Photosynthese Zusammenfassung

blendph

1.2

Photosynthese
Abhängigkeit von Faktoren

1.2.1
1.2.2
1.2.3
Einführung und
Bedeutung

Nachweis der Sauerstoff- und Stärkebildung
Abhängigkeit von Licht, CO2
und Temperatur allgemein:
Licht,
CO2,
Temperatur

1.3

Eigenschaften der Blattfarbstoffe

1.3.1
1.3.2
1.3.3

Licht
und die Absorptionseigenschaften
der Blattfarbstoffe

Herstellung und Chromatographie einer Rohchlorophylllösung
Feinstruktur der Chloroplasten (siehe Biokurs
Klasse 11)

1.4

Umwandlung von Lichtenergie in chemische
Energie

1.4.1
1.4.2

1.4.2.1
1.4.2.2

1.4.3
1.4.4
1.4.5
1.4.6

Lichtreaktion,
Photolyse
, Elektronentransport,
Energietransformation
,
Dunkelreaktion, Isotopenmarkierung, Calvinzyklus

Kohlenhydrate
als Photosyntheseprodukte

Ablauf des Calvin-Zyklus

Zusammenfassung
und Bedeutung der Photosynthese

Photorespiration, C4-Pflanzen, CAM-Pflanzen
Plasmolyse und Deplasmolyse (siehe Biokurs
Klasse 11)

Moleküle der Photosynthese

1.5

Nutzung anderer Energiequellen zur C-Assimilation

1.5.1

Chemosynthese
Glossar Photosynthese
Biomoleküle
in
3d3

 

3d2

Quellen zu 3D-Molekülanimationen Online
Biomolekülehttp://www.nyu.edu:80/pages/mathmol/library/life/life.html
Biochemiehttp://colossus.chem.indiana.edu/supplement.html
Molekülanimationenhttp://www.leeds.ac.uk/bionet/animation/mol_anim.htm
Molekül-Museumhttp://topaz.kenyon.edu/depts/bmb/chime/gallery.htm
KH, Aminosäuren etc.http://c4.cabrillo.cc.ca.us/
Index Biomoleküle:http://www.umass.edu/microbio/rasmol/tutbymol.htm
http://www.umass.edu/microbio/rasmol/edsites.htm
Molekul-Daten für Chime:http://www.umass.edu/microbio/rasmol/whereget.htm
Daten für Molekulargenetikhttp://ndbserver.rutgers.edu/NDB/NDBATLAS/index.html
Enzym-Daten:http://molbio.info.nih.gov/cgi-bin/pdb/doc/mrus/searching.html
Protein-Daten:http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/data/scop.1.html
1.2 Photosynthese, Abhängigkeit
von Faktoren
1.2.1 Einführung und Bedeutung

Erinnern wir uns, wovon sich Pflanzen ernähren:

Sie nehmen Wasser und Mineralstoffe
mit der Wurzel auf. Seit dem späten 18. Jahrhundert hat man außerdem
festgestellt, daß Pflanzen aus der Luft CO2 aufnehmen
und Sauerstoff abgeben. Jeder weiß heute, daß Pflanzen
zum Wachstum Licht brauchen. Das Wachstum wird andererseits durch
niedrige Temperaturen gebremst, wie man im Winter bemerkt.

Damit haben wir schon alle Faktoren, von denen die Photosynthese
abhängt:

  • Licht
  • Temperatur
  • Wasser
  • CO2
  • fruchtbarer Boden.

Die ersten beiden Faktoren sind physikalischer Natur,
die restlichen betreffen chemische Stoffe. Bemerkenswert ist, daß
sich Pflanzen nur von anorganischen Stoffen ernähren.

Das Brot, das wir essen kommt aus
Getreidekörnern und enthält Stärke, ein organischer
Stoff
. Die Vitamine eines Gemüses sind ebenfalls organische
Stoffe
und aus dem Biokurs Klasse 11 wissen wir, das eine Zelle, also
auch eine Pflanzenzelle Enzyme enthält (Proteine) und
in der Zellmembran Fette enthalten sind, alles beide organische
Stoffe
.

Demzufolge muß es in der Pflanze Stoffwechselvorgänge
geben, die aus anorganischen, fremden Stoffen organische, eigene
Stoffe herstellen (synthetisieren).


Den Aufbau körpereigener Stoffe aus körperfremden nennt
man

Assimilation.

Die wichtigste Assimilation ist die Kohlenstoffassimilation,
da daraus alle organischen Stoffe bestehen.


Die Lebensweise, aus anorganischen
Stoffen organische herzustellen
nennt man

autotrophe
Assimilation.

Im Gegensatz dazu nennt man die Lebensweise der Tiere,
die organische Nahrung benötigen, um körpereigene organische
Substanz herzustellen: heterotroph.

Die autotrophe Assimilation benötigt z. B. Licht.
Licht ist eine Energieform. Aus der Chemie wissen wir, daß chemische
Vorgänge, die Energie benötigen endotherm
oder besser endergonisch sind.

Es gibt in der Natur 2 Formen der autotrophen Assimilation:


Wird Licht als Energiequelle verwendet,
spricht man von

Photosynthese
(grüne Pflanzen, einige Bakterien, Blaualgen),

wird chemische Energie verwendet,
nennt man sie

Chemosynthese
(einige Bakterien).

Die Photosynthese ist eine der bedeutensten Reaktionen
in der Natur und Voraussetzung für das Leben aller tierischen Organismen
einschließlich des Menschen, da durch diesen Vorgang der Sauerstoff
zum Atmen gebildet wird. Man schätzt, daß die Photosynthese
vor ca. 3,5 x 109 Jahren “erfunden” wurde. Die Atmosphäre
der damaligen Erde enthielt u. a. Methan, aber keinen Sauerstoff. Die
gesamten 21% O2 der heutigen Luft sind durch Milliarden Jahre
lange photosynthetische Aktivität entstanden. Dazu wurde die Energie
der Sonne verwendet.

Die “grünen Lungen” der Erde sind nachfolgend
zu sehen. Sie produzieren pro Jahr ca. 100 x 109
Tonnen O2
.


M0q7babo

Aus den bisherigen Betrachtungen kann man eine grobe
Formel für den photosynthetischen Vorgang ableiten:

CO2 +
H2O ——> organische Stoffe (Kohlenhydrate, Fette, Proteine
u. a.) + O2
.

Die Netto- Primärproduktion
der aller Pflanzen hat die NASA 2002 durch verschiedene Satelliten gemessen
( Abb. 4).

psn2002

Die Richtigkeit dieser Annahme läßt
sich auch durch einige Experimente nachweisen.

 


Abb. 1
Abhängigkeit
der
Photosynthese
 


photo1

 


Abb. 2
Assimilation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 3
Satellitenaufnahme
der
globalen Vegetation
 


(NASA)

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 4
Netto Primärproduktion
durch Photosynthese
 

 

Weiterführende
Quellen:

Botanik: http://www.uni-hamburg.de/~biologie/b_online/d00/inhalt.htm
Alles über die Photosynthese
http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/default.html
CAM-Pflanzen http://www.eskimo.com/~robertc/madison/photo.htm
Cyanobakterien http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/cyanointro.html
Photosynthese http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/ps/psdir.html
Photosynthetisches Reaktionszentrum
http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/education/antenna.html
Bacteriorhodopsin http://anx12.bio.uci.edu/~hudel/br/index.html
Photosynthese http://www.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookPS.html
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