Referat Photosynthese

Photosynthese

grüne Pflanze baut aus H O und CO2 Kohlenhydrate auf, scheidet dabei O2 aus, Licht ist notwendig: daher Photosynthese

heterotrophe Organismen m ssen energiereiche, organische Stoffe aus ihrer Umgebung aufnehmen um diese dann umsetzen zu k nnen in der unbelebten Umgebung der Lebewesen keine solchen Stoffe vorhanden, daher:

autotrophe Organismen , die zur Synthese organischer Verbindungen fähig sind (grüne Pflanzen)

Pflanzen erzeugen aus energiearmen, anorganischen Verbindungen Kohlenstoffdioxid und Wasser, durch Absorption von Sonnenstrahlung energiereiche Kohlenhydrate = Photosynthese.

In der Biomasse: - 0 Mrd. t Kohlenstoff durch Photosynthese fixiert worden

Fixierung eines Kohlenstoffatoms: 1 oder mehrere Tage

1 oder mehrere Jahre in Bl ttern)

mehrere hundert Jahre (in Holz)

Durch Zersetzung wird das organ. Material zu Humus und dann zu anorg. Materie CO2 wieder in die Atmosphäre 3 Vol. ) Atmosph re mit Biosphäre: ständer Kohlenstoffaustausch Kreislauf)

Energiefluß: Durch die Photosynthese flie t st ndig Energie in die Biosph re ein, die als chem. Energie gebunden und dann wieder frei gesetzt wird: kein

Kreislauf

Lichtenergie

6 CO2 + 2 H O C6 H 2 O6 + 6 H O + 6 O2

Chlorophyll

CO2 und H O anorganisch, C H O6 organisch

CO2 und H2O: energiearm, Zucker: energiereich

Zucker verbrennt mit O2 und CO2 zu Wasser unter Freisetzung von Wärme.

Lichtenergie wird in den Pflanzen in chemische Energie umgewandelt und in den Pflanzen gespeichert. pro Mol erzeugter Glucose werden 5 kJ Energie verbraucht!

Faktoren

Kohlenstoffdioxid: Kohlenstoffquelle f r Landpflanzen: CO2 in der Atmosph re

Kohlenstoffquelle f r Wasserpflanzen: CO2 im Wasser

CO2 in der Atmosph re: Ausgleich durch Atmung aller Lebewesen

CO2 Gehalt der Luft: 3 Vol - : unter dem Optimum: Faktor, der am weitesten im Minimum liegt begrenzender Faktor der Photosynthese)

Erh hung der CO -Konzentration: erh hte Photosyntheseleistung

CO Konzentration > Vol - schädigend f r manche Pflanzen

CO2 Gehalt am h chsten dicht über dem Boden aufgrund der Atmung der Bodenorganismen

Lichtenergie

Photosynthese prim r von der Lichtintensität abhängig.

Photos. steigt proportional zur Beleuchtungsstärke an, bis die Photosynthese einen konstanten Wert erreicht: Lichts ttigungspunkt. Zu hohe Lichtintensit t: Absinken der Photosyntheseleistung

geringe Lichtintensität: CO -Aufnahme durch die Photosynthese kleiner als die CO -Abgabe infolge der Atmung. h here Lichtintensität: CO -Aufnahme erreicht bald den Wert der CO -Abgabe: Lichtkompensationspunkt Oberhalb des Lichtkompensationspunktes: realer Stoffgewinn: apparente Photosynthese

Photosynthese besteht aus 2 Teilen: Lichtreaktion (lichtabhängig, aber temperaturunabh ngig)

Dunkelreaktion umgekehrt)

Die in der Lichtreaktion gebildeten Stoffe sind f r die Dunkelreaktion notwendig geringe Lichtintensität: wenig Stoffe in der Lichtreaktion gebildet und werden schon bei geringen Temperaturen in der Dunkelreaktion umgesetzt.

Erh ht sich dann die Temperatur: keine Stoffe f r Dunkelreaktion zur Verf gung: Photosyntheserate erh ht sich nicht.

Hohe Lichtintensität: Lichtreaktion produziert genügend Stoffe f r die Dunkelreaktion: Stoffumsatz steigt mit zunehmender Temperatur bis die beteiligten Enzyme wegen zu hoher Temperatur unwirksam werden.

In den Lichtreaktionen: Chlorophyllmoleküle durch Lichtenergie angeregt, d.h. werden energiereicher. Angeregte Chlorophyllmoleküle k nnen Elektronen über bertr gerstoffe an die Substanz NADP+ abgeben. NADP+ wird dann durch die Aufnahme von 2 Elektronen reduziert und bindet ein H+ zu NADPH.

Chlorophyllmoleküle holen sich die Elektronen wieder zur ck, dabei werden Wassermoleküle gespalten und O2 frei gesetzt: Elektronentransportkette

Energie in den Chlorophyllmolekülen dient zur Bildung von ATP

In der Kette von Dunkelreaktionen wird aus dem CO2 und dem H des NADPH Zucker, Energie dazu liefert das bei den Lichtreaktionen gebildete ATP.

Temperatur

Unterhalb des Temperaturminimums °C) keine Photosynthese zwischen ° und °C: Temperaturoptimum: maximale Leistung Oberhalb des Temperaturmaximums: keine Photosynthese.

