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Wie viel Energie benötigt die C4-Photosynthese, um Glukose herzustellen?

Wie viel Energie benötigt die C4-Photosynthese, um Glukose herzustellen?


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Wikipedia hat eine Art Widerspruch, den ich gerne verstehen möchte:

Laut diesem Link

Der C3-Weg benötigt 18 ATP für die Synthese eines Glukosemoleküls, während der C4-Weg benötigt 20 ATP. [… ]

Laut diesem anderen Link:

[…]. Der C3-Weg erfordert 18 Moleküle ATP für die Synthese eines Moleküls Glukose, während der C4-Weg erfordert 30 Moleküle ATP.[… ]

Außerdem verstehe ich nicht viel davon, ich war nur neugierig. Ich habe diesen Link gefunden (nicht sicher, ob Reduktion auch bedeutet, Glukose zu erzeugen):

Der C4-Pfad der CO2-Reduktion verbraucht jedoch mehr Energie (5 ATP und 2 NADPH) als der C3-Weg (3 ATP und 2 NADPH) (Hopkins 1999).

Und dieser Link:

In C4-Pflanzen verbrauchtes ATP
C4-Zyklus (der die Regeneration von PEP aus C3-Säure beinhaltet) - erfordert 2 ATP pro fixiertem CO2.
C3-Zyklus (was im C2-, C3-, C4-Zyklus üblich ist) – erfordert 3 ATP pro fixiertem CO2.
Gesamt - 5 ATP pro CO2 fest.
Also eine Hexose bilden oder 6 CO2 6*5= 30 ATP . fixieren

Alle Hervorhebungen von mir.

So… Benötigt C4 20 oder 30 ATP pro Glukosemolekül? Ich glaube, ich habe mehr Beweise über 30 als 20 gefunden, ist das richtig?


Ja, C4-Pflanzen verwenden 30 ATP-Moleküle, um ein Glukose-Molekül herzustellen. Sehen Sie, da Sie in Ihrer Frage angegeben haben, dass Sie sehr wenig über Biologie wissen und einige ähnliche Schwingungen von Ihrem Profil erhalten haben, also fasse ich es kurz zusammen aber hoffentlich hilft dies. In blühenden Pflanzen folgen alle einem grundlegenden Weg, der als C3-Zyklus bekannt ist, um aus CO2 Glukose herzustellen Atmosphäre, die die am C3-Zyklus beteiligten Verbindungen stört und statt der CO2-Beteiligung O2 an der Reaktion beteiligt ist, was zur Folge hat, dass keine Glukose produziert wird und die Pflanze Energie in Form von ATP verschwendet.

Um dies zu verhindern, haben sich einige Pflanzen selbst entwickelt und einige Chemikalien hergestellt, die nur mit CO2 binden. Aber die Sache ist, dass sie auch Energie benötigen, um zu funktionieren, und für jedes produzierte Glukosemolekül benötigen sie 12 ATP, was eine Nettomenge an ATP erfordert 30 in einer C4-Pflanze zu sein. Sie können diesen C4-Weg in gewisser Weise visualisieren, dass die Pflanze einige Wächter in Form von Chemikalien platziert hat, die sich mit CO2 verbinden und sicherstellen, dass sie ihr Ziel erreichen und verhindern, dass verräterische O2-Moleküle die Pflanzenproduktion stören Glukose. Aber wir alle wissen, dass die Wachen eine Gebühr verlangen würden und diese Gebühr beträgt 12 ATP. Und stellen Sie sich den C3-Weg als eine Art Glukosefabrik vor, die Glukose aus CO2 herstellt und die Produktionskosten aus Rohstoffen 18 ATP betragen.


Photosynthese-Notizen Bi

6. DIE VON AUTOTROPHS HERGESTELLTEN LEBENSMITTEL WERDEN in verschiedenen organischen Verbindungen gelagert, hauptsächlich KOHLENHYDRATE, einschließlich eines SECHS-KOHLENSTOFF-ZUCKERS namens GLUCOSE.

7. Pflanzen, Algen und einige Prokaryoten (Bakterien) sind alle Arten von Autotrophen.

8. Nur 10 Prozent der 40 Millionen Arten der Erde sind Autotrophe.

9. Ohne Autotrophs würden alle anderen Lebewesen STERBEN. Ohne HERSTELLER gibt es keine VERBRAUCHER.

10. Autotrophe stellen nicht nur Nahrung für ihren eigenen Gebrauch her, sondern LAGERN eine große Menge Nahrung für die Verwendung durch andere Organismen (VERBRAUCHER) auf.

11. Die meisten Autotrophen verwenden ENERGIE aus der SONNE, um ihre Nahrung herzustellen, aber es gibt andere Organismen tief im Ozean, die Energie aus ANORGANISCHEN VERBINDUNGEN beziehen. (CHEMOSYNTHESE)

12. Organismen, die ihre eigene Nahrung NICHT herstellen können, werden HETEROTROPHS ODER KONSUMENTEN genannt.

13. Heterotrophe umfassen Tiere, Pilze und viele einzellige Organismen, sie bleiben am Leben, indem sie AUTOTROPHS oder andere HETEROTROPHS ESSEN.

14. Da Heterotrophe andere Organismen verbrauchen müssen, um Energie zu bekommen, werden sie VERBRAUCHER genannt.

15. Nur ein Teil der Energie von der Sonne wird von Autotrophs verwendet, um Nahrung herzustellen, und nur ein Teil dieser Energie kann an andere Verbraucher weitergegeben werden. Ein großer Teil der Energie geht als WÄRME VERLOREN.

16. Es wird genug Energie von Autotroph an Heterotroph weitergegeben, um dem Heterotroph die Energie zu geben, die er benötigt.

