Biologie Semester 1 Zusammenfassung

Questions and Answers

Was passiert, wenn O2 anstelle von CO2 an RuBisCO gebunden wird?

Es wird keine Reaktion ausgelöst.

Es entstehen zwei Phosphoglycolat-Moleküle.

Es entsteht eine höhere Photosyntheseleistung.

Es entsteht nur 3-Phosphoglycerat. (correct)

Die Photorespiration ist ein effizienter Prozess für die Photosynthese.

False

Was sind Carboxysomen und wo finden sie sich?

Carboxysomen sind Proteinbehälter in Bakterien, die dicht gepackte RuBisCO-Moleküle und Kohlenstoff-Anhydrase enthalten.

Die Reaktion von Kohlenstoff-Anhydrase beschleunigt das Gleichgewicht in Richtung _____ .

Rechts Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihren Beschreibungen zu:

RuBisCO = Ein Enzym, das CO2 fixiert Photorespiration = Verschwendung von photosynthetischer Energie Kohlenstoff-Anhydrase = Beschleunigt die Umwandlung von CO2 3-Phosphoglycerat = Ein Produkt der RuBisCO-Reaktion mit O2 Signup and view all the answers

Welche der folgenden Hypothesen erklärt, warum RuBisCO nicht selektiver für CO2 ist?

Die Erde hatte vor dem GOE weniger O2. Signup and view all the answers

Insgesamt sind 5 Kreisläufe zur CO2 Fixierung bekannt.

False Signup and view all the answers

Wie viel Prozent der photosynthetischen Energie wird durch die Photorespiration verschwendet?

25-30% Signup and view all the answers

Was ist das Hauptmaterial, das die Nitrogenase benötigt, um die Dreifachbindung von N2 aufzubrechen?

ATP Signup and view all the answers

Die Nitrogenase besteht aus einem einzigen Protein.

False Signup and view all the answers

Nennen Sie einen wichtigen Organismus, der Stickstoff fixieren kann.

Cyanobakterien Signup and view all the answers

___ fixierende Bakterien kolonisieren Wurzelzellen von Hülsenfrüchten.

Rhizobien Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Organismen ihren Eigenschaften zu:

Cyanobakterien = Fixieren Stickstoff im Ozean Azotobakterien = Erhöhen Wasserversorgung von Pflanzen Termiten = Darm-Symbionten für Stickstofffixierung Rhizobien = Kolonisieren Wurzeln von Hülsenfrüchten Signup and view all the answers

Welches Element wird im reaktiven Zentrum der Nitrogenase gefunden?

Kohlestoff Signup and view all the answers

Leghemoglobin wird in Pflanzen produziert, um die Sauerstoffkonzentration in den Knollen zu erhöhen.

False Signup and view all the answers

Was sind die zwei irreversiblen Schritte in der Glykolyse, die Unterschiede in der Biochemie aufweisen?

Fruktose-1,6-bisphosphat zu Glycerinaldehyd-3-phosphat und Phosphoenolpyruvat zu Pyruvat Signup and view all the answers

Welches Molekül wird hauptsächlich durch den Pentose Phosphat Weg bereitgestellt?

NADPH Signup and view all the answers

Die Fettsäure Biosynthese ist die Rückreaktion der Fettsäure Oxidation.

False Signup and view all the answers

Nenne ein wichtiges Enzym, das bei der Fettsäure Biosynthese beteiligt ist.

Fettsäure Synthase Signup and view all the answers

Die __________ liefert die Energie für die Fettsäure Kettenverlängerung durch Kopplung mit Dekarboxylation.

Decarboxylation Signup and view all the answers

Ordne die Prozesse ihren entsprechenden Metabolismus zu:

Fettsäure Biosynthese = Anabolismus Fettsäure Oxidation = Katabolismus Signup and view all the answers

Welche Funktion haben Fettsäuren in der Zelle?

Baustoff für Membranen Signup and view all the answers

Die Fettsäure Synthase in Bakterien ist ähnlich komplex wie in Tieren.

False Signup and view all the answers

Was ist ein Unterschied zwischen der Fettsäure Biosynthese und der Fettsäure Oxidation?

Zwischenprodukte sind enzymgebunden. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Prozesse sind wichtige Kohlenstoffumwandlungsprozesse?

Atmung Signup and view all the answers

CO2 ist das am schnellsten transferierte Kohlenstoffreservoir in der Atmosphäre.

