1.2

Photosynthese Abhängigkeit von Faktoren

1.2.1
1.2.2
1.2.3

Einführung und Bedeutung
Nachweis der Sauerstoff- und Stärkebildung
Abhängigkeit von Licht, CO2 und Temperatur allgemein: Licht, CO2, Temperatur

1.3

Eigenschaften der Blattfarbstoffe

1.3.1
1.3.2
1.3.3

Licht und die Absorptionseigenschaften der Blattfarbstoffe
Herstellung und Chromatographie einer Rohchlorophylllösung
Feinstruktur der Chloroplasten (siehe Biokurs Klasse 11)

1.4

Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie

1.4.1
1.4.2

1.4.2.1
1.4.2.2

1.4.3
1.4.4
1.4.5
1.4.6

Lichtreaktion, Photolyse, Elektronentransport, Energietransformation,
Dunkelreaktion, Isotopenmarkierung, Calvinzyklus

Kohlenhydrate als Photosyntheseprodukte
Ablauf des Calvin-Zyklus

Zusammenfassung und Bedeutung der Photosynthese
Photorespiration, C4-Pflanzen, CAM-Pflanzen
Plasmolyse und Deplasmolyse (siehe Biokurs Klasse 11)
Moleküle der Photosynthese

1.5

Nutzung anderer Energiequellen zur C-Assimilation

1.5.1

Chemosynthese

Glossar Photosynthese

Biomoleküle in


Quellen zu 3D-Molekülanimationen Online

Biomoleküle

http://www.nyu.edu:80/pages/mathmol/library/life/life.html

Biochemie

http://colossus.chem.indiana.edu/supplement.html

Molekülanimationen

http://www.leeds.ac.uk/bionet/animation/mol_anim.htm

Molekül-Museum

http://topaz.kenyon.edu/depts/bmb/chime/gallery.htm

KH, Aminosäuren etc.

http://c4.cabrillo.cc.ca.us/

Index Biomoleküle:

http://www.umass.edu/microbio/rasmol/tutbymol.htm
http://www.umass.edu/microbio/rasmol/edsites.htm

Molekul-Daten für Chime:

http://www.umass.edu/microbio/rasmol/whereget.htm

Daten für Molekulargenetik

http://ndbserver.rutgers.edu/NDB/NDBATLAS/index.html

Enzym-Daten:

http://molbio.info.nih.gov/cgi-bin/pdb/doc/mrus/searching.html

Protein-Daten:

http://scop.mrc-lmb.cam.ac.uk/scop/data/scop.1.html

1.2 Photosynthese, Abhängigkeit von Faktoren  
1.2.1 Einführung und Bedeutung  

Erinnern wir uns, wovon sich Pflanzen ernähren:

Sie nehmen Wasser und Mineralstoffe mit der Wurzel auf. Seit dem späten 18. Jahrhundert hat man außerdem festgestellt, daß Pflanzen aus der Luft CO2 aufnehmen und Sauerstoff abgeben. Jeder weiß heute, daß Pflanzen zum Wachstum Licht brauchen. Das Wachstum wird andererseits durch niedrige Temperaturen gebremst, wie man im Winter bemerkt.

Damit haben wir schon alle Faktoren, von denen die Photosynthese abhängt:

  • Licht
  • Temperatur
  • Wasser
  • CO2
  • fruchtbarer Boden.

Die ersten beiden Faktoren sind physikalischer Natur, die restlichen betreffen chemische Stoffe. Bemerkenswert ist, daß sich Pflanzen nur von anorganischen Stoffen ernähren.

Das Brot, das wir essen kommt aus Getreidekörnern und enthält Stärke, ein organischer Stoff. Die Vitamine eines Gemüses sind ebenfalls organische Stoffe und aus dem Biokurs Klasse 11 wissen wir, das eine Zelle, also auch eine Pflanzenzelle Enzyme enthält (Proteine) und in der Zellmembran Fette enthalten sind, alles beide organische Stoffe.

Demzufolge muß es in der Pflanze Stoffwechselvorgänge geben, die aus anorganischen, fremden Stoffen organische, eigene Stoffe herstellen (synthetisieren).

Den Aufbau körpereigener Stoffe aus körperfremden nennt man

Assimilation.

Die wichtigste Assimilation ist die Kohlenstoffassimilation, da daraus alle organischen Stoffe bestehen.

Die Lebensweise, aus anorganischen Stoffen organische herzustellen
nennt man

autotrophe Assimilation.

Im Gegensatz dazu nennt man die Lebensweise der Tiere, die organische Nahrung benötigen, um körpereigene organische Substanz herzustellen: heterotroph.

Die autotrophe Assimilation benötigt z. B. Licht. Licht ist eine Energieform. Aus der Chemie wissen wir, daß chemische Vorgänge, die Energie benötigen endotherm oder besser endergonisch sind.

Es gibt in der Natur 2 Formen der autotrophen Assimilation:

Wird Licht als Energiequelle verwendet, spricht man von

Photosynthese (grüne Pflanzen, einige Bakterien, Blaualgen),

wird chemische Energie verwendet, nennt man sie

Chemosynthese (einige Bakterien).

Die Photosynthese ist eine der bedeutensten Reaktionen in der Natur und Voraussetzung für das Leben aller tierischen Organismen einschließlich des Menschen, da durch diesen Vorgang der Sauerstoff zum Atmen gebildet wird. Man schätzt, daß die Photosynthese vor ca. 3,5 x 109 Jahren "erfunden" wurde. Die Atmosphäre der damaligen Erde enthielt u. a. Methan, aber keinen Sauerstoff. Die gesamten 21% O2 der heutigen Luft sind durch Milliarden Jahre lange photosynthetische Aktivität entstanden. Dazu wurde die Energie der Sonne verwendet.

Die "grünen Lungen" der Erde sind nachfolgend zu sehen. Sie produzieren pro Jahr ca. 100 x 109 Tonnen O2.

Aus den bisherigen Betrachtungen kann man eine grobe Formel für den photosynthetischen Vorgang ableiten:

CO2 + H2O ------> organische Stoffe (Kohlenhydrate, Fette, Proteine u. a.) + O2.

Die Netto- Primärproduktion der aller Pflanzen hat die NASA 2002 durch verschiedene Satelliten gemessen ( Abb. 4).

Die Richtigkeit dieser Annahme läßt sich auch durch einige Experimente nachweisen.
 

 

Abb. 1

Abhängigkeit der
Photosynthese

 

Abb. 2

Assimilation

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 3

Satellitenaufnahme der
globalen Vegetation

(NASA)

 

 

 

 

 

 

 

 

Abb. 4

Netto Primärproduktion durch Photosynthese

 

Weiterführende Quellen:

Botanik:

http://www.uni-hamburg.de/~biologie/b_online/d00/inhalt.htm

Alles über die Photosynthese

http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/default.html

CAM-Pflanzen

http://www.eskimo.com/~robertc/madison/photo.htm

Cyanobakterien

http://www.ucmp.berkeley.edu/bacteria/cyanointro.html

Photosynthese

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/ps/psdir.html

Photosynthetisches Reaktionszentrum

http://photoscience.la.asu.edu/photosyn/education/antenna.html

Bacteriorhodopsin

http://anx12.bio.uci.edu/~hudel/br/index.html

Photosynthese

http://www.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookPS.html