6. Kurstag - Photosynthese 🍃☀️

• lichtunabhängige Reaktion

• Aufbau von Kohlenhydraten mithilfe von ATP, NADPH und CO2 (die Reduktion benötigt Energie)

• Ribulose-1,5-biphosphat-Carboxylase/Oxygenase als entscheidendes Enzym, um Kohlenstoffdioxid aus der Luft zu fixieren (RuBisCO)

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• Kohlenstofffixierung, Reduktion und Zuckersythese sowie Regeneration des Co2-Akzeptors

in den Chloroplasten

• für die Reduktion wird Energie benötigt, die aus der Lichtreaktion hervorgehen

gehen in die Zellatmung ein

• braucht Licht

• setzt Sauerstoff frei

• stellt ATP und NADPH her

benötigt: Licht, Kohlenstoffdioxid und Wasser

setzt frei: Sauerstoff und Zucker

• Es entsteht eine Elektronenlücke

• Das durch die Lichtenergie angeregte Chloropyhyll a gibt ein Elektron ab

• Die Lücke wird durch das Elektron des Wasser aufgefüllt (Photolyse)

• Sauerstoff und Protonen werden freigegeben

• über mehrere Schritte entsteht NADPH und ATP (über die Elektronentransportkette und die ATP-Synthase)

nur in submersen Systemen

=> Pflanzen leben unter Wasser

=> Sauerstoff kann in Form von Bläschen gezählt werden

Grundsätzlich handelt es sich bei einer Assimilation um einen Stoff- und Energiewechsel, bei dem körperfremde Stoffe, welche aufgenommen wurden unter der Zuführung von Energie über mehrere Schritte hinweg in körpereigene Verbindungen umgewandelt werden

Auch bei der Photosynthese handelt es sich um einen Stoffwechselprozess. Hierfür wird Solarenergie eingefangen und für einen Umwandlungsprozess von Kohlenstoffdioxid sowie Wasser in Glucose und molekularen Sauerstoff verwendet

Als Photosyntheserate wird die Geschwindigkeit bezeichnet, mit der die Photosynthese abläuft

Säuren wirken als Protonen-Donatoren, das bedeutet, dass sie Protonen abgeben. Wohingegen Basen als Protonen-Akzeptoren dienen, dementsprechend Protonen aufnehmen

Bei einem pH-Indikator handelt es sich grundsätzlich um einen organischen Farbstoff, dessen Färbung vom vorherrschenden pH-Wert bestimmt wird

Wenn sich CO2 aus der Luft in Wasser löst, bildet sich Kohlensäure. Da es sich hierbei um eine Säure handelt, werden Protonen abgegeben. Es entsteht das Hydrogencarbonat-Ion: HCO3-. Auch dieses Ion verhält sich wie eine Säure und gibt ein weiteres Proton ab. Schlussendlich entsteht ein Carbonat-Ion.

=> man kann dadurch etwas über den pH-Wert aussagen

• deutliche Verfärbung zu einem violetten Farbton

=> hoher pH-Wert -> geringe CO2-Konzentration -> Photosynthese

• Kontrollgruppe (Indidaktorlösung ohne Pflanze) zeigte sich ein gelber Farbton

=> keine Photosynthese -> CO2 reichert sich an

• Kontrollgruppe Elodea im Dunkeln zeigte gelbe Färbung

=> Zellatmung -> CO2 als Endprodukt -> Anreicherung -> gelblicher

Da die grünliche Färbung der Suspension die veränderte Verfärbung des Indikators überdecken würde, ist es sinnvoll Alginat-Kugeln herzustellen.

Bei einem Alginat handelt es sich um ein in den Zellwänden von Braunalgen gebildetes saures Polysaccharid. Generell werden sie unter anderem in der Industrie als Geliermittel eingesetzt.

• Alginat-Kügelchen

• in die Indiaktorlösung gegeben

• vor einer Lichtquelle platziert

• Verfärbung untersucht

=> Die Verfärbung in den Lilabereich lässt sich wieder mit der Tabelle 1 erklären. Auch die Alge betreibt im Licht Photosynthese und verwendet das CO2 für den Calvin-Zyklus. Dadurch verringert sich der CO2-Gehalt in der Lösung, was mit einer Alkalisierung und einem höheren pH-Wert gleichzusetzen ist.

=> Indikator ohne Pflanze -> Gelblich -> Anreicherung CO2

=> Pflanze im Dunkeln -> Gelblich -> Zellatmung mit CO2 als Endprodukt

• Die Photolyse wird auch als Spaltung des Wassers bezeichnet

• im Photosystem II werden durch den Wasserspaltenden Komplex (WSK) dem Wasser Elektronen entzogen, da ein Mangel herrscht

• Durch die entzogenen Elektronen werden 2 H2O in O2 und 4 H+ umgewandelt

• Sättigungskurve

=> die Chlorplasten sind voll ausgelastet und haben ihr Produktivitätsmaximum erreicht

=> Lichttoxizität -> ab einem gewissen Punkt schädlich

Wasserpflanzen, wie die Elodea haben als Anpassung an das Leben im Wasser die Strategie entwickelt, entstandenen Sauerstoff in die Sprossachse zu leiten, damit die Pflanze trotz fehlendem stabilen Gerüst einen Auftrieb hat.