Photorespiration und C4 Photosynthese (Nur von Roy) Flashcards
Im Verlauf der Evolution hat Rubisco bei C4 Pflanzen durch Mutation ihre doppelt katalytische Funktion als Carboxylase und Oxygenase verloren. Das erklärt die hohe effizeinz der CO2 Bindung und deren hohe Photosynteseleistung
FALSCH
In den C4 Pflanzen hat die Rubisco immer noch die doppelte katalytische Funktion.
Die höhere Effizienz der CO2 Bindung kommt durch den höheren CO2 Gehalt in den Bündelscheidenzellen zustande, in denen CO2 letztenendes fixiert wird.
Und durch die räumliche Trennung und Vorfixierung von CO2 durch PEPCarboxylase ist RuBisCo sehr hohen CO2-Konzentrationen ausgesetzt.
Deshalb überweigt die Carboxylasefunktion in den Chloroplasten deutlich. Grundsätzlich ist eine Oxygenasefunktion aber
weiterhin möglich.
Der Chloroplastendimorphismus erklärt die unterschiedliche Gestalt der Chloroplasten in C3 und C4-Pflanzen
FALSCH
Chloroplastendimorphismus ist nur in C4 Zellen zu beobachten.
Entsprechend der räumlichen und funktionellen Trennung der Chloroplasten in C4-Pflanzen weisen diese unterschiedliche Anatomie auf.
- Die Chloroplasten der Mesophyllzellen weisen Granastapel und Stromathylakoide auf.
- Chloroplasten in den Bündelscheidezellen weise nur langgestreckte Stromathylakoide auf.
Dies ist bei C3-Pflanzen so nicht zu finden.
C3 Pflanzen verlieren am Tag und in der Nacht einen erheblichen Anteil ihrer Energie durch Photorespiration
FALSCH
Es nennt sich Photo (Licht)-respiration, d.h. es wird Licht dafür benötig, entsprechend kann diese nur am Tag stattfinden.
Es ist richtig das die Pflanzen dabei einen erheblichen Anteil an Energie, durch die Oxygenasereaktion der RuBisCo verlieren.
Es wird das toxische Stoffwechselprodukt 2-Phosphoglycolat, das nicht mehr im Calvin-Zyklus verwendet werden kann gebildet und das daher durch andere biochemische Reaktionen umgewandelt werden muss. (hohe Energiekosten)
C4 Photosynthese wird so genannt weil sie Kohlenstoff zunächst in eine Säure mit 4 C Atomen bindet und in der Photosnythese vier ATP und vier NADPH Moleküle produziert
FALSCH
Zwar entsteht als erstes Fixierungsprodukt mit Oxalacetat ein C4-Körper, jedoch ist die Menge an gebildetem ATP und NADPH nicht maßgeblich für die Namensgebung (sowie auch abweichend von den genannten Werten).
Co2-konzentrierungsstrategien der C4-Pflanzen tragen dazu bei, Wasser zu sparen, aber die Kohlenstofffixierung braucht ca. zweimal so viel Energie wie die der C3-Pflanzen.
RICHTIG
Wasser wird gespart, da durch die Vorfixierung des Kohlenstoffes durch die hochaffine PEP Carboxylase die Spaltöffnungen weniger weit/lang geöffnet werden müssen und so der Transpiration entgegengewirkt wird. Der Vorgang ist zwar sehr kostenintensiv, jedoch wachsen C4-Pflanzen vorzugsweise in heißen, sonnigen Gebieten, in welchen die Licht- und damit Energieverfügbarkeit weniger limitierend ist. In der Kosten- Nutzen Abwägung überwiegt somit der Verdunstungsschutz
Lichtunabhängige Reaktion der Photosynthese (d. Calvinzyklus) läuft bei CAM ausschließlich Nachts ab.
FALSCH
Der Calvin-Zyklus ist indirekt lichtabhängig, da er Abhängig ist von Energieäquivalente NADH und ATP die in Licht gewonnen werden.
Nachts erfolgt bei CAM- Pflanzen die Vorfixierung von Kohlenstoff druch PEP-Carboxylase, welcher in Form von Malat in Vakuolen bis zur Verwendung am Tage gespeichert wird.
Dies bietet Vorteile unter heißen und trockenen Umweltbedingungen, da bei stomatärer Öffnung während der Nacht weniger Transpiration erfolgt
Die Transpirationsraten pro g gebildeter Trockenmasse der C4-Pflanzen können verständlicherweise höher sein, da diese Pflanzen über eine optimierte CO2-Fixierungsstrategie verfügen
FALSCH
Die Transpirationsrate pro g gebildeter Trockenmasse ist bei C4-Pflanzen in der Regel gering. Die C4-Photosynthese ist durch räumliche Trennung und Vorfixierung durch PEP-Carboxylase an heiße/trockene Standorte angepasst. Durch das geringe öffnen der Stomata wird Wasserverlust vemieden. Dies gechieht zu Ungunsten des energieverbrauchs.
Trotzdem ist hohe CO2 Aufnahme und Assimliation möglich und C4 hat klare Vorteile.
Trockenmasse Produktion der nromalen C4 Pflanzen ist höher als bei C3 Pflanzen, da am Tage und Nachts CO2 assimilieren können
FALSCH
C4 Pflanzen können Nachts kein CO2 assimilieren. Somit findet Nachts keine Trockenmassenproduktion statt.
Dennoch weisen klassische C4 Pflanzen eine höhere Trockenmassenproduktion als C3-Pflanzen auf.
Die erhöhten Wachstumsraten geschieht durch optimierung der Konzentrierungsstrategie des CO2 in Bündelscheidenzellen.
Blätter der Pflanzen Bryophyllum, Crassulaceensäure (CAM) schmecken am Morgen säuerlich
RICHTIG
Nachts erfolgt bei CAM-Pflanzen die Vorfixierung von Kohlenstoff, welcher in Form von Malat in Vakuolen bis zur Verwendung am Tage gespeichert wird.
Malat (Apfelsäure) weist einen säuerlichen Geschmack auf.
C4 Pflanzen besitzen einen hohen CO2 Kompensationspunkt da sie besser CO2 assimilieren können
FALSCH
Der Kompensationspunkt ist niedriger, sie benötigen weniger CO2, wegen der Vorfixierung durch die PEP Carboxylase.
C3 Pflanzen decken ihren Energiebedarf am Tag hauptsächlich durch Photorespiration
FASLCH
C3 Pflanzen decken nicht ihren Energiebedarf durch Photorespiration. Photorespiration dient dazu einen Teil des fixierten C wieder zu recyclen. (75% kann dadurch sichergestellt werden)
