Biologie: Zellatmung und Fotosynthese

Die Fotosynthese ist stark von äußeren Faktoren abhängig, wie z.B. Licht, Wasser, CO2-Gehalt und Temperatur.

Licht ist essentiell für die Fotosynthese. Die Intensität des Lichts beeinflusst die Geschwindigkeit der Fotosynthese.

Sonnenpflanzen benötigen hohe Lichtintensität für optimale Fotosynthese, während Schattenpflanzen schon bei geringer Lichtintensität gut wachsen.

Wasser ist ein wichtiger Ausgangsstoff für die Fotosynthese. Die Menge des verfügbaren Wassers beeinflusst die Geschwindigkeit der Fotosynthese.

CO2 ist ein lebensnotwendiger Bestandteil der Luft für die Fotosynthese. Die Konzentration von CO2 in der Luft beeinflusst die Geschwindigkeit der Fotosynthese.

Die Temperatur hat einen großen Einfluss auf die Fotosynthese. Es gibt ein enges Optimum, bei dem Pflanzen die maximale Fotosyntheseleistung erbringen.

Chlorophyll und andere Blattfarbstoffe absorbieren Lichtenergie, die für die Fotosynthese benötigt wird.

Die Endosymbiontentheorie erklärt die Entstehung von Eukaryoten durch die Aufnahme von Prokaryoten. Chloroplasten sind vermutlich aus Cyanobakterien entstanden, die von einer Urzelle aufgenommen wurden.

Radioaktive Substanzen, die am Stoffwechsel eines Organismus teilnehmen und dessen Prozesse nachverfolgbar machen.

Die Tracer-Methode wird eingesetzt, um den Ursprung des Sauerstoffs bei der Fotosynthese zu erforschen.

Die lichtabhängige Reaktion der Fotosynthese findet an der Thylakoidmembran der Grana statt.

Die lichtabhängige Reaktion erzeugt ATP und NADPH+H+ als Energie- und Reduktionsmittel für die lichtunabhängige Reaktion.

Die lichtabhängige Reaktion nutzt Lichtenergie, um Wassermoleküle zu spalten.

Die Elektronen aus der Fotolyse des Wassers füllen die Elektronenlücke im Fotosystem II, die durch Lichtanregung entstanden ist.

Protonen (H+) aus der Fotolyse des Wassers reduzieren NADP+ zu NADPH + H+.

Die lichtunabhängige Reaktion erzeugt Glucose aus Kohlenstoffdioxid mit Hilfe der Energie aus ATP und NADPH+H+.

Die Glykolyse ist der erste Schritt der Zellatmung, der im Zellplasma stattfindet. Dabei wird Glucose in zwei Moleküle Pyruvat umgewandelt und es wird ATP und NADH+H* gebildet.

Im Citratzyklus, der in der Matrix der Mitochondrien stattfindet, wird Pyruvat weiter abgebaut, wobei CO2 freigesetzt wird, und es entsteht ATP, NADH+H* und FADH2.

Die Atmungskette findet an der inneren Membran der Mitochondrien statt. Dabei werden Elektronen von NADH+H* und FADH2 übertragen, wodurch ein Protonengradient entsteht, der zur ATP-Synthese genutzt wird. Wasser wird als Nebenprodukt gebildet.

ATP ist die Hauptenergiequelle für Zellen und wird in der Zellatmung gebildet. Es besteht aus Adenosin und drei Phosphatgruppen.

Die Zellatmung ist ein Stoffwechselprozess, der Glucose in Energie (ATP) umwandelt. Sie besteht aus drei Schritten: Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette.

Die C4-Pflanzen fixieren CO2 zunächst mit der PEP-Carboxylase im Mesophyll und bilden dabei Malat. Das Malat wird dann in die Leitbündelscheide transportiert, wo es decarboxyliert wird. Das freigesetzte CO2 wird dann im Calvin-Zyklus fixiert.

Die PEP-Carboxylase hat eine höhere Affinität zu CO2 als die Rubisco und funktioniert auch bei höheren Temperaturen effizienter. Dies ermöglicht den C4-Pflanzen, bei höheren Temperaturen und niedrigeren CO2-Konzentrationen zu wachsen.

CAM-Pflanzen fixieren CO2 nachts, wenn die Stomata geöffnet sind, und speichern es in Form von Malat in den Vakuolen. Tagsüber, wenn die Stomata geschlossen sind, wird das gespeicherte CO2 freigesetzt und im Calvin-Zyklus fixiert.