True Signup and view all the answers

Nennen Sie zwei Gruppen von Organismen, die Photosynthese betreiben.

Pflanzen und Bakterien Signup and view all the answers

N2 macht etwa _______ % unserer Atmosphäre aus.

70 Signup and view all the answers

Ordnen Sie die Stickstoffumwandlungsprozesse den richtigen Beschreibungen zu:

Nitrifikation = Umwandlung von Ammonium zu Nitrat Denitrifikation = Reduktion von Nitrat zu N2 Anammox = Anaerobe Oxidation von Ammonium Stickstofffixierung = Umwandlung von N2 zu biologisch nutzbarem Stickstoff Signup and view all the answers

Was führt zur Erhöhung von Treibhausgasen wie CO2 und CH4?

Menschengemachte Aktivitäten Signup and view all the answers

Methanhydrate bilden sich bei hohen Temperaturen und niedrigem Druck.

False Signup and view all the answers

Welche Prozesse gehören zur Stickstoffumsetzung?

Nitrifikation, Denitrifikation, Anammox, Stickstofffixierung Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen über Aminosäuren ist korrekt?

Einige Aminosäuren dienen als Vorläufer für andere Aminosäuren. Signup and view all the answers

Blattläuse haben eine stickstoffreiche Ernährung.

False Signup and view all the answers

Was sind Bakteriome?

Organe, in denen Bakterien leben und aus Bakteriozyten bestehen. Signup and view all the answers

Die Biosynthese der Nucleobasen beginnt mit __________ und zwei Aminosäuren.

Ribose 5-Phosphat Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe den passenden Beschreibungen zu:

Glycin = Eine Aminosäure, die zur Synthese von Nucleobasen benötigt wird. Ribonukleinsäure = Vorläufer der Desoxyribonukleinsäure. Ribonukleotid Reduktase = Das Enzym, das Sauerstoffatome entfernt. Blattläuse = Insekten mit stickstoffarmer Ernährung, die sie durch Symbionten ausgleichen. Signup and view all the answers

Welche Hypothese beschreibt die Entwicklung von RNA zu DNA?

RNA-Welt-Hypothese Signup and view all the answers

Aminosäuren können nur aus ein oder zwei zentralen Zwischenprodukten synthetisiert werden.

False Signup and view all the answers

Wie wird das blau eingefärbte Sauerstoffatom in Ribosen entfernt?

Durch komplexe Enzyme wie Ribonukleotid Reduktase. Signup and view all the answers

Welche der folgenden Kohlenstoffumwandlungsprozesse sind wichtig?

Photosynthese Signup and view all the answers

Methanhydrate entstehen unter hohen Druck- und Temperaturbedingungen.

False Signup and view all the answers

Nenne einen der vier wichtigen Stickstoffumwandlungsprozesse.

Nitrifikation Signup and view all the answers

N2 macht ca. _______ % unserer Atmosphäre aus.

70 Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Kohlenstoff- und Stickstoffumwandlungsprozesse den richtigen Beschreibungen zu:

Nitrifikation = Umwandlung von Ammonium zu Nitrat Denitrifikation = Reduktion von Nitrat zu N2 Photosynthese = Umwandlung von CO2 in organischen Kohlenstoff Stickstofffixierung = Umwandlung von N2 in bioverfügbaren Stickstoff Signup and view all the answers

Was ist die größte Quelle für CO2 in der Atmosphäre?

Mikrobielle Zersetzung Signup and view all the answers

CO2 wird durch Photosynthese aus der Atmosphäre entfernt.

True Signup and view all the answers

Wie nennt man die Reaktion, bei der CO2 und H2O in organischen Kohlenstoff umgesetzt werden?

Photosynthese Signup and view all the answers

Welche der folgenden Organismen gehen symbiotische Beziehungen ein?

Alle oben genannten Optionen Signup and view all the answers

Die Nitrogenase ist nur in Pflanzen vorhanden.

False Signup and view all the answers

Was ist der Hauptzweck der Enzyme, die bei der Stickstofffixierung beteiligt sind?

Um N2 in NH4+ umzuwandeln. Signup and view all the answers

Der ___________ ist ein irreversibler Schritt in der Glykolyse.

