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Biologie LK: Fotosynthese

Biologie LK: Fotosynthese

 KLAUSUR FOTOSYN THESE
AUFBAU EINES LAUBBLATTES
MELIND
Leitbündel:
・durchzienen das
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Helen Fuchs

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Laubblatt &Chloroplast, Sonnen-und Schattenblatt, Absorptions und Wirkungsspektrum,Anregung der Farbpigmente, Lichtabhängige Reaktion,Lichtunabhängige Reaktion(Calvin Zyklus),Gesamtfotosysthesegleichung, Abhängigkeit der Fotosyntheserate von Außenfaktoren

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KLAUSUR FOTOSYN THESE AUFBAU EINES LAUBBLATTES MELIND Leitbündel: ・durchzienen das Blah - Blattadern риоето .Yulem → Wasser- transport. stärkekörner DNA SINTUH C Thulakoiden. clamellenartiges system); AUFBAU EINES CHLOROPLAST 吗 Skierenclym- scheide: •Zellen mit verdickten wänden Stroma. -Palisaden Parendym:. Fotosynthese • aktives Gewebe pausadenartig • eng aneinander liegende, lauggestreckte zullen • reidi au chloroplasten ·curticula :. • verschließt Blattober- und Unterseite. =Verdunstungsschutz -Wadusartige Struktur `Inftaefüllter Interzellularraum = Atem höhle Spaltöffnung Stomata: Mit Außenluft in verbindung •Requiert Gasaustausch und Transpiration Granathulakoiden (Geldvolle) Fetttröpfchen. -innere culoroplastenmembran •Schwammparenchym: •Gasaustausch •unregemäßig geformie Zellen · weiger culoroplasten • enthält Atemnonien -aubere culoroplasten membran. -Thulakoideumembran (zuständig für Trennung des Stromas von dem mit Flüssigkeit gefüllten Innenraum des Thylakoiden Granathylakoid membran Ribosomen Farbstoff chlorophull - obere Epidermis: •Schutz des Blattes vor auberen. Einflüssen • Schutz vor Wasserverlust durcu Trauspiration Culoroplastenfrei ucutdurchlässig • verdickte zell wande -Stromathy lakoid membran - verbindet Branathulakoiden • hier findet Fotosynthese statt. • sind kompartimentiert und. von zwei Membranen. umhüllt. AUFBAU EINES SONNEN- UND SCHATTENBLATTES em II Sonnenblatt Licht Dog Compe vermehrte Spaltöffnungen • dicker - kleinere Oberfläche • höhere Anzahl an Fotosyntheseenzymen. · Wasser kann durcu Haar gut aufgenommen und aber schlecut abgegeben werden. größere Masce Fotosystem I • verdickte Curticula Thylakoidmembran •höhere. Gasaustausch durch mehr Schwamm- parencuum Licht ADP+P ATP-Synthase Durch Sonnen- und Schattenblätter sind Bäume an die verschiedenen uchtverhältnisse Clichtintensität) angepasst, wodurch die Gesaux fotosynthese- leistung optimiert ist NADP+2H NADPH+H wird für die Sekundär- reaktionen im Stroma zur Glucosebildung benötigt (Calvin- Zyklus) Schattenblatt Elektronentransport Protonenfluss OUVODDODD •dünner kleinere Masse größere Oberfläche • geringere licutintensität führt schneller zur positiven. Fotosuntreserale Fetttröpfchen Granum Stroma DNA Ribosom sehr dünne ·curticula (Kaum vorhanden) Stärkekorn b weniger Spaltöffnungen Weniger Gasaustausch durcu niedrigere Fotosyntuesérate Wachsschicht (Cuticula) obere Epidermis raum Palisadenschicht Chloroplast Interzellularraum Schwammgewebe untere Epidermis mit Cuticula Spaltöffnung innere Membran äußere Membran - Thylakoid- Innenraum -Granathylakoid- Membran -Stromathylakoid- Membran -Intermembran- Quellen: https://www.w-l-verlag.de/schule-zu-hause/unterrichtsmaterial-biologie/photosynthese-der-bau-eines-laubblattes-detail; Peters, J. (Hrsg.) (2019): Bioskop Gesamtband. SII. Braunschweig: Westermann. ABSORPTIONS UND WIRKUNGSSPEKTRUM : Laubblätter und Grünalgen enthalten Farbstoffgemisch. Chlorophulle a und b LD Carotinoide (orange-gelb) • Blau und not lorange werden absorbiert, grün reflektiert (nicht aufgenommen = Laubblatt erscheint grun • gibt an! bei welcher Hellenlänge Fotosyntuese. aw Besten ablaufen капи Fotosyntueserate bei...

