V2.1 Biomasseaufbau +-entstehung

• Autotrophie altgr. Autotroph:

  „sich selbst ernährend“, Fähigkeit, Baustoffe ausschließlich aus anorganischen Stoffen aufzubauen; Photosynthese treibende Primärproduzenten (insbesondere Pflanzen)

• Heterotrophie

  organische Verbindungen

  zum Stoffwechsel nötig:

  ◼ Herbivoren = Pflanzenfresser

  ◼ Carnivoren = Fleischfresser

  ◼ Omnivoren = Allesfresser

  ◼ Destruenten

Formen der Energieumwandlung bei Organismen

• Photosynthese: Assimilation von CO2 zu Kohlenhydraten

• Atmung: Energieerzeugung für Stoffwechselvorgange

  
  

  
  

• Bruttogleichung:

  6 CO2 + 6 H2O + hn → C6H12O6 + 6 O2

• Assimilation des CO2 unter Kohlenhydrataufbau (1 g/m²/h)

• Biochemischer Prozess der Sauerstoff produziert

• Findet in den Chloroplasten (Hunderte pro Zelle) statt

• 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.

• Erfolgt in den Mitochondrien („Kraftwerke der Zelle“)

  • Ursprünglich selbständige Einzeller

  • Bis zu 5000 Mitochondrien pro Zelle

• Kohlenhydratabbau (Dissimilation)

• Übertragung von Wasserstoff auf O2 mittels Elektronentransportkette

• Bruttogleichung:

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

• Bildung von ATP (36 mol / mol Glucose)

  → Wirkungsgrad aerobe Atmung: 37 – 47 %

• Verwendung der Energie für

  • Stoffwechselvorgänge

  • Aufbau Pflanzenmasse (Proteine, Fette, Cellulose)

  • Temperaturregelung durch Wasserabgabe (Transpiration)

• Doppelfunktion des Ribulosediphosphats: 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

• 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 Ribulosediphosphat