17. Die Photosynthese umfasst eine KOMPLEXE SERIE chemischer Reaktionen, bei denen das PRODUKT einer Reaktion in der nächsten Reaktion verbraucht wird.

18. Eine Reihe von Reaktionen, die auf diese Weise verbunden sind, wird als BIOCHEMISCHER WEG bezeichnet. (Abbildung 6-1)

19. Autotrophe nutzen biochemische Wege der Photosynthese, um organische Verbindungen aus Kohlendioxid, CO2 und Wasser herzustellen. Während dieser Umwandlung wird molekularer SAUERSTOFF, O2, freigesetzt.

20. Ein Teil der Energie, die in organischen Verbindungen gespeichert ist, wird von Zellen in einer anderen Reihe von biochemischen Wegen freigesetzt, die als ZELLULARE RESPIRATION bekannt sind. (Kapitel 7)

21. Sowohl Autotrophe als auch Heterotrophe führen die Zellatmung durch.

22. Während der Zellatmung der meisten Organismen werden organische Verbindungen mit O2 kombiniert, um ADENOSINTRIPHOSPHAT oder ATP zu produzieren, wobei CO2 und Wasser als Abfallprodukte entstehen.

23. Die PRODUKTE der Photosynthese, ORGANISCHE VERBINDUNGEN und O2, sind die REAKTANTEN, die bei der ZELLATMUNG verwendet werden.

24. Die Abfallprodukte der Zellatmung, CO2 und WASSER, sind die REAKTANTEN, die in der PHOTOSYNTHESE verwendet werden.

LICHTABSORPTION IN CHLOROPLASTEN

1. Bei Pflanzen sind die ERSTEN REAKTIONEN bei der Photosynthese als LICHTREAKTIONEN bekannt.

3. Eine photosynthetische Zelle enthält einen bis zu mehreren Tausend Chloroplasten.

4. Ein Chloroplasten ist von ZWEI MEMBRANEN umgeben. Die INNERE Membran ist in viele Schichten gefaltet. (Abbildung 6-2)

5. A Chloroplasten-Innenmembranschichten verschmelzen entlang der Kanten zu THYLAKOIDS.

6. THYLAKOIDE SIND SCHEIBENFÖRMIGE STRUKTUREN, DIE PHOTOSYNTHETISCHE PIGMENTE ENTHALTEN.

7. Jedes Thylakoid ist ein geschlossenes Kompartiment, das von einem zentralen Raum umgeben ist. DIE THYLAKOIDE SIND VON EINER GEL-artigen MATRIX (LÖSUNG), GENANNT STROMA, UMGEBEN. (Abbildung 6-2)

8.Die sauber gefalteten Thylakoide, die Stapeln von Pfannkuchen ähneln, werden Grana genannt. Die Thylakoide sind miteinander verbunden und übereinander geschichtet, um die STACKS von Grana zu bilden.

9. Jeder Chloroplast kann Hunderte oder mehr Grana enthalten.

10. Hunderte von Chlorophyllmolekülen und anderen Pigmenten in der Grana sind in PHOTOSYSTEMS organisiert.

11. FOTOSYSTEME SIND LICHTSAMMELEINHEITEN VON CHLOROPLASTEN.

1. LICHT besteht aus Teilchen namens PHOTONEN, die sich in WELLEN bewegen.

2. Der Abstand zwischen den Spitzen der Wellen wird als WELLENLÄNGE bezeichnet.

3. Unterschiedliche Wellenlängen des Lichts tragen unterschiedliche Mengen an Energie.

5. Sie können weißes Licht in seine Komponentenfarben zerlegen, indem Sie das Licht durch ein PRISM leiten.

6. Die resultierende Farbpalette, die von Rot an einem Ende bis Violett am anderen reicht, wird als SICHTBARES SPEKTRUM bezeichnet.

7. Jede Lichtfarbe hat unterschiedliche Wellenlängen und eine andere Energie.

8. Wenn Licht auf ein Objekt trifft, können seine Komponentenfarben von einem Objekt reflektiert, durchgelassen oder absorbiert werden.

9. Ein Objekt, das ALLE FARBEN AUFsaugt, erscheint SCHWARZ.

10. EIN PIGMENT IST EIN MOLEKÜL, DAS BESTIMMTE WELLENLÄNGEN DES LICHTS ABSORBIEREN UND ANDERE REFLEKTIEREN ODER SENDEN.

11. Gegenstände oder Organismen variieren aufgrund ihrer spezifischen Pigmentkombination in der Farbe.

12. WELLENLÄNGEN, die von Pigmenten REFLEKTIERT werden, werden als die FARBE des Objekts GESEHEN.

2. CHLOROPHYLLE SIND DIE HÄUFIGSTEN UND WICHTIGSTEN PIGMENTE IN PFLANZEN UND ALGEN.

3. Die ZWEI häufigsten Arten von Chlorophyll werden als Chlorophyll a und Chlorophyll b bezeichnet.

4. Ein geringfügiger Unterschied in der Molekülstruktur zwischen Chlorophyll a und Chlorophyll b bewirkt, dass die beiden Moleküle unterschiedliche Lichtfarben absorbieren.

5. Chlorophyll’s ABSORB VIOLET, BLAU UND ROTES LICHT. Dies sind die Wellenlängen des Lichts, die bei der Photosynthese auftreten. (Abbildung 6-4)

6 Chlorophyll a absorbiert weniger blaues Licht, aber mehr rotes Licht als Chlorophyll b absorbiert.

7. NUR Chlorophyll a ist DIREKT an den LICHTREAKTIONEN der Photosynthese beteiligt. Chlorophyll b UNTERSTÜTZT Chlorophyll a beim Einfangen von Lichtenergie und wird als ZUBEHÖRPIGMENT bezeichnet.

