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höhere Fotosyntheserate nötig Pflanze muss mehr Glucose erzeugen als, dass sie diese durch Zellatmung verbraucht Ab bestimmten Punkt steigt die Fotosyntheserate nicht mehr In Sättigungskurve dargestellt 2 Konzentration 1 0.8 0.6 0.4 0.2 B 0.5 1 1.5 2 Zeit t Temperatur: Fotosynthese steigt mit zunehmender Temperatur an (Starklicht) ➜z.B. Bei 20 bis 35 grad = Optimum Bei Schwachlicht hat die Temperatur keinen Einfluss auf Fotosynthese Kohlenstoffdioxidgehalt: maximale Fotosyntheserate bei optimalen Licht- und Temperaturverhältnissen ist durch Kohlenstoffdioxidangebot begrenzt Durch künstliche Begasung mit CO2 kann Fotosyntheseleistung gesteigert werden Messung der Fotosyntheserate: Kohlenstoffdioxid/Sauerstoffabgabe dienen als Maß ● Weißes Licht wird durch Prisma in Spektralfarben zerlegt → Unterschiedliche Farben entsprechen Licht der Wellenlängen (400 bis 750 Lichtspektrum und Absoprtionsspektrum nm) Lila-Licht = kurzwelliger (ca. 400 nm) Rot-Licht langwelliger (ca. 750 nm) Farben blau und orangerot werden (bei einer Chlorophyll-Lösung vor dem Prisma) von dem Blattfarbstoff aufgenommen Laubblätter/Grünalgen enthalten verschiedene Farbstoffe (welche in unterschiedlichen Massen Licht absorbieren) Lichtabsorption, grünes Licht wird durchgelassen/reflektiert = deswegen erscheinen Laubblätter grün Absorptionsspektrum zeigt ihre Absorption des Lichts in Abhängigkeit der Wellenlänge 3 Durch Chromatografie kann es in Chlorophyll a und b und Carotinoide getrennt werden →1. Chlorophyll a absorbiert vorwiegend im blauen/orangeroten Bereich → 2. Geringe Absorption im grünen Bereich (Grünlücke) Messung der Fotosyntheserate bei Licht verschiedener Wellenlänge ergibt ein Wirkungsspektrum → Zeigt bei welcher Wellenlänge Fotosynthese am besten läuft ● Vergleich von Absorptions- und Wirkungsspektrum zeigt: 1. Nur absorbiertes Licht ist fotosynthetisch wirksam 2. Chlorophyll a ist das zentrale Fotosynthesepigment 3. Chlorophyll b und B-Carotinoide verringern Grünlücke, indem sie Licht absorbieren, wo Chlorophyll a nicht absorbiert Dienen als Antennenpigmente Engelmann'scher Bakterienversuch (1882) Fadenalge wird mit Licht unterschiedlichen Wellenlängen bestrahlt Zugegebene sauerstoffliebende Bakterien lagerten sich an Stellen, wo blaues und orangerotes Licht hingestrahlt wurde Da wurde aufgrund hoher Fotosyntheserate (Leistungsmaxima) am meisten Sauerstoff freigesetzt → Fotosyntheserate bei ca. 450 bis 680 nm maximal → Chlorophyll a und b haben in diesem Bereich ihr Absorptionsmaxima = sie absorbieren das nötige Licht für Fotosynthese ● 4 Chloroplasten 1000 Lipidtropfen Granum (vergrößert) Das oberste der 5 Thylakoiden ist offen dargestellt -Matrix (Innenraum, Stroma) = DNA -Ribosomen Granum -Thylakoid -Stärkekorn = Zellorganellen in denen Fotosynthese stattfindet Von Doppelmembran umgeben (die sie vom Cytoplasma der Zelle abgrenzt) Innere Membran hat,,Einstülpungen" ins Chloroplasteninnere → Thylakoidmembran (= Matrixthylakoide) Dort werden die Blattfarbstoffe → Chlorophylle gelagert Im Stroma befinden sich Enzyme, DNA, Ribosomen und Stärkekörner Weitere Membransysteme (zwei Membrane bilden scheibenförmigen Hohlraum) im Stroma = Thylakoide → Rollenartige Stapelungen der Thylakoide Granatthylakoide Einfache Lamellen → Stromathylakoide (bilden lamellenartiges System, welches Granatthylakoide miteinander verbindet) In der Granatthylakoid-Membran sind Pigmente, Fotosysteme, eingelagert Pigmente sind Moleküle, die Licht absorbieren können (z. B. Chlorophyll) Chloroplastenhülle: innere Membran äußere membran Sind von einer Doppelmembran umschlossen, innere Membran schnürt zahlreiche Membransäckchen ab (Thylakoide), Stromathylakoide in Grundsubstanz ● Fotosystem I (P700) und Fotosystem II (P680) Chlorophyll a: wichtigstes Fotopigment, zweites Absorptionsmaxima, absorbiert blaues und rotes Licht, grünes Licht wird reflektiert, bei Fotosystem I → absorbiert am besten bei einer Wellenlänge von 700 nm, bildet Reaktionszentrum → aufgenommene Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt, bei Fotosystem II → absorbiert am besten bei einer Wellenlänge von 680 nm Fotosysteme Chlorophyll b: absorbiert Lichtenergie, die vom Chlorophyll a nicht oder kaum genutzt wird, schließen teilweise Grünlücke, übertragen aufgenommene Strahlungsenergie auf Chlorophyll a, akzessorisches Pigment, umgeben RZ → Antennenpigmente, wenn Licht auf diese gelangt werden sie angeregt und transferieren Energie in einer Kettenreaktion über (benachbarte) Pigmentmoleküle bis zum Reaktionszentrum Carotinoide: gelborangen erscheinend, akzessorisches Pigment Zwischen beiden Fotosystemen gibt es drei chemische Verbindungen Fotosynthese besteht aus zwei Teilschritten Fotoreaktion (Lichtabhängige Reaktion =. Primärreaktion) LO ● Chemiosmotisches Modell Lichtabhängige Reaktion: Lichtenergie wird in chemische Energie (ATP) umgewandelt, um sie für die Pflanze nutzbar zu machen, mithilfe von ATP und NADH+H+ wird Glucose und Kohlenstoffdioxid hergestellt → Reaktionsäquivalente, in fünf Redoxsysteme in den Thylakoidmembranen 5 Synthesereaktion (Lichtunabhängige Reaktion) eingeteilt 2 H20 +2 NADP+ + 3 ADP → 02 + 2 (NADH + H+) + 3 ATP Energie des absorbierten Lichts wird an Reaktionszentrum weitergeleitet → Elektronen werden in angeregtem Zustand versetzt (leichter Elektronen an andere abzugeben) Enyzmkomplex im Fotosystem II führt Fotolyse des Wassers durch → ausreichende Spannung, um energetisch stabile Wassermoleküle zu spalte, wird erreicht → Elektronen, die entstehen durchlaufen die Redoxsysteme Sauerstoff für Fotosynthese nicht nötig wird aus der Zelle diffundiert und an Außenluft abgegeben