Wintergrüne Pflanzen k nnen auch unter C Photosynthese betreiben, tropische Pflanzen: Temperaturoptimum bei - C

Temperaturwirkung bei Schwachlicht: gering

Temperaturwirkung bei Starklicht: Photosyntheseleistung steigt mit zunehmender Temperatur

Wasser

geringer Verbrauch bei der Photosynthese

wirkt über die Spalt ffnungsbewegung indirekt auf die Photosyn. ein.

Sättigungskurven: steigen mit Zunahme des Faktors, ist das Optimum erreicht: horizontaler Verlauf

Optimumskurven: fallen nach dem Maximum steil ab

Gesetz des Minimums: bei bestimmter Lichtintensität und gleichbleibender Temperatur: Erh hung des CO -Angebots: Steigung der Photosynthese

CO2: begrenzender Faktor.

grüne Blätter:

Photosynthese, da Chlorophyll

senkrecht zum Sonnenlicht, flächenhafte Ausbildung: intensive Nutzung des Sonnenlichts

gro e Blattoberfläche: Gasaustausch mit der Atmosphäre

Blatthaut (Epidermis): Chloroplastenfrei

überzogen mit wachsartigem H utchen: Cuticula

Assimilationsgewebe des Blattinnern: Mesophyll: in 2 Schichten aufgeteilt:

zur oberfläche senkrecht: zylindrische Zellen: Palisadengewebe

Im Plasma des Palisandengewebes: viele Chloroplasten.

Da das Palisadengewebe am meisten Licht empfängt, findet dort vor allem die Photosynthese statt.

unter dem Palisadengewebe: Schwammgewebe: unregelmäßig geformte Zellen: weniger Chloroplasten als die Pal zellen.

Luftr ume zwischen den Zellen: Interzellularensystem. Im Schwammgewebe: Gasaustausch zw. Zellen und der Luft in den

Interzellularen.

In der Epidermis der Blattunterseite: Poren: Spalt ffnungen: dienen dem Gaswechsel zw. dem Interzellularensystem und der umgebenden Luft

Jede Spalt ffnung: 2 bohnenf rmige Schlie zellen.

Spalt kann sich durch Turgoränderungen der Schlie zellen ffnen und schlie en. Leitbündel in den Blattadern: Zufuhr von Wasser und Salzen. Abfuhr von Produkten der Photosynthese.

Sonnen- und Schattenpflanzen

Sonnenpflanzen: Im Starklicht photosynt. wirksamer als Schattenpfl. Schattenpflanzen: Stoffwechselbilanz im Schwachlicht h her

Lichtkompensationspunkt wird bei Schattenpflanzen schneller erreicht als bei Sonnenpflanzen. Sonnenpflanzen: gr ere Substanzgewinne bei der Photosynthese

Chloroplasten: verschiedene Gestalt: -8 m

nicht gleichmäßig grün: in der hellgrünen Grundsubstanz sind dunkelgrüne Grana ( - m) eingelagert. Nach mehrstündiger Belichtung der Chloroplasten: Stärke Körnchen als Produkt der Photosyn. erkennbar.

Chloroplasten durch Doppelmembran vom Cytoplasma außen getrennt. Grundsubstanz innen: Stroma, darin parallele Membranen

Je 2 Membranen geh ren zusammen, Hohlraum dazwischen: System: Thylakoid

Stapeln sich die Thylakoide an manchen Stellen, werden sie dort als Granathylakoide bezeichnet, da sie das sind, was dunkelgr n unter dem Mikroskop erscheint.

Thylakoide im Stroma: Stromathylakoide

Granathylakoide und Stromathy. zusammen: Lamellensystem

n = Wellenlänge

blaues Licht ist kurzwellig: 400nm: gr ere Reibung = mehr Energie (Lichtwellen sto en fter aneinander, thermische Energie entsteht. Definition von Licht: Licht ist der Bereich, der elektromagnetischen Strahlung der Sonne, den wir Menschen sehen k nnen.

_{= R ntgenstrahlen, Veränderungen am Atomkern, davon : Gammastrahlen}

= UV-Licht, Veränderungen der Elektronenverteilung in Molekülen bis 400nm: violett

bis 500nm: dunkelblau, hellblau

bis 600nm: dunkelgrün, hellgrün, gelb bis 700nm: orange, hellrot, dunkelrot

: Veränderungen der thermischen Energie von Molek len, Vibrationen, Rotationen

: Radiowellen, Veränderungen des magnetischen Moments

In der Sonne vollziehen sich ständig Kernfusionsvorgänge

Bei Treffen eines Lichtstrahls auf ein Atom, wandert das Elektron auf die äußerste Schale, die energiereicher ist, umgekehrter Vorgang: Flowestenz

Bei der Atmung werden Kohlenhydrate in CO2 und Wasser gespalten

Pflanzen und Tiere brauchen Energie zum Wachstum, zur Bewegung, zum W rmeerhalt, zum Aufbau von Konzentrations Gef llen, zum Stofftransport, Zellteilung, Zellwachstum, Muskelkontraktion, Immunsystem.

Sauerstoff Aufnahme, Kohlendioxid-Abgabe: Atmung

CO2 Aufnahme, O -Abgabe: Photosynthese

Pflanze (Aufbau org. Stoffe durch die Photosynthese)

CO2 O2 Tier, Pflanze ohne Licht (Abbau organischer Stoffe

bei der Atmung)