Photosynthese bei Pflanzen

• Chlorophyll (grün) ermöglicht die Fotosynthese in Pflanzen.
• Sonnenenergie wird von Chloroplasten (mit Chlorophyll) aufgenommen und zusammen mit Wasser und Kohlenstoffdioxid in Glukose und Sauerstoff umgewandelt.
• Glukose und Sauerstoff entstehen aus Wasser und Kohlenstoffdioxid unter Verwendung von Chlorophyll und Lichtenergie.
• Der Prozess der Umwandlung von Sonnenenergie in Glukose wird als Assimilation bezeichnet.
• Ein Teil der Glukose wird in Stärke umgewandelt und als Reserve im Blatt gespeichert.
• Der grösste Teil der Glukose wird wassergelöst durch die Blattadern in Äste, Zweige und Stamm transportiert.
• Die restliche Glukose wandert in die Wurzeln und wird dort zu Stärke.
• Stärke im Blatt dient als kurzfristige Reserve (Nacht).
• Stärke in den Wurzeln dient als langfristige Reserve (Winter, Blattaustrieb).
• Sauerstoff wird durch die Spaltöffnungen abgegeben und ist ein Abfallstoff.
• Die Pflanze benötigt auch Sauerstoff, den sie in geringen Mengen aufnimmt.
• In den Zellen wird Glukose mit Sauerstoff zu Energie umgewandelt.

Fachbegriffe Chloroplasten

• Äussere Plastidenhüllenmembran
• Innere Plastidenhüllermembran
• Plastiden-DNA
• Stärke
• Thylakoide sind Orte der Fotosynthese.
• Plastoglobuli (Lipidtröpfchen)
• 70S-Ribosomen
• Stroma
• Granum (Thylakoidstapel)
• Chloroplasten entwickeln sich aus Proplastiden.
• Thylakoide enthalten Blattpigmente, die an Fotosysteme gebunden sind, und nehmen Licht auf.
• Fotosysteme haben Pigmentmoleküle, die ein Reaktionszentrum umgeben.
• Äussere Moleküle wirken wie Antennen, die Lichtenergie absorbieren und ins Reaktionszentrum leiten.
• Chlorophyll besitzt einen Kopf, der Licht absorbiert und ist mit einem Kohlenwasserstoff-Schwanz in den Thylakoidmembranen verankert.

Chlorophyll, Absorptionsspektrum

• Chlorophyll absorbiert Licht, leitet absorbierte Energie zum Reaktionszentrum und treibt die Fotosynthesekette an.
• Chlorophyll a absorbiert Licht im Bereich von 600-700 nm und 400-470 nm.
• Chlorophyll a reflektiert Licht im Bereich von 470-600 nm (Blaugrün).
• Chlorophyll b absorbiert Licht im Bereich von 400-450 nm und 600-650 nm.
• Chlorophyll b reflektiert Licht im Bereich von 450-600 nm (Gelbgrün).
• Landpflanzen

Produkte der Fotosynthese

• Sauerstoff ist ein Abfallprodukt mit etwas Eigennutzung für Zellatmung.
• Glukose wird in andere Zucker (Fruchtzucker, Rohrzucker) umgewandelt.
• Zellulose dient dem Halt in Zellwänden.
• Speicherstoffe dienen der Ernährung.
• Wachs dient als Schutz vor Feuchtigkeit.
• Farbstoffe dienen dem Anlocken.
• Giftstoffe dienen dem Schutz.
• Stärke ist ein Speicherstoff (Kartoffel).

Lichtreaktion

• In der Thylakoidmembran gibt es 2 Fotosysteme, die sich in den Wellenlängen von optimaler Absorption unterscheiden.
• In den Fotosystemen befindet sich Chlorophyll.
• Um die Fotosysteme befinden sich Enzymkomplexe, darunter das Cytochromkomplex.
• Diese transportieren Protonen und Elektronen durch die Thylakoidmembran.
• Sonnenlichtenergie gelangt in 2, dort wird ein Chlorophyllmolekül Ein Elektron auf eine höhere Energiestufe gebracht.
• Das angeregte Elektron wird von einem Akzeptormolekül aufgenommen und in der Membran weitergereicht.
• Ein Komplex ersetzt das verlorene Elektron, indem er Wasser in seine Bestandteile spaltet.
• Sauerstoff verlässt die Pflanze und ein Elektron wird von den 4 aufgenommen und füllt 2.
• Elektronen, die mit Sonnenlichtenergie betrieben, im Komplex arbeiten wie eine Art Pumpe. Protonen aus dem Stroma werden in den Thylakoideninnenraum gebracht, wodurch ein Konzentrationsgefälle entsteht.
• Elektron hat bis hier Energie verloren und schafft es gerade noch zu 1. Sonnenlicht löst (wieder) energiereiches Elektron von Chlorophyll und das wandernde Elektron schliesst gerade die Lücke.
• 2X NADPH: Das frisch aufgeladene Elektron wandert zum nächsten Komplex
• An der Seite vorm Stroma wandert es von Komplex ins NADP+ und dann kommt noch ein zweites Elektron, Protonen des Stromas und beiden Elektronen bildet sich NADPH.