8. Durch das Absorbieren von Farben Chlorophyll a CANNOT Absorb, ermöglichen die Zubehörpigmente Pflanzen, MEHR von der Energie des Lichts einzufangen

9. Chlorophylle REFLEKTIEREN und SENDEN GRÜNES LICHT, wodurch Pflanzen GRÜN erscheinen.

10. Eine weitere Gruppe von Zusatzpigmenten, die in den Thylakoidmembranen gefunden werden, die als Carotinoide bezeichnet werden, umfasst GELBE, ROTE UND ORANGE PIGMENTE, DIE KAROTTEN, BANANEN, KÜRBIS, BLUMEN UND HERBSTBLÄTTER FÄRBEN.

11. Die Carotinoide in grünen Blättern werden normalerweise bis zum Herbst, wenn die Chlorophylle abgebaut werden, durch Chlorophylle maskiert.

ÜBERSICHT PHOTOSYNTHESE

1. Photosynthese ist der Prozess, der Energie für fast alles Leben liefert.

2. Während der Photosynthese verwenden Autotrophe die Energie der Sonne, um Kohlenhydratmoleküle aus Wasser und Kohlendioxid herzustellen, wobei Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt wird.

3. Der Prozess der PHOTOSYNTHESE KANN MIT DER FOLGENDEN GLEICHUNG ZUSAMMENGEFASST WERDEN:

6CO2 + 6H2O + LICHT C6H12O2 + 6O2
KOHLENWASSER ENERGIE 6-KOHLENSTOFFSAUERSTOFF
DIOXID ZUCKERGAS
4. In dieser Gleichung sind der Sechs-Kohlenstoff-Zucker GLUCOSE und Sauerstoff die Produkte.

5. Die in Glukose und anderen Kohlenhydraten gespeicherte Energie kann später verwendet werden, um während der Zellatmung ATP zu produzieren.

STUFE 1 – GENANNT DIE LICHTABHÄNGIGEN REAKTIONEN. Energie wird aus Sonnenlicht gewonnen. Wasser wird in Wasserstoffionen, Elektronen und Sauerstoff (O2) gespalten. Das O2 diffundiert aus den Chloroplasten (Nebenprodukt).

STUFE 2 – Die Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt, die vorübergehend in ATP und NADPH gespeichert wird.

STUFE 3 – GENANNT DEN CALVIN-ZYKLUS. Die in ATP und NADPH gespeicherte chemische Energie treibt die Bildung organischer Verbindungen (Zucker) unter Verwendung von Kohlendioxid und CO2 an.

1. Die Chlorophylle und Carotinoide sind in Clustern von einigen Hundert Pigmentmolekülen in den Thylakoidmembranen gruppiert.

2. Jeder Cluster von Pigmentmolekülen wird als PHOTOSYSTEM bezeichnet. Es gibt zwei Arten von Photosystemen, die als PHOTOSYSTEM I UND PHOTOSYSTEM II bekannt sind.

3. Photosystem I und Photosystem II sind hinsichtlich der Pigmente ähnlich, haben jedoch unterschiedliche Rollen bei den Lichtreaktionen.

4. Die Lichtreaktionen BEGINNEN, wenn zusätzliche Pigmentmoleküle BEIDE Photosysteme Licht absorbieren.

5. Durch das Absorbieren von Licht erwerben diese Moleküle einen Teil der Energie, die von den Lichtwellen getragen wurde.

6. In jedem Photosystem wird die erworbene Energie an andere Pigmentmoleküle weitergegeben, bis sie ein bestimmtes Paar von CHLOROPHYLL-a-Molekülen erreicht.

7. Die Ereignisse, die von diesem Punkt an auftreten, können in 5 SCHRITTE unterteilt werden. (Siehe Abbildung 6-5)

SCHRITT 1 – Lichtenergie zwingt Elektronen, in den ZWEI Chlorophyll-a-Molekülen des Photosystems II in ein höheres Energieniveau einzutreten. Diese energiegeladenen Elektronen werden als „ERregt„ bezeichnet.

SCHRITT 2 – Die angeregten Elektronen haben genug Energie, um Chlorophyll-a-Moleküle zu hinterlassen. Da sie Elektronen verloren haben, haben die Chlorophyll-a-Moleküle eine OXIDATIONSREAKTION (Elektronenverlust) durchlaufen. Jede Oxidationsreaktion muss von einer REDUKTIONSREAKTION begleitet sein (einige Stoffe müssen die Elektronen aufnehmen). Die Substanz ist ein Molekül in der Thylakoidmembran, das als PRIMÄRELEKTRONENAKZEPTOR bekannt ist.

SCHRITT 3 – Der primäre Elektronenakzeptor spendet (gibt) dann die Elektronen an das erste einer Reihe von Molekülen, die sich im Thylakoid befinden. Diese Reihe von Molekülen wird als ELEKTRONENTRANSPORTKETTE bezeichnet, weil sie Elektronen von einem Molekül zum nächsten in Reihe überträgt. Da die Elektronen von Molekül zu Molekül weitergegeben werden, VERLIEREN sie den größten Teil der Energie, die sie bei der Erregung erworben haben. Die Energie, die sie verlieren, wird genutzt, um Protonen in das Thylakoid zu bewegen.

SCHRITT 4 – Zur gleichen Zeit wird Licht von Photosystem II absorbiert, Licht wird auch von Photosystem I absorbiert. Elektronen bewegen sich von einem Paar Chlorophyll-a-Moleküle in Photosystem I zu einem anderen primären Elektronenakzeptor. Die Elektronen, die von diesen Chlorophyll-a-Molekülen VERLOREN sind, werden durch die Elektronen ERSETZT, die die Elektronentransportkette vom Photosystem II durchlaufen haben.