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450 und 680 nm maximal, da da culorophyll a und b. Absorptionsmaxima. besitzen Chlorophulle absorbieren das Licht für Fotosynthese O Lichtabsorption [rel. Einheit] DIE ANREGUNG DER FARBPIGMENTE 400 Fotosyntheserate [rel. Einheit] 400 . · Pigment moleküle werden bei der lichtabsorption angeregt. • Elektronen in der Atom hülle haben. Energiegehalt (Grundzustand) Durch Energieaufnahme. Springen Elektronen in den angeregten Zustand Abstand zwischen Grundzustand und Molekül- und Atomart eine festgelegte Brongeregtem zustand hat je nacu. = Das Anheben eines Elektrons benötigt also auch einen konkreten Energiebetrag • Angeregles Elektron fällt meist wieder in den Grundzustand zurück und gibt aufgenommene Energie in Form von Wärme, licht wieder ab (Chlorophyll kann Elektronen auf andere verbindungen übertragen). Absorption x Wellenlänge = Absorptionsspektrum Elektroheni bertragung setzt Kette von Folgereaktioner in Gang,, bei denen aufgenommenes Wasser und 00₂ in organische Stoffe umgewandelt wird. Diese Assimilation (lichtnutzung) bezeichnet man als. Fotosynthese 400- 450- 500 550 500 600 DER ENGELMANN VERSUCH: Theodor W..Engelmann untersuchte mit einem einfachen versuch das sogenannte. Wirkungsspektrum. (Welches licht./ Welche Wellenlänge hat Einfluss auf die. Fotosynthese?).. ES. Hurden Fadenalgen mit licht verschiedener Wellenlänge bestrahlt und sauerstoffliebende Bakterien hinzugefügt. Diese sammelten sich an der Fadenalge dort an, wo viel Fotosynthese (Endprodukt u.a. Sauerstoff) betrieben wurde. Dies erfolgte bei licht mit der Wellenlänge ca. 450 hm und 680 nm.. Her haben demnach chlorophyll a und b ihre Absorptions maxima.. 650- Fotosyntueserate x Wellenlänge = wirkungsspektrum. Bakterien -Fadenalge 500 700- 600 Wellenlänge (nm) blaues Licht. rotes Licht 295- 600 Absorption Energie über Grundumsatz (k)/Mol) 170 Chlorophyll a Chlorophyll b Carotinoide Absorption von Blaulicht 700 Wellenlänge [nm] Absorption von Rotlicht 700 Wellenlänge [nm] 2. Anregungs zustand 52 Abgabe von Wärme 1. Anregungs- zustand $1 Abgabe von Wärme Grundzustand von Chlorophyll Elektronenübertragung auf einen Akzeptor Abgabe von Licht Fluoreszenz (rot) ARTEN DES CHLOROPHYLL MOLEKÜLS IN GRUNDZUSTAND ZURÜCKZUKEHREN 1 Isoliestes Chlorophyll molekül CP Übergang in Grundzustand durch Abgabe von Energie in Form von Wärme- oder Lichtstrahlung licut und Wärme m Din 2 Resonanzvorgang C▷ Die Energie eines angeregien. Culonophyllmorkūls kann durch Resonanzvorgänge auf ein benachbartes culorophyll molekul übertrieben PP-PP 33 Elektronendonator- und akzeptor co übertragung des energiereichen Elektron auf ein benachbartes Culorophyll molekül. (Elektronenakzeptor) Grundzustand des Chlorophylls wird durch Aufnahme eines Elektrons eines Elektronendonators erreicht O FO O PO OPO Elektronendonator. Elektronenakzeptor ANREGUNG VON PIGMENTMOLEKÜLEN DURCH LICHTABSORPTION • Absorbtion von blawen licht → Elektronen des Chlorophylls wird auf. Anregungszustand $2 gehoben. ..s2 ist kurzlebig → Elektron fällt auf Anregungszustand S1 zurück • die daraus entstandene Energie wird in Form von Wärme abgegeben • Wird das. Elektron vom 81.