Zusammenfassung Abitur Biologie - Stoffwechselphysiologie

Stoffwechselphysiologie
Klausur Fotosynthese
Fotosynthese

 mit Hilfe von Chlorophyll wird Strahlenenergie in chemische Energie umgewandelt
 Strahlungsenergie entspricht Licht
 heterotrophe Organismen nehmen Energie aus organischen Verbindungen auf
 autotrophe Organismen synthetisieren organische Verbindungen selbst (aus energiearmen
anorganischen Verbindungen)
Energie
 6 CO 2+ 6 H 2 O− → C6 H 12 O6 +6 O2
Chlorophyll
 abhängig von Wassergehalt, CO 2-Gehalt in der Luft, Nährstoffe, Temperatur, Intensivität des
Lichts (Gesetz des Minimums: Faktor, der am weitesten vom Optimum entfernt ist,
entscheidend)
 Luft: 0.08% CO 2
 Blatt  Fotosyntheseorgan
 Chloroplasten  Fotosyntheseorganell
 bei der Fotosynthese in den Chloroplasten werden aus den Produkten der Zellatmung in den
Mitochondrien (CO 2+ H 2 O ) und Sonnenenergie die Ausgangsstoffe der Zellatmung
hergestellt (C 6 H 12 O 6 +O2 )

Licht

 elektromagnetische Strahlung
 weißes Licht: Überlagerung versch. Wellenlängen (390-760nm)
 blaues Lichtkurzwellig, energiereich
 rotes Lichtlangwellig, energiearm
 Lichtquanten (Photonen) sind die kleinste absorbierbare Einheit der elektromag. Strahlung
 sichtbarer Bereich der elektromagnetischen Strahlung (kontinuierliches Spektrum): 390-
760nm




Röntgenstrahlen/UV/(Anfang sichtbarer Bereich) Violett/Blau/Grün/Gelb/Orange/Rot
(Ende.)/Infrarot/Mikrowellen

Feinbau der Chloroplasten

 gehören zu Plastiden (eigene DNA/Vermehrung, Doppelmembran)
 nur in pflanzlichen Zellen
 von Doppelmembran umgeben (Endosymb.)
 Thylakoide (abgeschnürte Membransäckchen; zwei parallele Membranen, welche einen
Hohlraum zwischen sich einschließen)
 Stroma (feingranuläre Grundsubstanz, enthält Enzyme, Nucleinsäure und Ribosomen)
(Raum außerhalb der Thylakoiden)

,  Stromathylakoide (nicht gestapelte Membranen im Bereich der Stroma)
 Einheiten des Fotosystems 1 (Aufnahme Lichtenergie, Abgabe Elektronen; ATP-Synthase
(Enzym zur Herstellung von ATP aus ADP und Phosphat))
 Grana/Sg.: Granum/Granathylakoide (Thylakoidstapel)
 Einheiten des Fotosystems 2 (Aufnahme Lichtenergie, Abgabe Elektronen; ATP-Synthase)
 Grana- + Stromathylakoide = zusammenhängendes Lamellensystem
 Chlorophyllmoleküle und Enzyme auf Thylakoidmembran
 Antennenkomplex (LHC): nimmt Lichtenergie auf und gibt sie an Fotosystem 2
 Cytochrom-b/f-Komplex in beiden Thylakoidtypen (Redoxsystem zur Verbindung der
Fotosysteme)
 Oberflächenvergrößerung

Chromatophorenfarbstoffe

Chlorophyll a

 Maxima im blauen und orangen Spektralbereich
 einziger photosynthetisch aktiver Farbstoff
 in allen zur Photosynthese fähigen Pflanzen
 „Grünlücke“ wenig Absorption im blaugrünen Bereich

Hilfspigmente/akzessorische Pigmente:

Chlorophyll b

 Maxima im blaugrünen und orangeroten Spektralbereich (Maxima näher
beieinanderverkleinert Grünlücke)
 fehlt bei vielen Algen

Carotinoide (Carotine und Xanthophylle)

 absorbieren im blaugrünen Spektralbereich (Grünlücke)
 20-50% der absorbierten Energie übertragen
 schützen Chlorophyll vor oxidativer Zerstörung

Phycobiliproteine

 absorbieren im grünen und gelben Bereich (Wassertiefe)
 Farbstoffe, die an Proteine gebunden sind
 bei Rot- und Blaualgen

Grünlücke: Bereich zwischen 490 und 620nm im Absorptionsspektrum von Chlorophyll a, wo kaum
Strahlung absorbiert wird. Wird durch das Zusammenspiel mit Hilfspigmenten, die andere
Lichtspektren absorbieren, geschlossen.

Absorptionsspektrum: Wellenlängenbereich, in dem ein einzelnes Pigment absorbiert

Wirkungsspektrum: Wellenlängenbereich, in dem alle Pigmente im Zusammenspiel absorbieren

Absorption des Lichtes

 Licht wird von Pigmenten der Chloroplaste absorbiert
 Aufnahme von Licht = Aufnahme von Lichtquanten
 allg.: beim Zusammentreffen von elektromagnetischer Strahlung und einem Atom kann ein
Elektron von einem Energieniveau auf ein höheres gehoben werden (angeregt)