Photosynthese

Question 1

Welche Organismen können Photosynthese durchführen?

Answer 1

Autotrophe Organismen (Pflanzenm Algen, viele Bakterien)

Hinweis: Autotrophie altgr. Autotroph: „sich selbst ernährend“ Fähigkeit, Baustoffe ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen; Photosynthese treibende Primärproduzenten (insbesondere Pflanzen)

Question 2

Beispiele von Heterotrophe Organismen?

Answer 2

Tiere, Pilze, viele Bakterien

Hinweis: Heterotrophie organische Verbindungen zum Stoffwechsel nötig:
◼ Herbivoren = Pflanzenfresser ◼ Carnivoren = Fleischfresser ◼ Omnivoren = Allesfresser
◼ Destruenten

Question 3

Wie funktioniert den Stoffkreislauf?

Answer 3

• Anorganische Stoffe werden von Produzenten (Autotrophe) aufgenommen und z.B. durch Photosynthese in organischen Stoffen umgewandelt
• Diese Produzenten sterben entweder ab und bilden tote org. Materie, oder sind die Produzenten/ deren Produkte von Primärkonsumenten gefressen, die von Sekundärkonsumenten gefressen wird. Der Endkonsument ist das Ende der Nahrungskette
• Die Stoffwechselprodukte der Konsumenten und deren Körper bilden nach dem Tod tote organische Materie
• Die tote organische Materie wird von Destruenten (Saprovore, die die verkleinerte tote org. Materie ausscheiden; Mineralisierer, die die org. Materie nach den Saprovoren in anorganischen Stoffen umwandeln) in anorganischen Stoffen umgewandelt
• Die Destruenten gehen auch zurück in der Kreislauf, indem sie entweder absterben und tote org. Materie bilden, oder werden sie teilweise von Konsumenten gefressen

Question 4

Wie läuft die Photosynthese bei grünen Pflanzen?

Answer 4

CO2 + H2O + Lichtenergie —> Kohlenhydrate + O2

Question 5

Wie läuft die Photosynthese bei einigen Bakteriengruppen (bakterielle Photosynthese)?

Answer 5

CO2 + H2S + Lichtenergie —> Kohlenhydrate + S

Question 6

Wie läuft die Chemosynthese bei einigen Bakteriengruppen?

Answer 6

CO2 + H2O + chemische Energie —> Kohlenhydrate + O2

Question 7

Wie läuft die Atmung bei Pflanzen und Tieren?

Answer 7

Kohlenhydrate + O2 —> chemische Energie + CO2 + H2O

Question 8

Wie läuft die Gärung bei Hefepilzen und einigen Bakteriengruppen?

Answer 8

Kohlenhydrate —> chemische Energie + Alkohol + Milchsäure + andere

Question 9

Was sind die Schichten einen typisches Laubblatts?

Answer 9

◼ Oberhaut mit Wachsschicht
◼ Palisadengewebe
◼ Schwammgewebe
◼ Leitungs-und Festigungsgewebe
◼ Unterhaut mit Spaltöffnungen

Question 10

Was ist die Funktion von Wachsschicht?

Answer 10

Verhindert Wasserverlust

Question 11

Was ist die Funktion von Spaltöffnungen?

Answer 11

Gasaustausch

Question 12

Was ist die Funktion von Oberhaut und Unterhaut?

Answer 12

Schutz des inneren Gewebes

Question 13

Was ist die Funktion von Palisadengewebe?

Answer 13

Photosynthese in Chloroplasten-reichen Zellen

Question 14

Was ist die Funktion von Schwammgewebe?

Answer 14

Besitzt ebenfalls Chloroplasten. Zwischenräume sind jedoch recht groß, enthalten Luft und bilden mit der Atemhöhle ein Kammersystem für den Gasaustausch.

Question 15

Was sind die Funktionen von Leitungs- und Festigungsgewebe?

Answer 15

Transportiert Wasser (Wurzel→Blätter) und Säfte (Blätter →Stamm, Wurzel), Stützfunktion

Question 16

Was ist die Bruttogleichung für Photosynthese?

Answer 16

6 CO2 + 6 H2O + hn → C6H12O6 + 6 O2

h = Plancksches Wirkungsquantum; n = Frequenz; hn = Energie
n = nu

Question 17

Wo findet Photosynthese statt?

Answer 17

Findet in den Chloroplasten (Hunderte pro Zelle) statt

Question 18

Was sind Phasenreaktionen für Photosynthese und wo im Chloroplasten finden sie statt?

Answer 18

2 Phasen: Lichtreaktion, Dunkelreaktion
◼ Thylakoidsystem (→ Lichtreaktion): Anordnungen von Hohlräumen, in denen sich die Pigmente Chlorophyll und Carotin befinden.
◼ Pigmente verantwortlich für die Lichtabsorption
◼ Stroma (→ Dunkelreaktion): beinhaltet Enzyme, die zur Bindung von CO2, zur Synthese von Zuckerbausteinen und Stärke oder der Nitrit- und Sulfatreduktion dienen.

Question 19

Was ist die chemische Name von Chlorophyll und welche Wellenlängen von Licht absorbiert es?

Answer 19

Es ist substituiertes Tetrapyrrol und absorbiert kleine und große Wellenlängen, nicht mittlere (Grun), deshalb sieht es Grun aus

Question 20

Wie hängen Licht- und Dunkelreaktion zusammen?

Answer 20

• Licht wird mithilfe Chlorophyll absorbiert, wobei die Lichtreaktion in Thylakoide stattfindet. Dort wird H2O in O2 umgewandelt
• Dann wird die von Licht produzierte Proton durch NADP (im Form von NADPH/H+) für die Dunkelreaktion zum Stroma transportiert. ATP transportiert dort Energie
• Dann findet in Stroma Dunkelreaktion statt, wo CO2 in Zucker umgewandelt wird

Question 21

Was ist genau ATP?