- Zustand nicht fotosynthetisch genutzt, in dem es auf einen Akzeptor abertragen. wird, fällt es in den Grundzustand zurück. => Ergebnis: Die Energiedifferenz wird in Form von rolem Ucht (Floureszenz) abgegeben DIE POTOSYSTEME: -Piqmen! Fotosystem I→→ Reaktionszentrum culorophyll a mit Helleniänge von P700 (aulorophy!! a absorbiert am besten bei Zoo nm) Fotosystem II → P680 Reaktionszentrum - Culorophyll 9, Elektronenakzeptor, lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt (ES enthalt von den Antennen pigmenten Energie und überträgt dann ein Elektron auf ein primären Elektronenakzeptor Antennen pigmente + Chlorophyll 6 und Carotinoide (umgeben das Reaktionszentrum). → (carotinen und xan tophilien), werden durch licht angeregt und transferieren die Energie in einer Kettenreaktion liber benachbarte Pigment moleklike bis zum Reaktionszentrum (hier chlorophylla) Elektronen akzeptor → befindet sich im Reaktionszentrum, ernaltein flektion you anidrophyll a DIE FOTOSYNTHESE Die Fotosynthese leilt sich in: Primär- und sekundárreaktionen auf. 1. lichtabhängige Reaktion (Primärreaktion): -ort: culoroplasten → In Thylakoid membrau - Ergebnis: lichtenergle wird in chemische Energleäquivalente (=ATP) umgewandelt und so für Pflanzen nutzbar. Zudem werden mithilfe der lichtenergle Reaktionsaquivalente (NADH + H+) gebildet. Mithilfe von NADH + H+ werden in einem zweilen Schritt der Fotosynthese (calvin- zyklus) flucose und CO₂ hergestellt. -Abfall produkt: Sauerstoff Ablauf: Ⓒourch lichtenergie werden Antennen pigmente (auch lichtsammelfalle) augeregt, die die Energie in einer Kettenreaktion bis zum chlorophyll a (P680) im Reaktionszentrum des Fotosystems I transferieren. Anschließend kommt es zur Elektronen übertragung (e-) auf einem primären Akzeptor. (Bild 1) Ⓒ Dadurch entsteht eine Elektronenlücke im P680, die durch Elektronen aus der Fotolyse des Wassers ersetzt wird. (terlegung eines Wassermoleküls in zwei Elektronen (ze'), zwei Protonen (H+) und ein sauerstoff atom) (Bild 2) 3 Die Elektronen aus dem Fotosystem I durchlaufen eine Elektronentransportkette aus hintereinander geschalteten Redoxsystemen (systeme, dhe ständig zwischen reduzierten [Aufnahme von Elektronen] und oxidiertem zustand [Abgabe von Elektronen ] wechseln. Die Kette besteht aus mehreren Molekülen. Das Redoxpotenzial ist für jedes Redoxsystem charakteristisch und beschreibt das Maß für das Bestreben, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben. (Bild 3-8) Beim Durchfließen der Elekmonen durch die Kette von Redoxsystemen wird Energie frei, die teilweise als Wärme frei wird. Die Energle wird aber auch benutzt, um protonen (H+) aus dem Stroma in das Innere der Thylakoide zu pumpen. (Bild 4) 5 Dadurch entsteht ein Protonengradient cunterschied in der Konzentration an Protonen), der v.a. durch die Redoxsysteme I und II gefördert wird. Sie wirken als Protonen-Pumpe. Dabei wird für jedes Elektron, das unter Freisetzung von Energie in der Elektronen- Transportkette weiterfließt, ein Proton aus dem