Stoffwechsel

• Gesamtheit aller biochemischen Reaktionen in lebenden Zellen

Aufbau + Wirkungsweise

• Enzyme hochmolekulare Eiweissstoffe meist Proteine

• dreidimensionale Gestalt

• haben Primär, Sekundär und tertiärstrukturen

• Verleihen Zellen Stabilität , Geweben+ Organen auch Form und Elasziät

Eigenschaften

• an alle Stoffwechselprozessen sind Enzyme als Biokatalysatoren beteiligt

• Immer mit Energieumsatz verbunden

• Ermöglichen chemische Reakionen

• Bestehen aus 100-500 Aminosäuerresten

Substrat dockt an aktives Zentrum vonnEnzym an

Enzym spaltet dies

Haben gestaltendes Endprodukt

• Temperaturabhängigkeit

—> RGT Regel

—> Temperaturerhöhung um 10 Grad führt zu Verdoppelter Reaktionsgeschwindigkeit

—> Erhöhung Brownsche Molekularbewegung

—> jedes Enzym charakterisiertes Enzymoptimum

—> ab 50 grad Hitzedenatuieeung

• PH- Wert

—> extreme Ph -Werte können Enzymstrukturen verändern oder sogar denaturieren

—> bsp. TRYSIN optimal 8

—> bspw. PEPSIN von 2

• Substratkonzentration

—> niedrig = Reaktionsgeschwindigkeit sehr langsam da unwahrscheinlich Enzym + Substrat aufeinander treffen

—> Zunahme Substratkonzentartion steigt Reaktionsgeschwindigkeit

—> alle Enzymoleküle mit Substrat gesättigt macht Substratkonzentration keinen Unterschied mehr

Reaktionsgeschwindigkeit nimmt nur bei Erhöhung Enzymkonzentration zu !

6CO2 + 6H2O——> C6H1206 + 6O2

Kohlenstoff + Wasser —> Glucose und Sauerstoff

- **Sauerstoffproduktion:** Photosynthese ist der primäre Prozess, durch den Sauerstoff in die Atmosphäre freigesetzt wird, was für die Atmung von Tieren und vielen anderen Lebensformen unerlässlich ist.

- **Energiequelle:** Photosynthese wandelt Sonnenlicht in chemische Energie (Glukose) um, die von Pflanzen und anderen Organismen als Brennstoff für metabolische Prozesse verwendet wird.

- **Kohlenstoffkreislauf:** Photosynthese spielt eine entscheidende Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf, indem sie Kohlendioxid aus der Atmosphäre aufnimmt und in organische Verbindungen umwandelt, die dann in Biomasse umgesetzt oder als Treibstoff für das Wachstum von Pflanzen verwendet werden.

• Beleuchtungsstärke und Lichtintensiät

  • je höher Beleuchtung umso höher FS Rate

  • Zu hoher Lichteinfall —> Schädigung Chloroplasten

    da bei hoher Temperatur Spaltöffnungen schließen

  • Ab bestimmter Lichtintensität Fotosynthseapperta ausgelastet

  • Bei geringer Beleuchtung überwiegt Atmung CO2 Verbrauch

• Co 2 Konzentration

  • je höher CO2 Gehalt in Athmosphäre umso höher FSRate

  • In Luft normalerweise 0,03%

  • Optimum 0,15-0,2%

  • Schnellere Fotosynthse durch Gründungung oder Begasung

• Abhängigkeit Temperatur

• RGT Regel

• Anstieg um 10 grad Celsius = Verdopplung

• Lichtreaktion ist Vorraussetzung für Dunkelreaktion ( siehe Calvin Zyklus)

• Die Lichtreaktion der Photosynthese ist der erste Schritt des Photosyntheseprozesses, bei dem Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt wird. Hier ist eine grundlegende Erklärung der Lichtreaktion:

  1. Absorption von Lichtenergie: Licht wird von den Chlorophyllmolekülen in den Chloroplasten der Pflanzenzellen absorbiert. Chlorophyll ist das grüne Pigment, das für die Absorption von Licht verantwortlich ist.