Answer 21

ATP ist Adenosintriphosphat und ist quasi das Energy Carrier. Es ist der geladene Form von ADP (Adenosindiphosphat), was der ungeladene Form ist.

Question 22

Was ist genau NADP?

Answer 22

NADP oder Nicotinsäureamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat ist die Hydridionen (H– = 1 Proton, 2 Elektronen) übertragendes Koenzym, das an zahlreichen Redoxreaktionen des Stoffwechsels der Zelle beteiligt ist

Question 23

Was macht die Lichtreaktion?

Answer 23

Stellt Energie für Kohlenstoffbindung bereit (Temp.-unabhängig, lichtabhängig)

Question 24

Was ist die Bruttogleichung für die Lichtreaktion?

Answer 24

12 H2O + 12 NADP+ + n ADP + n P + hn → 12 NADPH+H+ + n ATP + 6 O2

Question 25

Was macht die Dunkelreaktion?

Answer 25

Kohlenhydratbildung aus CO2 (T-abhängig, lichtunabhängig)

Question 26

Was ist die Bruttogleichung für die Dunkelreaktion (C3-Pflanzen)?

Answer 26

6 CO2 + 12 NADPH+H+ + 18 ATP → C6H12O6 + 6 H2O + 18 ADP + 18 P + 12 NADP+

Question 27

Wie läuft die Dunkelreaktion bei C3- Pflanzen genau?

Answer 27

1. Stufe: CO2-Fixierung an Ribulose-1,5-diphosphat (Carboxylase) (Hat 5 C und nimmt C aus CO2 für C6 Bildung) → Bildung C6-Körper, sofortiger Zerfall → Bildung C3-Körper (3-Phosphoglycerat) 2. Stufe: Umbildung des 3-Phosphoglycerat über mehrere Zwischenstufen in Hexosephosphate ◼ Jedes 6. Molekül Fructosephosphat wird zum Isomeren Glucosephosphat ◼ Glucosephosphat + Fructosephosphat → Saccharose 3. Stufe: Regeneration des Ribulose-1,5-bisphosphat (Ist ein Kreislauf, also Calvin-Zyklus)

Question 28

Wie sind C3 und C4 Pflanzen unterschiedlich?

Answer 28

C3 sind heimische Pflanzen und C4 sind meisten in subtropischen Regionen gefunden. C4-Pflanzen haben kleinere Spaltöffnung im Blatt, um wenige H2O zu verlieren, d.h. auch Hemmung der CO2-Aufnahme.

Question 29

Was passiert bei Lichtreaktion genau?

Answer 29

- Chlorophyll wird durch Licht angeregt (das führt zu einem Elektronentransport) - Dadurch wird ADP in ATP umgewandelt, was bei Dunkelreaktion die Energie abgibt und als ADP zurückkommt - Die aus den Chlorophyll genommene e- müssen nachgeführt werden, deshalb wird H2O gespaltet - die e- geht zum Chlorophyll und die Proton wird durch NADP für die Dunkelreaktion genommen

Question 30

Wie läuft Dunkelreaktion in C4-Pflanzen unterschiedlich zu C3?

Answer 30

◼ Photosynthese bei geringeren CO2-Konzentrationen möglich ◼ In Mesophyllzellen: Phosphoenol-Pyruvat anstelle von Ribulosediphosphat als CO2-Akzeptor (größere CO2-Affinität) ◼ Erstes Produkt: C4-Dicarbonsäure→„C4“-Pflanzen ◼ C4-Körper wird in Leitbündelzellen überführt ◼ Dort Freisetzung des CO2 und Beginn Calvin-Zyklus (identisch zu C3)

Question 31

Wie läuft die Dunkelatmung in Pflanzen?

Answer 31

◼ Erfolgt in den Mitochondrien („Kraftwerke der Zelle“) ◼ Kohlenhydratabbau (Dissimilation) ◼ Übertragung von Wasserstoff auf O2 mittels Elektronentransportkette ◼ Bildung von ATP (36 mol / mol Glucose) → Wirkungsgrad aerobe Atmung: 37 – 47 %

Question 32

Was ist die Bruttogleichung für Dunkelatmung?

Answer 32

C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O→6 CO2 + 12 H2O + 2.870 kJ/mol

Question 33

Wofür wird die Energie aus Atmen verwendet?

Answer 33

◼ Stoffwechselvorgänge ◼ Aufbau Pflanzenmasse (Proteine, Fette, Cellulose) ◼ Temperaturregelung durch Wasserabgabe (Transpiration)

Question 34

Was ist die Doppelfunktion des Ribulosediphosphats?

Answer 34

Konzentration an CO2 und O2 in den Chloroplasten bestimmt, ob es als Carboxylase (Photosynthese) oder als Oxygenase (Atmung) fungiert ◼ Hohe O2-Konzentration und geringes CO2-Angebot →Begünstigung der Lichtatmung ◼ Niedrige O2-Konzentration und großes CO2-Angebot →Begünstigung der Photosynthese

Question 35

Wie läuft die Lichtatmung in Pflanzen?

Answer 35

◼ Lichtatmung nicht mit ATP-Bildung verbunden →„energetisch nutzlose“ CO2-Bildung ◼ 20 – 50 % des photosynthetisch fixierten CO2 gehen direkt wieder verloren ◼ Keine messbare Lichtatmung bei C4-Pflanzen - Lichtatmung findet nur in den Bündelscheidenzellen statt - das dabei erzeugte CO2 wird in den Mesophyllzellen refixiert, bevor es das Blatt verlässt - Mesophyllzellen enthalten kein Ribulosediphosp