Stroma in den Innenraum der Thylakoide gepumpt. Ⓒ Chlorophyll a (P700) im Reaktionszentrum des Fotosystems I wird durch Ucut angeregt und zwei Elektronen werden auf eine weitere Elektronen-Transportkette ( mittels des primären Akzeptors) übertragen. Die Elektronenlücke im Fotosystem I wird durch Elektronen aus der Elektronen - Transportkette (Redoxsysteme I-III) gefüllt. (Bild 6) Ⓒ in der Elektronen - Transportkette werden durch die wirkung der NADPH +_ Reduktase (Redoxsystem I) Elektronen schlie Buch auf NADP+ und 2H+ über tragen. Es entsteht das Reduktionsäquivalent NADPH + H*, Ho für zwel Elektronen die Elektronen- Transportkette der lichtreaktion durchlaufen werden müssen. 8 Im Protonengradient, der zusätzlich durch die Fotolyse von Wasser erhönt wird, ist Energle gespeichert, was auch am unterschied des pH-Wertes von Stroma und Thylakoid-Innenraum deutlich wird. Ⓒ Die Energie wird durch die ATP-synthase genutzt: Belm Fluss der protonen durch die ATP-synthase entlang des konzentrationsgefälles von innen nach außen wird Energie frel, die zur Bildung von ATP verwendet wird. Diese sogenannie Fotophosphoryvierling (nichtzyklischer Elektronentransport) erfolgt durch eine Anbindung einer Phosphatgruppe an ADP, woraus ATP entstent (ADP + P = ATP) - Chemiosmose : Kopplung von Elektronen fluss, Aufbau eines Protonengradienten und ATP-Bildung - Ore Redoxsysteme können neben der Nummerierung auch mit Namen bezeichnet werden: Plastocuinon (RSI), cytochrom-b / f-komplex (RSI), Plastocyanin (RS II), Ferredoxin (RS II) und NADP+-Reduktase (RSI)

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450 und 680 nm maximal, da da culorophyll a und b. Absorptionsmaxima. besitzen Chlorophulle absorbieren das Licht für Fotosynthese O Lichtabsorption [rel. Einheit] DIE ANREGUNG DER FARBPIGMENTE 400 Fotosyntheserate [rel. Einheit] 400 . · Pigment moleküle werden bei der lichtabsorption angeregt. • Elektronen in der Atom hülle haben. Energiegehalt (Grundzustand) Durch Energieaufnahme. Springen Elektronen in den angeregten Zustand Abstand zwischen Grundzustand und Molekül- und Atomart eine festgelegte Brongeregtem zustand hat je nacu. = Das Anheben eines Elektrons benötigt also auch einen konkreten Energiebetrag • Angeregles Elektron fällt meist wieder in den Grundzustand zurück und gibt aufgenommene Energie in Form von Wärme, licht wieder ab (Chlorophyll kann Elektronen auf andere verbindungen übertragen). Absorption x Wellenlänge = Absorptionsspektrum Elektroheni bertragung setzt Kette von Folgereaktioner in Gang,, bei denen aufgenommenes Wasser und 00₂ in organische Stoffe umgewandelt wird. Diese Assimilation (lichtnutzung) bezeichnet man als. Fotosynthese 400- 450- 500 550 500 600 DER ENGELMANN VERSUCH: Theodor W..Engelmann untersuchte mit einem einfachen versuch das sogenannte. Wirkungsspektrum. (Welches licht./ Welche Wellenlänge hat Einfluss auf die. Fotosynthese?).. ES. Hurden Fadenalgen mit licht verschiedener Wellenlänge bestrahlt und sauerstoffliebende Bakterien hinzugefügt. Diese sammelten sich an der Fadenalge dort an, wo viel Fotosynthese (Endprodukt u.a. Sauerstoff) betrieben wurde. Dies erfolgte bei licht mit der Wellenlänge ca. 450 hm und 680 nm.. Her haben demnach chlorophyll a und b ihre Absorptions maxima.. 