Übergang von Fructose 6-phosphat zu Fructose 1,6-Bisphosphat Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Prozesse ihren korrekten Beschreibungen zu:

Gluconeogenese = Umwandlung von GAP in Zelleigene Zucker Stickstofffixierung = Reduktion von N2 zu NH4+ Symbiose = Wechselbeziehung zwischen verschiedenen Organismen Photosynthese = Umwandlung von Licht in chemische Energie Signup and view all the answers

Welche Energiequelle nutzen photolithotrophe Organismen zur Kohlenstofffixierung?

Lichtenergie Signup and view all the answers

Die Reaktion von N2 zu NH4+ ist endergonisch und benötigt wenig Aktivierungsenergie.

False Signup and view all the answers

Nenne ein Beispiel für eine Symbiose zwischen einem Pilz und einem photosynthetischen Organismus.

Flechten Signup and view all the answers

Welche der folgenden Aussagen beschreibt den Hauptunterschied zwischen Katabolismus und Anabolismus?

Katabolismus stellt Reduktionsäquivalente her, Anabolismus benötigt sie. Signup and view all the answers

Die Gluconeogenese ist der umgekehrte Weg der Glykolyse.

True Signup and view all the answers

Nennen Sie das Hauptziel der Anaplerose.

Ergänzung aufgebrauchter Metaboliten. Signup and view all the answers

Der _______ Zyklus gibt es sowohl im Katabolismus als auch im Anabolismus.

TCA Signup and view all the answers

Ordnen Sie die folgenden Begriffe ihren Beschreibungen zu:

Gluconeogenese = Produktion von Glukose aus Nicht-Kohlenhydraten TCA Zyklus = Zentraler Stoffwechselweg zur Energiegewinnung Katabolismus = Abbau von Biomolekülen Anabolismus = Aufbau von Biomolekülen Signup and view all the answers

Welche Aussage über den Glyoxylatzyklus ist korrekt?

Er überspringt die CO2-abgebenden Reaktionen des TCA Zyklus. Signup and view all the answers

Alle Spezies können den Glyoxylatzyklus durchführen.

False Signup and view all the answers

Was ist das Ziel des Pentose Phosphat Weges?

Produktion von NADPH und Ribose-5-Phosphat. Signup and view all the answers

Was ist der Hauptbestandteil der Nitrogenase, der ATP verwendet?

Fe Protein und MoFe Protein Signup and view all the answers

Leghemoglobin erhöht die Sauerstoffkonzentration in den Knollen.

False Signup and view all the answers

Nenne einen Organismus, der in Symbiose mit Pflanzen arbeitet, um Wasser aufzunehmen.

Azotobakterien Signup and view all the answers

Cyanobakterien fixieren fast _______ % des globalen Ozean Stickstoffs.

50 Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Organismen ihrer Rolle in der Stickstofffixierung zu:

Cyanobakterien = Fixierung von Stickstoff im Ozean Azotobakterien = Symbiose mit Pflanzen Rhizobia = Kolonisation von Wurzelzellen Termiten = Stickstofffixierende Darmbakterien Signup and view all the answers

Welcher Bestandteil der Nitrogenase ist für die Bindung von Sauerstoff sensitiv?

M Cluster Signup and view all the answers

Was ist das Hauptprodukt, wenn O2 an RuBisCO gebunden wird?

3-Phosphoglycerat Signup and view all the answers

Azotobakterien sind in der Lage, Stickstoff in der Atmosphäre zu fixieren, ohne mit Pflanzen in Symbiose zu stehen.

True Signup and view all the answers

Was wird für die Herstellung von ATP benötigt, obwohl die Nitrogenase sauerstoffsensitiv ist?

Sauerstoff Signup and view all the answers

Die Photorespiration verbessert die Effizienz der Photosynthese.

False Signup and view all the answers

Nenne einen Hauptfaktor, der die selektive Bindung von RuBisCO an CO2 einschränkt.

der geringe CO2-Gehalt vor dem GOE Signup and view all the answers

Kohlenstoff-Anhydrase beschleunigt die Reaktion von freiem CO2 und Formen von _______.

Kohlenstoff Signup and view all the answers

Ordne die folgenden Begriffe ihren Funktionen zu:

RuBisCO = Bindet CO2 und O2 Carboxysomen = Erhöhen die CO2-Konzentration Kohlenstoff-Anhydrase = Beschleunigt das Gleichgewicht Phosphoglycolat = Giftige Nebenprodukt der Photorespiration Signup and view all the answers

Wie viel Prozent der photosynthetischen Energie wird durch die Photorespiration verschwendet?