CAM-Pflanzen sind an trockenen und heißen Standorten angepasst. Sie reduzieren den Wasserverlust, indem sie ihre Stomata nur nachts öffnen.

Chemosynthese ist der Prozess, bei dem bestimmte Bakterien anorganische Stoffe oxidieren, um Energie in Form von ATP zu gewinnen. Diese Energie wird dann zur Kohlenstoffdioxid-Fixierung und zum Aufbau organischer Verbindungen verwendet.

Chemosynthese ist ein unabhängiger Stoffwechselweg von der Photosynthese und ermöglicht es bestimmten Bakterien, in Umgebungen zu leben, die arm an organischer Nahrung sind, aber reich an anorganischen Stoffen sind.

Die Reaktion von Pankreatin oder Mezym-Forte (Enzyme aus der Bauchspeicheldrüse) mit Milch, die durch Phenolphthalein leicht alkalisch gemacht wurde, führt zur Spaltung von Milchfetten. Dies lässt sich beobachten, da die entstandenen Fettsäuren die alkalische Lösung neutralisieren und die rote Farbe von Phenolphthalein verschwindet.

Phenolphthalein ist ein Indikator, der in sauren Lösungen farblos bleibt und in basischen Lösungen rot gefärbt ist. Der Farbumschlag erfolgt bei einem pH-Wert von 8,2.

Natriumcarbonatlösung oder Natriumhydroxidlösung werden verwendet, um die Milch leicht alkalisch zu machen. Dies ist notwendig, da die Pankreatinaktivität in einem leicht basischen Milieu optimal ist.

In diesem Experiment wird die Spaltung von Milchfett durch die Enzyme Pankreatin oder Mezym-Forte simuliert. Die Enzyme werden in leicht alkalischer Milchlösung hinzugefügt und die Veränderungen der Farbe von Phenolphthalein beobachtet, um die Verdauung des Milchfettes darzustellen.

Pankreatin ist ein Verdauungsenzym, welches in der Bauchspeicheldrüse gebildet wird. Es ist in der Lage, Fette in kleinere Moleküle zu spalten, die dann vom Körper verwertet werden können.

FADH2 wird in der Atmungskette zum Abbau von Elektronen verwendet und setzt dabei Energie frei, die für die ATP-Synthese in der ATP-Synthase genutzt wird.

Die ATP-Synthase ist ein Enzymkomplex in der inneren Mitochondrienmembran, das ATP aus ADP und anorganischem Phosphat synthetisiert, wobei die Energie aus dem Protonengradienten stammt, der durch die Elektronentransportkette aufgebaut wird.

Die Glykolyse, der Citratzyklus und die oxidative Phosphorylierung sind die Hauptwege der Zellatmung, die jeweils Energie in Form von ATP und Reduktionsäquivalenten (NADH+H+ und FADH2) produzieren.

Braunes Fettgewebe ist ein spezialisiertes Gewebe, das reich an Mitochondrien ist und die Thermogenese durch Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung unterstützt, wodurch Wärme erzeugt wird, ohne ATP zu produzieren.

Die Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung bedeutet, dass der Protonengradient, der typischerweise die ATP-Synthase antreibt, nicht zur ATP-Produktion verwendet wird, sondern stattdessen zur Wärmeproduktion genutzt wird.

Winterschläfer, die in kalten Wintern überleben, benötigen eine ausreichende Menge an braunem Fettgewebe, um die Entkopplung der oxidativen Phosphorylierung und damit die Wärmeproduktion zu gewährleisten.

Der Citratzyklus, auch bekannt als Krebs-Zyklus, ist ein Kreisprozess, der eine zentrale Rolle im Stoffwechsel spielt: Es wird Acetyl-CoA aus der Glykolyse abgebaut und dabei ATP, Reduktionsäquivalente (NADH und FADH2) und Zwischenprodukte für andere Stoffwechselwege gebildet.

Der Citratzyklus ist ein Kreislauf aus Reaktionen, bei denen Kohlenstoffverbindungen abgebaut werden, um Energie in Form von ATP, NADH und FADH2 zu erzeugen. Der Zyklus beginnt mit der Reaktion von Oxalacetat und Acetyl-CoA, um Citrat zu bilden.