650- Fotosyntueserate x Wellenlänge = wirkungsspektrum. Bakterien -Fadenalge 500 700- 600 Wellenlänge (nm) blaues Licht. rotes Licht 295- 600 Absorption Energie über Grundumsatz (k)/Mol) 170 Chlorophyll a Chlorophyll b Carotinoide Absorption von Blaulicht 700 Wellenlänge [nm] Absorption von Rotlicht 700 Wellenlänge [nm] 2. Anregungs zustand 52 Abgabe von Wärme 1. Anregungs- zustand $1 Abgabe von Wärme Grundzustand von Chlorophyll Elektronenübertragung auf einen Akzeptor Abgabe von Licht Fluoreszenz (rot) ARTEN DES CHLOROPHYLL MOLEKÜLS IN GRUNDZUSTAND ZURÜCKZUKEHREN 1 Isoliestes Chlorophyll molekül CP Übergang in Grundzustand durch Abgabe von Energie in Form von Wärme- oder Lichtstrahlung licut und Wärme m Din 2 Resonanzvorgang C▷ Die Energie eines angeregien. Culonophyllmorkūls kann durch Resonanzvorgänge auf ein benachbartes culorophyll molekul übertrieben PP-PP 33 Elektronendonator- und akzeptor co übertragung des energiereichen Elektron auf ein benachbartes Culorophyll molekül. (Elektronenakzeptor) Grundzustand des Chlorophylls wird durch Aufnahme eines Elektrons eines Elektronendonators erreicht O FO O PO OPO Elektronendonator. Elektronenakzeptor ANREGUNG VON PIGMENTMOLEKÜLEN DURCH LICHTABSORPTION • Absorbtion von blawen licht → Elektronen des Chlorophylls wird auf. Anregungszustand $2 gehoben. ..s2 ist kurzlebig → Elektron fällt auf Anregungszustand S1 zurück • die daraus entstandene Energie wird in Form von Wärme abgegeben • Wird das. Elektron vom 81.- Zustand nicht fotosynthetisch genutzt, in dem es auf einen Akzeptor abertragen. wird, fällt es in den Grundzustand zurück. => Ergebnis: Die Energiedifferenz wird in Form von rolem Ucht (Floureszenz) abgegeben DIE POTOSYSTEME: -Piqmen! Fotosystem I→→ Reaktionszentrum culorophyll a mit Helleniänge von P700 (aulorophy!! a absorbiert am besten bei Zoo nm) Fotosystem II → P680 Reaktionszentrum - Culorophyll 9, Elektronenakzeptor, lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt (ES enthalt von den Antennen pigmenten Energie und überträgt dann ein Elektron auf ein primären Elektronenakzeptor Antennen pigmente + Chlorophyll 6 und Carotinoide (umgeben das Reaktionszentrum). → (carotinen und xan tophilien), werden durch licht angeregt und transferieren die Energie in einer Kettenreaktion liber benachbarte Pigment moleklike bis zum Reaktionszentrum (hier chlorophylla) Elektronen akzeptor → befindet sich im Reaktionszentrum, ernaltein flektion you anidrophyll a DIE FOTOSYNTHESE Die Fotosynthese leilt sich in: Primär- und sekundárreaktionen auf. 1. lichtabhängige Reaktion (Primärreaktion): -ort: culoroplasten → In Thylakoid membrau - Ergebnis: lichtenergle wird in chemische Energleäquivalente (=ATP) umgewandelt und so für Pflanzen nutzbar. Zudem werden mithilfe der lichtenergle Reaktionsaquivalente (NADH + H+) gebildet. Mithilfe von NADH + H+ werden in einem zweilen Schritt der Fotosynthese (calvin- zyklus) flucose und CO₂ hergestellt. -Abfall