25-30% Signup and view all the answers

Carboxysomen sind Protein Container, die RuBisCO nicht enthalten.

False Signup and view all the answers

Welche Reaktion ist für die toxischen Eigenschaften von Phosphoglycolat verantwortlich?

Die Photorespiration Signup and view all the answers

Study Notes

Photorespiration

O2 kann an das aktive Zentrum von RuBisCO binden, was zu einer wenig effizienten Reaktion führt.
Bei Bindung von O2 entsteht nur 3-Phosphoglycerat und giftiges Phosphoglycolat, was 25-30% der photosynthetischen Energie verschwendet.
RuBisCO war historisch weniger selektiv für CO2, da vor dem Great Oxidation Event (GOE) weniger O2 in der Atmosphäre war.
Um die Effizienz zu steigern, wird eine hohe Konzentration von RuBisCO benötigt.
Bakterien bilden Carboxysome, die stark gepackte RuBisCO-Moleküle und Carbonhydrase enthalten, um CO2-Konzentrationen zu erhöhen.

Kohlenstoffanhydrase

Kohlenstoffanhydrase beschleunigt die Gleichgewichtreaktion von CO2, um die Verfügbarkeit für RuBisCO zu erhöhen.
Es existieren 7 bekannte Kohlenstofffixierungskreisläufe, einschließlich des Calvin-Benson-Zyklus (CBB).

Stickstofffixierung

Cyanobakterien, wie Trichodesmium, fixieren etwa 50% des Stickstoffs im globalen Ozean.
Azotobakterien verbessern die Wasseraufnahme von Pflanzen durch Symbiose.
Rhizobien kolonisieren Wurzelzellen von Hülsenfrüchten, wo sie Stickstoff fixieren.
Nitrogenase ist sauerstoffsensitiv, daher produziert die Pflanze Leghemoglobin, um O2 in Wurzelknöllen zu reduzieren.

Katabolismus vs. Anabolismus

Katabolismus umfasst irreversible Schritte in der Glykolyse, die bei der Gluconeogenese überwunden werden müssen.
NADPH wird benötigt für die Synthese von reduzierten Fettsäuren, hauptsächlich bereitgestellt durch den Pentose-Phosphat-Weg.
Fettsäuren dienen als Baustoff für Membranen, Energiespeicher und haben zusätzliche Funktionen.

Fettsäurebiosynthese

Fettsäurebiosynthese nutzt Fettsäure-Synthase (FAS), die sich zwischen Organismen unterscheidet.
Die Biosynthese ist nicht einfach die Umkehrung der Fettsäureoxidation und beinhaltet enzymgebundene Zwischenprodukte.
Exergone Fettsäurekette verlängert sich durch Kopplung mit Dekarboxylation.

Aminosäurebiosynthese

Mehrere Verzweigungspunkte stehen zur Verfügung, um Vorläufer für Aminosäuren zu generieren.
Einige Aminosäuren können aus Zentralzwischenprodukten synthetisiert werden.

Symbiose von Bakterien

Saftsaugende Insekten, wie Blattläuse, haben eine stickstoffarme Ernährung und leben in symbiotischer Beziehung mit nicht überlebensfähigen Bakterien, die essentielle Aminosäuren liefern.

Nukleotid-Biosynthese und RNA-Welt-Hypothese

Nukleobasen werden aus Ribose 5-Phosphat und Aminosäuren synthetisiert.
RNA könnte als Vorläufer der DNA fungiert haben, da es bei der Synthese von Desoxyribonukleinsäuren fungiert.

Biogeochemischer Kreislauf

Kohlenstoff- und Stickstoffkreisläufe sind essenziell: Atmung, Photosynthese, Nitrifikation, Denitrifikation, Anammox und Stickstofffixierung.
CO2 wird schnell durch photosynthetische Organismen fixiert und in organische Formen umgewandelt.
Anthropogene Aktivitäten und mikrobielle Zersetzung tragen zur CO2-Freisetzung bei, was zur globalen Erwärmung führt.
Bei Stickstoff machen N2-Formen ca. 70% der Atmosphäre aus, die nur durch einige Prokaryoten fixiert werden können.