SCHRITT 5 – Der primäre Elektronenakzeptor des Photosystems I spendet Elektronen an verschiedene Elektronentransportketten. Diese Kette bringt Elektronen auf die Seite der Thylakoidmembran, die dem STROMA ZUGERICHTET ist. Dort KOMBINIEREN Elektronen mit einem PROTON und NADP+. NADP+ ist ein organisches Molekül, das Elektronen während REDOX-Reaktionen AKZEPTIERT. Diese Reaktion bewirkt, dass NADP+ zu NADPH reduziert wird.

WIEDERHERSTELLUNG VON PHOTOSYSTEM II – PHOTOLYSE

2. Wenn die Elektronen NICHT ersetzt würden, würden beide Elektronentransportketten STOPPEN und die Photosynthese würde NICHT stattfinden.

3. Die Ersatzelektronen werden von WATER MOLECULES bereitgestellt. Enzyme (RuBP-Carboxylase oder Rubisco) im Thylakoid TEILEN Wassermoleküle in PROTONEN, ELEKTRONEN UND SAUERSTOFF.

4. Für jede ZWEI Wassermoleküle, die gespalten werden, stehen VIER Elektronen zur Verfügung, um die durch Chlorophyllmoleküle im Photosystem II verlorenen zu ersetzen.

5. Die produzierten PROTONEN verbleiben im Thylakoid, während Sauerstoff aus den Chloroplasten diffundiert und die Pflanze verlassen kann.

6. SAUERSTOFF kann als Nebenprodukt der Lichtreaktion betrachtet werden – es wird NICHT für die Photosynthese benötigt.

7. Der Sauerstoff, der bei der Photosynthese entsteht, ist für die meisten Organismen, einschließlich Pflanzen, für die Zellatmung unabdingbar.

8. Die photochemische Spaltung von Wasser in den lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese, die durch ein bestimmtes Enzym katalysiert wird, wird Photolyse genannt.

9. Das Enzym, das diese Reaktion beschleunigt, die sogenannte RuBP-Carboxylase (Rubisco), hat etwa 20-50% des Proteingehalts in Chloroplasten und ist möglicherweise eines der am häufigsten vorkommenden Proteine ​​in der Biosphäre.

2. Chemiosmose beruht auf einem KONZENTRIERTEN Gradienten von Protonen über die Thylakoidmembran.

3. Protonen werden aus dem Abbau von Wassermolekülen hergestellt, andere Protonen werden während des Photosystems II vom Stroma in das Thylakoid gepumpt.

4. Beide Mechanismen wirken, um einen Konzentrationsgradienten von Protonen aufzubauen. Die Konzentration der Protonen ist im Thylakoid HÖHER als im Stroma.

5. Der Konzentrationsgradient repräsentiert die potentielle Energie. Die Energie wird von einem Protein namens ATP SYNTHASE genutzt, das sich in der Thylakoidmembran befindet.

6. ATP Synthase stellt ATP her, indem sie eine PHOSPHATGRUPPE zu ADENOSINDIPHOSPHAT ODER ADP HINZUGEFÜGT. Durch die Katalyse der Synthese von ATP aus ADP fungiert die ATP-Synthase als Enzym.

7. ATP-Synthase wandelt die potentielle Energie des Protonen-konzentrierten Gradienten in die chemische Energie von ATP um.

8. Zusammen liefern NADPH und ATP Energie für den zweiten Reaktionssatz in der Photosynthese.

ABSCHNITT 6-2 DER KALVIN-ZYKLUS

Die zweite Reihe von Reaktionen in der Photosynthese umfasst einen biochemischen Weg, der als CALVIN-ZYKLUS bekannt ist. Dieser Weg produziert organische Verbindungen unter Verwendung der in ATP und NADPH während der Lichtreaktionen gespeicherten Energie. Der Calvin-Zyklus ist nach Melvin Calvin (1911-1997) benannt, dem amerikanischen Wissenschaftler, der die Details des Pfades ausgearbeitet hat.

ZIELE: Zusammenfassung der wichtigsten Ereignisse des Calvin-Zyklus. Beschreiben Sie, was mit den im Calvin-Zyklus hergestellten Verbindungen passiert. Unterscheiden Sie zwischen C3-, C4- und CAM-Pflanzen. Erklären Sie, wie Umweltfaktoren die Photosynthese beeinflussen.

CARBON FIXIERUNG DURCH DAS CALVIN SYSTEM

1. Im Calvin-Zyklus werden Kohlenstoffatome aus CO2 in organische Verbindungen gebunden oder “FIXED” .

2. Der Einbau von CO2 in organische Verbindungen wird als CARBON FIXATION bezeichnet.

3. Der Calvin-Zyklus hat DREI Hauptschritte, die im STROMA der Chloroplasten stattfinden. (Abbildung 6-8)

SCHRITT 1 – CO2 diffundiert aus dem umgebenden Cytosol in den Stroma. Ein Enzym kombiniert ein CO2-Molekül mit einem FÜNF KOHLENSTOFFKOHLENHYDRATE, GENANNT RuBP (Ribulosebisphosphat). Das PRODUKT ist ein Sechs-Kohlenstoff-Molekül, das sich in ein Paar von Drei-Kohlenstoff-Molekülen aufspaltet, bekannt als PGA (3-Phosphoglycerat).

SCHRITT 2 – PGA wird in einem zweiteiligen Prozess in ein weiteres Drei-Kohlenstoff-Molekül, PGAL, umgewandelt:

A. Jedes PGA-Molekül erhält eine Phosphatgruppe von einem ATP-Molekül, das ADP bildet

B. Die resultierende Verbindung erhält dann ein Proton von NADPH (bildet NADP+) und setzt eine Phosphatgruppe frei, wodurch PGAL produziert wird.

Zusätzlich zu PGAL produzieren diese Reaktionen ADP, NADP+ und Phosphat. Diese drei Produkte können wieder in den Lichtreaktionen zur Synthese zusätzlicher Moleküle von ATP und NADPH verwendet werden.

