruvat Pyruvat ܘܝܐ (H₂O) Glucose Dihydroxy- acetonphosphat c=01 CH ₂ OH H-C - OH Н IP HO-C-H OH HO H-C-OH H CH₂OH + H+ H₂. H HIC-OH H-C H → ab hier läuft alles 2x ab Phosphoglycerinsäure (= PGS) HO (= Brenztraubensäure + 2 NADH/H+ - HIC-OH = 11 =01 0 H-C-O-P-OH I OH -H -H BTS) Phosphoglycerinaldehyd (= PGA) OI saure =01 1-3-5 H OH saure C² OH HICIOH HIC-O-P-OH -H I OH aldehyd OH

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