produkt: Sauerstoff Ablauf: Ⓒourch lichtenergie werden Antennen pigmente (auch lichtsammelfalle) augeregt, die die Energie in einer Kettenreaktion bis zum chlorophyll a (P680) im Reaktionszentrum des Fotosystems I transferieren. Anschließend kommt es zur Elektronen übertragung (e-) auf einem primären Akzeptor. (Bild 1) Ⓒ Dadurch entsteht eine Elektronenlücke im P680, die durch Elektronen aus der Fotolyse des Wassers ersetzt wird. (terlegung eines Wassermoleküls in zwei Elektronen (ze'), zwei Protonen (H+) und ein sauerstoff atom) (Bild 2) 3 Die Elektronen aus dem Fotosystem I durchlaufen eine Elektronentransportkette aus hintereinander geschalteten Redoxsystemen (systeme, dhe ständig zwischen reduzierten [Aufnahme von Elektronen] und oxidiertem zustand [Abgabe von Elektronen ] wechseln. Die Kette besteht aus mehreren Molekülen. Das Redoxpotenzial ist für jedes Redoxsystem charakteristisch und beschreibt das Maß für das Bestreben, Elektronen aufzunehmen oder abzugeben. (Bild 3-8) Beim Durchfließen der Elekmonen durch die Kette von Redoxsystemen wird Energie frei, die teilweise als Wärme frei wird. Die Energle wird aber auch benutzt, um protonen (H+) aus dem Stroma in das Innere der Thylakoide zu pumpen. (Bild 4) 5 Dadurch entsteht ein Protonengradient cunterschied in der Konzentration an Protonen), der v.a. durch die Redoxsysteme I und II gefördert wird. Sie wirken als Protonen-Pumpe. Dabei wird für jedes Elektron, das unter Freisetzung von Energie in der Elektronen- Transportkette weiterfließt, ein Proton aus dem Stroma in den Innenraum der Thylakoide gepumpt. Ⓒ Chlorophyll a (P700) im Reaktionszentrum des Fotosystems I wird durch Ucut angeregt und zwei Elektronen werden auf eine weitere Elektronen-Transportkette ( mittels des primären Akzeptors) übertragen. Die Elektronenlücke im Fotosystem I wird durch Elektronen aus der Elektronen - Transportkette (Redoxsysteme I-III) gefüllt. (Bild 6) Ⓒ in der Elektronen - Transportkette werden durch die wirkung der NADPH +_ Reduktase (Redoxsystem I) Elektronen schlie Buch auf NADP+ und 2H+ über tragen. Es entsteht das Reduktionsäquivalent NADPH + H*, Ho für zwel Elektronen die Elektronen- Transportkette der lichtreaktion durchlaufen werden müssen. 8 Im Protonengradient, der zusätzlich durch die Fotolyse von Wasser erhönt wird, ist Energle gespeichert, was auch am unterschied des pH-Wertes von Stroma und Thylakoid-Innenraum deutlich wird. Ⓒ Die Energie wird durch die ATP-synthase genutzt: Belm Fluss der protonen durch die ATP-synthase entlang des konzentrationsgefälles von innen nach außen wird Energie frel, die zur Bildung von ATP verwendet wird. Diese sogenannie Fotophosphoryvierling (nichtzyklischer Elektronentransport) erfolgt durch eine Anbindung einer Phosphatgruppe an ADP, woraus ATP entstent (ADP + P = ATP) - Chemiosmose : Kopplung von Elektronen fluss, Aufbau eines Protonengradienten und ATP-Bildung - Ore Redoxsysteme können neben der Nummerierung auch mit Namen bezeichnet werden: Plastocuinon (RSI), cytochrom-b / f-komplex (RSI), Plastocyanin (RS II), Ferredoxin (RS II) und NADP+-Reduktase (RSI)