Photorespiration

O2 kann an das aktive Zentrum von RuBisCO binden und verursacht ineffiziente Reaktionen.
Bei Bindung von O2 entsteht 3-Phosphoglycerat und das giftige Phosphoglycolat.
Photorespiration verbraucht 25-30% der photosynthetischen Energie von Pflanzen.
RuBisCO entwickelte sich in einer Zeit mit niedriger O2-Konzentration und ist daher nicht selektiv für CO2.
Bakterien bilden Carboxysome zur Erhöhung der CO2-Konzentration durch dichte RuBisCO-Anhäufung und Kohlenstoffanhydrase.

Kohlenstoff Anhydrase

Führt zu einem Gleichgewicht zwischen freiem CO2 und anderen Kohlenstoffformen.
Erhöht die Verfügbarkeit von CO2 für RuBisCO.
Beschleunigt die Gleichgewichtreaktion in Richtung höherer CO2-Konzentration.

Symbiose basierend auf CO2-Fixierung

Heterotrophe und photolithotrophe Bakterien arbeiten synergistisch.
Flechten bestehen aus Pilzen und photosynthetischen Organismen (z.B. Algen).
Korallen leben in Symbiose mit Dinoflagellaten.
Seeschnecken nutzen Chloroplasten aus ihrer Nahrung zur Photosynthese.
Beispiel für Endosymbiose: Cyanobakterien in Eukaryoten.

Kohlenstofffixierung: Gluconeogenese

Umgekehrte Glykolyse zur Umwandlung von GAP in Zuckermoleküle.
Wichtiger irreversibler Schritt: Fructose 6-phosphat zu Fructose 1,6-Bisphosphat, katalysiert durch Fructose-1,6-Bisphosphatase.

Stickstoff Fixierung

Produzenten von NH4+ aus N2, unter Verwendung von Nitrogenase.
N2 ist stabil und benötigt hohe Aktivierungsenergie zur Reaktion.
Nitrogenase hat zwei Einheiten: Fe-Protein und MoFe-Protein, und nutzt ATP zur Reduktion von N2.

Wichtige Organismen der Stickstofffixierung

Cyanobakterien wie Trichodesmium fixieren fast 50% des marinen Stickstoffs.
Azotobakterien verbessern Wasseraufnahme durch die Bildung von Wurzelknollen.
Rhizobien kolonisieren Wurzelzellen von Hülsenfrüchten.
Stickstoff fixierende Symbionten leben in Termiten und Kakerlaken.

Unterschied zwischen Katabolismus und Anabolismus

Katabolismus erzeugt Energie und Reduktionsäquivalente, Anabolismus benötigt diese.
Katabolismus hat irreversible Schritte, Anabolismus brot die Gluconeogenese.
TCA-Zyklus wird in beiden Prozessen genutzt, viele Zwischenprodukte sind identisch.

Glyoxylatzyklus und Anaplerose

Glyoxylatzyklus überspringt CO2-abelassende Reaktionen und ist für ca. 30% der Arten möglich.
Anaplerose ergänzt verbrauchte Metaboliten zur Aufrechterhaltung der Reaktionswege im TCA-Zyklus.

Gluconeogenese und Pentosephosphatweg

Gluconeogenese beginnt mit Pyruvat und produziert Zucker.
Der Pentosephosphatweg ist entscheidend für die Bereitstellung von NADPH und Ribose.

Kohlenstoffzyklus

Umfasst Atmung und Photosynthese, wobei 95% des Kohlenstoffs im Erdreich unfixiert ist.
CO2 wird durch Photosynthese in organische Formen umgewandelt.
CO2 und CH4 sind Treibhausgase, deren erhöhte Konzentration globale Erwärmung verursacht.

Stickstoffzyklus

Wichtige Prozesse: Nitrifikation, Denitrifikation, Anammox und Stickstofffixierung.
N2 ist die stabilste Stickstoffform und macht 70% der Atmosphäre aus.
Nur wenige Prokaryoten können N2 durch energieintensive Prozesse fixieren.

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Description

In diesem Quiz geht es um die Photorespiration und die Rolle von O2 und CO2 in der Photosynthese. Du lernst, wie die Bindung von O2 an RuBisCO zu einer ineffizienten Reaktion führt und welche Auswirkungen das auf die Pflanzen hat. Teste dein Wissen über die grundlegenden biologischen Prozesse und ihre Bedeutung für das Pflanzenwachstum.