SCHRITT 3 – Der größte Teil des PGAL wird in einer Reihe von Reaktionen wieder in RuBP umgewandelt, um zu Schritt 1 zurückzukehren und den Calvin-Zyklus fortzusetzen. Einige PGAL-Moleküle VERLASSEN jedoch den Calvin-Zyklus und können von der Pflanzenzelle verwendet werden, um andere organische Verbindungen herzustellen.

DIE BILANZ FÜR DIE PHOTOSYNTHESE

1. Jede Umdrehung des Calvin-Zyklus fixiert ein CO2-Molekül. Da PGAL eine Drei-Kohlenstoff-Verbindung ist, dauert es drei Zyklen des Zyklus, um jedes PGAL-Molekül zu produzieren.

2. Für jede Umdrehung des Zyklus werden in Schritt 2 ZWEI ATP- und ZWEI NADPH-Moleküle und in Schritt 3 EIN ATP-Molekül verwendet.

3. DREI Turns des Calvin-Zyklus verwendet NEUN Moleküle von ATP und SECHS Moleküle von NADPH.

4. Die einfachste GESAMTgleichung für die Photosynthese, die sowohl Lichtreaktionen als auch den Calvin-Zyklus umfasst, kann wie folgt geschrieben werden:

6CO2 + 6H20 + LICHTENERGIE C6H12O6 + 6O2

1. Der Calvin-Zyklus ist der am häufigsten verwendete Weg zur Kohlenstofffixierung. Pflanzenarten, die Kohlenstoff AUSSCHLIESSLICH durch den Calvin-Zyklus fixieren, werden als C3-PFLANZEN bezeichnet.

2. Andere Pflanzenarten fixieren Kohlenstoff durch alternative Wege und geben ihn dann frei, um in den Calvin-Zyklus einzutreten.

3. Diese alternativen Wege werden im Allgemeinen in Pflanzen gefunden, die sich in HEISSEN, TROCKENEN Klimazonen entwickelt haben.

5. Stomata sind der wichtigste Durchgang, durch den CO2 in eine Pflanze eindringt und O2 verlässt.

6. Wenn die Stomata einer Pflanze teilweise GESCHLOSSEN sind, FÄLLT der CO2-Spiegel (wird im Calvin-Zyklus verwendet) und der O2-Spiegel STEIGT (als Lichtreaktionen spalten Wassermoleküle).

7. Ein NIEDRIG CO2- und HOHER O2-Niveau hemmt die Kohlenstofffixierung durch den Calvin-Zyklus. Pflanzen mit alternativen Wegen der Kohlenstofffixierung haben Wege entwickelt, um mit diesem Problem umzugehen.

8. C4-PFLANZEN – Ermöglicht bestimmten Pflanzen, CO2 in VIER-Kohlenstoff-Verbindungen zu binden. Während der heißesten Zeit des Tages haben C4-Pflanzen ihre Stomata teilweise geschlossen. Zu den C4-Pflanzen gehören Mais, Zuckerrohr und Krebsgras. Solche Pflanzen verlieren bei gleicher Kohlenhydratmenge nur etwa halb so viel Wasser wie C3-Pflanzen.

9. DER CAM-PFAD – Kaktus, Ananas haben unterschiedliche Anpassungen an heißes, trockenes Klima. Sie fixieren Kohlenstoff durch einen Weg namens CAM. Pflanzen, die den CAM-Pfad verwenden, öffnen ihre Stomata nachts und schließen tagsüber, das Gegenteil von dem, was andere Pflanzen tun. Nachts nehmen CAM-Pflanzen CO2 auf und binden es in organische Verbindungen. Während des TAGES wird CO2 aus diesen Verbindungen freigesetzt und tritt in den Calvin-Zyklus ein. Da CAM-Pflanzen nachts ihre Spaltöffnungen haben, wachsen sie sehr langsam, verlieren aber WENIGER Wasser als C3- oder C4-Pflanzen.

1. Die Rate, mit der eine Pflanze Photosynthese durchführen kann, wird durch die UMWELT DER PFLANZE beeinflusst.

2. DREI DINGE IN DER UMGEBUNG DER ANLAGE BEEINFLUSSEN DIE RATE DER PHOTOSYNTHESE: LICHTINTENSITÄT, CO2-GEHALT UND TEMPERATUR. (Abbildung 6-10)

3. LICHTINTENSITÄT – Eine der wichtigsten: Wenn die Lichtintensität ERHÖHT, ERHÖHT sich die Photosyntheserate zunächst und pendelt sich dann zu einem Plateau ein.

4. CO2-NIVEAU UM DIE PFLANZE – Die Erhöhung des CO2-Niveaus stimuliert die Photosynthese, bis die Rate ein Plateau erreicht.

5. TEMPERATUR – ERHÖHEN der Temperatur BESCHLEUNIGT die chemischen Reaktionen, die an der Photosynthese beteiligt sind. Die Photosyntheserate nimmt mit steigender Temperatur zu. Die Photosyntheserate erreicht im Allgemeinen bei einer bestimmten Temperatur ihren Höhepunkt, und die Photosynthese beginnt zu sinken, wenn die Temperatur weiter erhöht wird. (Abbildung 6-10b)


Die Schritte

  • CO2 verbindet sich mit dem phosphorylierten 5-Kohlenstoff-Zucker Ribulosebisphosphat.
  • Diese Reaktion wird durch das Enzym katalysiert Ribulose-Bisphosphat-Carboxylase-Oxygenase (RUBISCO)(ein Enzym, das mit Recht behaupten kann, dass es das am häufigsten vorkommende Enzym auf der Erde ist).
  • Die resultierende 6-Kohlenstoff-Verbindung zerfällt in zwei Moleküle 3-Phosphoglycerinsäure (PGA).
  • Die PGA-Moleküle werden weiter phosphoryliert (durch ATP) und werden reduziert (um NADPH) Formen Phosphoglyceraldehyd (PGAL).
  • Phosphoglyceraldehyd dient als Ausgangsstoff für die Synthese von Glucose und Fruktose.
  • Glucose und Fructose machen das DisaccharidSaccharose, das in Lösung zu anderen Teilen der Pflanze (z. B. Früchte, Wurzeln) wandert.
  • Glucose ist auch das Monomer, das bei der Synthese von PolysaccharideStärke und Zellulose.