  2. **Bildung von ATP und NADPH**: Die absorbierte Lichtenergie wird verwendet, um Wasser (H2O) zu spalten, was zur Freisetzung von Sauerstoff (O2), Protonen (H+), und Elektronen (e-) führt. Die Elektronen werden dann durch einen Elektronentransportkettenkomplex transportiert, wobei die dabei freiwerdende Energie genutzt wird, um ATP (Adenosintriphosphat) zu synthetisieren, ein energiereiches Molekül, das als "energetische Währung" der Zelle dient. Gleichzeitig werden die Elektronen von einem Molekül namens NADP+ (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) aufgenommen, um NADPH zu bilden, ein weiteres energiereiches Molekül, das für die Umwandlung von CO2 in Kohlenhydrate während der Dunkelreaktion der Photosynthese benötigt wird.

  3. **Freisetzung von Sauerstoff**: Während des Prozesses der Wasserspaltung wird Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt. Dieser Sauerstoff wird von Pflanzen freigesetzt und ist für viele Lebewesen auf der Erde lebenswichtig.

• Teilprozess der Photosynthese

• Kreis von Raektionsabfolge wobei Enzyme katalysiert

• Wichtig da: Kohlenstoffatome aus Kohlenstoffsioxid zu organischen Molekülen verbaut

—> Herstellung Glucose !

• da Redoxreation —> Produkte ( ATP + NADP ) nötig damit Reaktion ablaufen kann

• stark Temperaturabhängig —> da viele Enzyme beteiligt

1. Phase : Co2- Fixierung

• Kohlenstoffdioxidmolekül bindet an Akzeptormolekül Ribulose-1,5-bisphosphat

—> daraus katalysiert dann Enzym namens RuBisCo ( Ribulose-1.5-bisphosphat-Carboxylase-Oxynase

—> anbei entsteht ein C6 Körper —> instabil und zerfällt zu zwei C3 Körpern ( 3 Phosphovlycerinsäure )

Vereinfacht aus Kohlenstoff entsteht 3 PGS Moleküle

1. Reduktionsphase

• - Reduktionsphase: Chemische Reduktionsreaktion

  - 3-Phosphoglycerinsäure zu Glycerinaldehyd-3-phosphat (GAP)

  - Energieaufwendiger Prozess benötigt Energie von außen

  - Lichtreaktion liefert ATP und NADPH

  - NADPH ähnlich wie NADH in Zellatmung, enthält zusätzliche Phosphatgruppe

  - Reduktion in zwei Teilschritten:

  1. Aktivierung von 3-Phosphoglycerinsäure durch ATP zu 1,3-Bisphosphoglycerinsäure

  2. Reduktion von 1,3-Bisphosphoglycerinsäure durch NADPH zu GAP

  - NADPH wird zu NADP+ oxidiert

  - Lichtreaktion stellt Substrate für Calvin-Zyklus bereit

  (- Dunkelreaktion abhängig von Lichtreaktion

  - Beide Reaktionen voneinander abhängig)

1. Regenerationsphase

• - Regenerationsphase: Ribulose-1,5-bisphosphat wiederhergestellt

  - Verwendung von 5/6 der G3P-Moleküle

  - ATP benötigt

  - Zyklus kann erneut starten

  - 1/6 G3P verlässt den Zyklus

  - Reaktion mit weiterem G3P zu 6-Kohlenstoff-Molekül

  - Bildung von Glucose oder Fructose

  - Nutzung im Stoffwechsel für Energie oder Baustoffe

  - Speicherung von Kohlenhydraten bei Bedarf

Chemosynthese:

- Alternative Energiequelle für die Autotrophie

- Verwendung von chemischer Energie statt Lichtenergie

- Häufig in extremen Lebensräumen wie Tiefsee oder heißen Quellen

Reaktionsgleichung:

- Beispiel: Oxidation von Schwefelwasserstoff (H2S)

- H2S + O2 -> SO4^2- + H2O + Energie

Hauptpunkte zur Chemosynthese:

- Verwendung von chemischen Verbindungen wie Schwefelwasserstoff (H2S), Ammoniak (NH3) oder Methan (CH4)

- Oxidation dieser Verbindungen liefert Energie

- Diese Energie wird genutzt, um organische Moleküle zu synthetisieren

- Organismen, die Chemosynthese betreiben, werden Chemoautotrophe genannt

• Stoffwechselreaktion die nicht direkt an lebenswichtige Maßnahmen gebunden sind

Bsp. Farbstoffe

Duftstoffe

Wachse