Dunkelreaktion

• Durch die Konzentration gibt es einen Gradient, der ausgeglichen werden muss.
• Die ATP-Synthase lässt Protonen wieder ins Stroma und setzt Energie frei, die an ATP gebunden wird.
• Dadurch kann die lichtunabhängige Reaktion stattfinden.
• NADPH verpackt Energie in Trägermolekülen, die an ATP gebunden wird -> Energie
• Zu RuBP kommt CO2 und wird zu RuBisCO, welches sehr instabil ist und sich sofort in 2 3-PG spaltet.
• In der Reduktion 12 TP Moleküle davon 2 Glukose wird durch die Energie von ATP INADPH,
• 10 werden wieder zu RuBP regeneriert.
• C-Atome = von C die Zahl x wie viele Moleküle.

Bedingungen zwischen Lebensraum

• Wasser (Medium Wasser) wirkt stützend.
• Die gesamte Alge hat Zugang zu Wasser und Mineralstoffe.
• Fotosynthese in der ganzen Pflanze.
• Licht häufig begrenzender Faktor für Fotosynthese.
• Land (Medium Luft) ist nicht stützend.
• Nur Wurzeln haben Zugang zu Mineralstoffen.
• Fotosynthese nur oberirdisch.
• Licht ist selten begrenzender Faktor für die Fotosynthese.

Anpassungen

• Wurzel system ermöglicht Wasserverfügbarkeit.
• Der Turgordruck der Zellen sichert die Stabilität gegen die Schwerkraft.
• Die Differenzierung eines Wurzelsystems sichert die Mineralstoffe
• Licht = Vegetationskörper (Blätter, Stamm).
• Spaltoffnung dient dem Gasaustausch, während Austrocknung mit Fotosynthese und O2/CO2 verbunden ist.

Fakten Moose

• Moose nehmen Nährstoffe direkt über die Gesamtfläche auf.
• Moose haben Rhizoideals halt.
• Moose sind poikilchydrisch, was bedeutet, dass sie sich mit dem Wassergehalt an der Umgebung anpassen.
• Moose können gut in extremen Situationen (Felsen) leben, weil es weniger Konkurrenz gibt.
• Moose haben einen Wasserspeicher in Polster/ Matten.
• Moose verbreiten sich durch Sporen, die sich mit Wind/Wasser verteilen.
• Moose haben männliche und weibliche Teile; die männlichen geben Sperma mit Wasser frei, das zu Eizellen gelangt.
• Daraus wächst eine Spore.
• Außerdem,sind Moose Lebensraum, binden Kohlenstoff, verhindern Erosion.
• Moose machen aber trotzdem Fotosynthese.
• Es gibt geschlechtliche Vermehrung (Keimzeliengeneration)) und ungeschlechtliche Vermehrung (Keimzellengeneration)
• Moose vermehren sich vegetativ durch Zellteilung.
• Gametophyt: Moospflanze, einfacher Chromosomensatz, Geschlecht.
• Sporophyt: Kapsel, Sporen, nach Befruchtung.

Moos Gewebe fehlt

• Moose haben keine Leitbündel, Gefässe, Blüten, Früchte, Samen.

Farne

• Farne haben keine Blüten, bilden aber Sporenkapseln auf der Unterseite der Blätter.
• Aus einem Sporen wächst ein Plättchen (Vorkeim).
• Es gibt geschlechtliche (Gametophyt) und ungeschlechtliche (Sporen, Sporophyt) Generationen.

Keimung

• Samen haben bereits alles, was sie brauchen (Organe), nur ohne Feuchtigkeit sind sie nicht keimfähig
• Für die Keimung benötigt es Wasser, Sauerstoff, Temperatur
• Nach dem Keimen durchdringen von Boden, die Keimwurzel, der Spross wächst nach oben und die Keimblätter auseinander.