Die Grafik zeigt die Schritte bei der Fixierung von Kohlendioxid während der Photosynthese. Alle diese Reaktionen treten in der stroma des Chloroplasten.

Diese Schritte wurden von Melvin Calvin und seinen Kollegen an der University of California ausgearbeitet und werden deshalb als Calvin-Zyklus bezeichnet.


Wie viel Energie benötigt die C4-Photosynthese, um Glukose herzustellen? - Biologie

Die Photosynthese ist eine der wichtigsten anabolen chemischen Reaktionen, die das Leben auf der Erde ermöglicht. Mit Wasser, Lichtenergie der Sonne und Kohlendioxid aus der Luft sind photosynthetische Organismen in der Lage, Einfachzucker aufzubauen. Organismen, die ihre eigene Nahrung herstellen können, werden als Autotrophe bezeichnet und stehen an der Basis der Nahrungskette. Die Grundreaktion ist:

Kohlendioxid + Wasser + Lichtenergie --> Glukose + Sauerstoff

Sauerstoffmoleküle sind gefärbt, um ihr Schicksal anzuzeigen. Sauerstoff aus CO2 endet in Glukose. Sauerstoff aus Wasser wird freies O2

Die Photosynthese hat zwei Stufen. Stufe 1 erfordert Licht. Stufe 2 kann im Licht oder im Dunkeln arbeiten. Die in Stufe 1 gesammelte Energie wird verwendet, um Stufe 2 anzutreiben.

  1. Die Lichtreaktion wird verwendet, um Sonnenlicht in chemische Energie umzuwandeln, die in ATP und einem anderen Energiespeichermolekül namens NADP gespeichert ist.
  2. Die lichtunabhängige Reaktion oder Calvin-Zyklus nimmt Kohlendioxid und fixiert es in Drei-Kohlenstoff-Molekülen, die schließlich zu Glukose synthetisiert werden.

Experiment: Wir werden ein einfaches Experiment mit Spinatblättern durchführen, um zu zeigen, dass Blattgewebe in Gegenwart von Licht und Kohlendioxid Gasblasen produzieren. Während wir in diesem Experiment nicht beweisen können, dass es sich bei den Blasen ohne Gassonde um Sauerstoff handelt, können wir anhand einer Kontrolle zeigen, dass sich die Blasen nur bilden, wenn die Blätter in eine Natriumbicarbonatlösung (die CO . freisetzt) ​​eingetaucht werden2) und nicht, wenn sie in reines Wasser getaucht werden. Dass sich die Blasen nur bei starkem Licht bilden, können wir auch zeigen, indem wir das Experiment ins Dunkel verschieben und weitere Beobachtungen machen. Schließlich konnten wir die Lichtintensität experimentell variieren, um die Wirkung der Lichtintensität auf den Prozess zu demonstrieren.

Wenn wir Backpulver (NaHCO3) in Wasser, Kohlensäure (H2CO3) und Natriumhydroxid (NaOH) entstehen. Die Kohlensäure zerfällt dann in Wasser und Kohlendioxidgas, weshalb sie beim Auflösen von Backpulver in Wasser sprudelt.

Materialien:

  • Frische Spinatblätter
  • Locher aus Metallpapier
  • 10 ml oder größere Plastikspritze (ohne Nadel) - erhalten Sie eine von Ihrer örtlichen Apotheke
  • Backpulverlösung (etwas Backpulver in Wasser auflösen)
  • Flüssige Spülmittellösung (5 ml in 250 ml Wasser auflösen)
  • 3 durchsichtige Plastikbecher oder Becher (250 ml bis 500 ml)
    • Tasse 1: Waschmittellösung
    • Tasse 2: Backpulverlösung (Behandlung)
    • Tasse 3: Wasser (Kontrolle)

    1. Mit dem Metalllocher 20 runde Scheiben aus den frischen Spinatblättern ausstechen, 10 für eine Kontrolle und 10 für eine Behandlung.
    2. Trennen Sie die beiden Teile der Spritze, lassen Sie 10 der Spinatscheiben hineinfallen und setzen Sie die Spritze wieder zusammen.
    3. Drücken Sie den Kolben fast ganz nach unten, aber zerquetschen Sie die Scheiben nicht.
    4. Kontrolle oder Behandlung
      • Für die Behandlung, ziehe eine kleine Menge auf

    1 ml Waschmittellösung und ziehen Sie dann die Backpulverlösung bis zu

    1 ml Waschmittellösung und ziehen Sie dann die Wasser bis zu

    Sehen Sie sich diese Demonstration an, um zu sehen, wie Sie die Blattscheiben sinken lassen.

    Im Licht sollten Sie erwarten, dass die Scheiben in der Kontrolllösung (Wasser) auf dem Boden bleiben, aber die Scheiben in der Behandlungslösung (Backpulver) sollten beginnen, sich zu erheben, wenn sie das CO . verbrauchen2 Photosynthese zu betreiben und Sauerstoffblasen zu produzieren. Die Blasen sollten dazu führen, dass die Scheiben schwimmen. Nachdem Sie das Licht entfernt und die Becher in die Dunkelheit gestellt haben, sollten die Behandlungsscheiben die Photosynthese beenden und die Scheiben sollten zu sinken beginnen.

