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10. Vorlesung
Allgemeine Pflanzenwissenschaften II
Universität Bayreuth
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PfWiText Vorschau
Pflanzlicher Stoûwechsel
" Pigmente sind in Lichtsammelkomplexen (LHC) angeordnet " Geometrie der Pigmentanordnung entscheiden für Eûektivität Photosynthese " Viele Chlorophyllmoleküle sammeln Lichtenergie ein. Wie kommt diese Energie an Reaktionszentrum an? " Stichwort: Excitonen-Transfer (Exciton = Quant Anregungsenergie) " Bei ausreichender Nähe & richtiger Orientierung kann Anregungsenergie von Pigmentmolekül zu Pigmentmolekül übertragen werden
Lichtsammlung & Anpassung
" Rotalgen besitzen zusätzliche Pigmente & investieren viel in Lichtsammelkomplexe, um auch schwaches grünes Licht nutzen zu können
Photosynthese
- Lichtabsorption
- Energiekonversion: Strahlungsenergie in chemische Energie
- Erzeugung der energiereichen Verbindungen
- Synthesestoûwechsel, d. Nutzung der energiereichen Verbindungen
2. Energiekonversion: Strahlungsenergie in chemische Energie
" Nettoreaktion —> Energie von Lichtquanten wird genutzt —> Ladungstrennung im Reaktionszentrum " Stößt eine Kette von Redoxreaktionen an & ermöglicht Umwandlung Lichtenergie in
chem. Energie
Redoxpotential
" Oxidation: Abgabe von Elektronen " Reduktion: Aufnahme von Elektronen " Oxidation & Reduktion laufen gekoppelt ab " Redoxpotential = Neigung Elektronen abzugeben o. zu behalten
Elektronentransport im Photosystem II
Überblick Photosystem II
Organisation der Photosysteme: das Z-Schema
" Energiediagramm, welches den Elektronentransport in den lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese der Pflanzen und Cyanobakterien zeigt. " 2 Photosysteme: red drop & enhancement eûect (Emerson-Eûekt) " Red drop -_> Minderung der Quantenausbeute (Menge des gebildeten Produkts) der Photosynthese bei Bestrahlung durch Licht im dunkelroten Bereich " Emerson-Eûekt —> wechselseitige Steigerung der Quantenausbeute in der Photosynthese durch Licht " Beide zusammen sind Beweis für zwei Photosysteme
3. Erzeugung der energiereichen Verbindungen
" PSII (Photosystem II) oxidiert H¢ O " Protonen werden im Lumen (Hohlraum Leitzelle) frei " Elektronen werden auf Plastoquinon (chem. Verbindung) übertragen —> wird reduzieren
Photophosphorylierung
" ATP-Synthase produziert ATP unter Nutzung der pmf " Protonen strömen vom Lumen zurück zum Stroma
F- und CF-ATP-Synthasen sind molekulare Maschinen
" Aktuelles Modell: " F- und CF-ATP-Synthasen kommen in Chloroplasten & in Mitochondrien vor " Synthetisieren ATP aus ADP & Pi mit Protonengradienten " Untereinheit y ist Drehachse -_> Kopf (CF¡) besteht aus 3³- und 3 ́-Untereinheiten — > letztere synthetisieren ATP " Drehung der μ-Untereinheit verändert Konfirmation der 3 Bindungsstellen —> Aûnität für ADP + Pi & ATP verändern sich
Thylakoidenreaktionen im Überblick
- Lichtabsorption
- Energiekonversion —> Strahlungsenergie in chem. Energie
- Erzeugung der energiereichen Verbindungen
- Synthesestoûwechsel —> Nutzung der energiereichen Verbindung
Erste Reaktion der C3-Photosynthese
" Entstehende C6-Verbindung ist instabil & zerfällt in 2 Moleküle 3-Phosphoglycerat " Katalysiert durch Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase/Oxygenese (RubisCO)
Calvin Zyklus
" Unterschiedenen werden: " Carboxylierende Phase " Reduzierende Phase " Regenerierende Phase " 6 CO¢ + 6 RibusCO + 12 NADPH + 12 H+ + 18 ATP —> C¦H¡¢O¦ + 12 NADP+ + 18 ADP + 18 Pi + 6 H¢O
Die reduzierende Phase
" 12 ATP & 12 NADPH pro Molekül Glucose in reduzierender Phase verbraucht " Bei 6 Carboxylierungen entstehen aus 6 Molekülen RibusCO 12 Triosephosphate " 10 dieser Triosephosphate dienen Regenerierung von 6 Molekülen RibusCO " 2 Triosephosphate repräsentieren den Nettogewinn
Regenerierende Phase
" Aus 10 Triosephosphate werden 6 C5-Verbindungen gebildet " Phosphorylierung von RibusCO erfordert noch einmal ATP " Gesamtbilanz: 12 Mol NADPH & 18 Mol ATP pro Mol Glucose " Fructose 6-phosphat kann zur Bildung von Stärke abgezweigt werden
Thylakoid-Reaktion Stroma-Reaktionen
Einige Prinzipien des Stoûwechsels
" Zahlreiche Reaktionen & Enzyme sind Teil mehrer Stoûwechselwege " Stoûwechselwege sind häufig zyklisch —> Substrat tritt in Zyklus ein, Produkt verlässt den Zyklus & größere Masse bleibt im Zyklus zurück " Stoûwechselwege sind oft kompartimentiert —> auf verschiedene Organellen verteilt
Photorespiration
" Pflanzliche Stoûwechsel sorgt für Möglichste Rückgewinnung des Kohlenstoûes. " Bei diesem Prozess wird netto Co¢ freigesetzt & O¢ verbraucht , was formal der Atmung entspricht
10. Vorlesung
Kurs: Allgemeine Pflanzenwissenschaften II
Universität: Universität Bayreuth