    Zu Vergleichszwecken sollte jede Laborgruppe, die dieses Verfahren durchführt, den Zeitpunkt angeben, zu dem die Hälfte (5) der Festplatten schwebt. Im Beispiel unten würde diese Zeit etwa 11,5 Minuten betragen. Sie können diese Excel-Tabelle verwenden, um Ihre Daten aufzuzeichnen, und es wird automatisch ein Diagramm für Sie erstellt.

    Einige oder alle der eingetauchten Scheiben sollten innerhalb von etwa 15 Minuten zu schwimmen beginnen


    Photosynthese-Prozess Schritt für Schritt

    Photosynthese ist per Definition ein Prozess, bei dem Photoautotrophe die von der Sonne gewonnene Energie in nutzbare chemische Energie umwandeln. Licht, Wasser, Chlorophyll und Kohlendioxid sind die Grundvoraussetzungen für diesen Prozess.

    Schritt 1

    Kohlendioxid in der Atmosphäre dringt durch Spaltöffnungen in das Pflanzenblatt ein, d. h. winzige epidermale Poren in den Blättern und Stängeln von Pflanzen, die die Übertragung verschiedener Gase und Wasserdampf erleichtern.

    Schritt 2

    Wasser dringt hauptsächlich durch die Wurzeln in die Blätter ein. Diese Wurzeln sind speziell dafür ausgelegt, das Grundwasser anzusaugen und durch den Stängel zu den Blättern zu transportieren.

    Schritt 3

    Wenn Sonnenlicht auf die Blattoberfläche fällt, fängt das Chlorophyll, d. h. das im Pflanzenblatt vorhandene grüne Pigment, die darin enthaltene Energie ein. Interessanterweise wird die grüne Farbe des Blattes auch auf das Vorhandensein von Chlorophyll zurückgeführt.

    Schritt 4

    Dann werden Wasserstoff und Sauerstoff durch die Umwandlung von Wasser mit der von der Sonne gewonnenen Energie erzeugt. Wasserstoff wird mit Kohlendioxid kombiniert, um Nahrung für die Pflanze herzustellen, während Sauerstoff durch die Spaltöffnungen freigesetzt wird. Auch Algen und Bakterien verwenden Kohlendioxid und Wasserstoff, um Nahrung zuzubereiten, während Sauerstoff als Abfallprodukt abgegeben wird.

    Die Elektronen aus den Chlorophyllmolekülen und Protonen aus den Wassermolekülen erleichtern chemische Reaktionen in der Zelle. Diese Reaktionen produzieren ATP (Adenosintriphosphat), das Energie für zelluläre Reaktionen liefert, und NADP (Nicotinamidadenindinukleotiddiphosphat), das für den Pflanzenstoffwechsel essentiell ist.

    Der gesamte Prozess kann durch eine einzige chemische Formel erklärt werden.

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    Während wir Sauerstoff aufnehmen und Kohlendioxid abgeben, um Energie zu erzeugen, nehmen Pflanzen Kohlendioxid auf und geben Sauerstoff ab, um Energie zu erzeugen.

    Die Photosynthese hat mehrere Vorteile, nicht nur für die Photoautotrophen, sondern auch für Mensch und Tier. Die in Pflanzen gespeicherte chemische Energie wird beim Verzehr von Pflanzenmaterial auf Tiere und Menschen übertragen. Es hilft auch bei der Aufrechterhaltung eines normalen Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre. Fast der gesamte in der Atmosphäre vorhandene Sauerstoff ist auf diesen Prozess zurückzuführen, was auch bedeutet, dass Atmung und Photosynthese zusammengehören.

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    Schritt für Schritt Prozess der Photosynthese

    Angesichts der Tatsache, dass die Photosynthese hauptsächlich in Pflanzenblättern stattfindet, sollten Sie die Struktur des Blattes verstehen, bevor Sie lernen, wie der Prozess funktioniert.

    Ein typisches Blatt besteht aus folgenden Teilen:

    • Obere und untere Epidermis
    • Schwammiges Mesophyll
    • Palisadenmesophyll
    • Kutikula
    • Leitbündel
    • Spaltöffnungen

    In der oberen und unteren Epidermis findet keine Photosynthese statt, da sie keine Chloroplasten haben. Diese Teile dienen nur als Schutz der inneren Zellen eines Blattes. Die Spaltöffnungen beziehen sich auf die mikroskopischen Löcher, die hauptsächlich in der unteren Epidermis gefunden werden. Sie dienen der umgekehrten Atmung – lassen Kohlendioxid ein und Sauerstoff aus.

    Die Leitbündel sind Teil des Transportsystems der Pflanze. Sie helfen bei der Bewegung von Nährstoffen und Wasser um die Pflanze herum. Die Photosynthese findet in den Palisadenmesophyllzellen statt, da sie Chloroplasten haben.

    Nun, da wir das erledigt haben, schauen wir uns die 4 Hauptschritte der Photosynthese an:

    Schritt 1

    Die Pflanze nimmt über die Spaltöffnungen ihrer Blätter Kohlendioxid in die Atmosphäre auf. Es ist erwähnenswert, dass auch an den Stielen einige Spaltöffnungen vorhanden sind.

    Schritt 2

    Wasser gelangt hauptsächlich über die Wurzeln in die Pflanze und gelangt zu den Blättern, wo die Photosynthese stattfindet. Pflanzenwurzeln wurden speziell entwickelt, um Wasser aus dem Boden zu ziehen und durch den Stängel zu den Pflanzenblättern zu transportieren.

    Schritt 3

    Chlorophyll, der grüne Farbstoff des Blattes, fängt die Energie des Sonnenlichts ein, wenn es auf das Blatt scheint. Es ist erwähnenswert, dass Chlorophyll dem Blatt seine grüne Farbe verleiht.

    Schritt 4

    Die Sonnenenergie wird genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu zerlegen. Dann wird Wasserstoff mit Kohlendioxid kombiniert, um Zucker herzustellen, der Nahrung für die Pflanze ist. Sauerstoff wird als Nebenprodukt durch die Spaltöffnungen freigesetzt.

    Mit Hilfe von Protonen aus den Wassermolekülen und Elektronen aus den Chlorophyllmolekülen laufen chemische Reaktionen ab, um Adenosintriphosphat (ATP) zu produzieren. ATP liefert Energie für zelluläre Reaktionen und Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Diphosphat (NADP), das ein wesentlicher Bestandteil des Pflanzenstoffwechsels ist.


    Experiment, um zu beweisen, dass Licht für die Photosynthese unerlässlich ist (mit Bildern)

    Experimentell zeigen, dass Licht für die Photosynthese unerlässlich ist.

    Benötigte Geräte und Materialien:

    Eine gesunde Topfpflanze, eine Petrischale, ein Becher mit Wasser, eine Pinzette, ein Wasserbad, ein Stück Drahtgaze, ein Stativ, ein Brenner, eine Streichholzschachtel, Alkohol ein Streifen schwarzes Papier, Jodlösung und Klammern.

    Theorie:

    Photosynthese ist ein biochemischer Prozess, bei dem grüne Pflanzen in Gegenwart von Sonnenlicht einfachen Zucker mit Kohlendioxid aus der Atmosphäre und Wasser aus dem Boden s5mthesieren. Dieser Einfachzucker (Glukose) wird später in Stärke umgewandelt.

    Der wichtigste Faktor für die Photosynthese ist Licht. Die Photosyntheserate hängt von der Quantität und Qualität des Lichts ab. Das Chlorophyllmolekül in grünen Blättern absorbiert Licht, wird angeregt und emittiert Elektronen. Die emittierten Elektronen werden zur Herstellung von Adenosintriphosphat (ATP) verwendet. Schließlich wird die Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt und in der produzierten Glukose gespeichert.

    Die Photosyntheserate ist in Gegenwart von rotem und blauem Licht am höchsten, während sie bei grünem Licht minimal ist, da grünes Licht von den Chlorophyllmolekülen reflektiert wird.

    Verfahren:

    1. Nehmen Sie die Topfpflanze und bewahren Sie sie 2-3 Tage an einem dunklen Ort auf, damit die Blätter entfettet werden.

    2. Bedecken Sie einen Teil eines seiner Blätter mit dem schwarzen Papierstreifen. Stellen Sie sicher, dass Sie beide Seiten des Blattes bedecken.

    3. Setzen Sie diese Pflanze nun für 3-4 Stunden in die Sonne.

    4. Zupfen Sie das ausgewählte bedeckte Blatt und entfernen Sie das schwarze Papier, das es bedeckt.

    5. Legen Sie dieses Blatt in das Becherglas mit Wasser und kochen Sie es etwa 10 Minuten lang.

    6. Nehmen Sie das Blatt heraus und kochen Sie es nun 10 Minuten lang im Wasserbad in Alkohol. Dadurch wird das Chlorophyll entfernt.

    7. Nehmen Sie das Blatt heraus und waschen Sie es unter fließendem Wasser.

    8. Legen Sie dieses Blatt in die Petrischale und geben Sie einige Tropfen Jodlösung darauf. Beobachten Sie nun die Farbänderung.

    Beobachtungen:

    Das Blatt verfärbt sich außer im bedeckten Bereich blauschwarz. Da dieser bedeckte Bereich kein Licht erhielt, fand keine Photosynthese statt. Daher wurde dort keine Stärke gebildet. Der unbedeckte Bereich erhielt Licht und dort wurde aufgrund der Photosynthese Stärke gebildet.

    Ergebnis:

    Licht ist für die Photosynthese unerlässlich.

    Vorsichtsmaßnahmen:

    1. Vor Beginn des Experiments muss das Blatt abgelenkt werden.

    2. Das Blatt muss richtig mit schwarzem Papier bedeckt sein, um das Eindringen von Licht zu verhindern.


    Photosynthese-Lichtreaktionen

    Bei der Photosynthese werden nicht alle Wellenlängen des Lichts absorbiert. Green, the color of most plants, is actually the color that is reflected. The light that is absorbed splits water into hydrogen and oxygen:

    H2O + light energy → ½ O2 + 2H+ + 2 electrons

    1. Excited electrons from Photosystem I can use an electron transport chain to reduce oxidized P700. This sets up a proton gradient, which can generate ATP. The end result of this looping electron flow, called cyclic phosphorylation, is the generation of ATP and P700.
    2. Excited electrons from Photosystem I could flow down a different electron transport chain to produce NADPH, which is used to synthesize carbohydratyes. This is a noncyclic pathway in which P700 is reduced by an exicted electron from Photosystem II.
    3. An excited electron from Photosystem II flows down an electron transport chain from excited P680 to the oxidized form of P700, creating a proton gradient between the stroma and thylakoids that generates ATP. The net result of this reaction is called noncyclic photophosphorylation.
    4. Water contributes the electron that is needed to regenerate the reduced P680. The reduction of each molecule of NADP+ to NADPH uses two electrons and requires four photons. Two molecules of ATP are formed.

    Plants are built for photosynthesis.

    Plants are wizards as far as photosynthesis is concerned. Their entire structure is built to support the process. The plant's roots are designed to absorb water, which is then transported by a special vascular tissue called xylem, so it can be available in the photosynthetic stem and leaves. Leaves contain special pores called stomata that control gas exchange and limit water loss. Leaves may have a waxy coating to minimize water loss. Some plants have spines to promote water condensation.


    What food is produced during photosynthesis?

    In plants, glucose is produced as a result of photosynthesis. Plants need the energy glucose provides in order to grow and reproduce. Glucose is also required for the process of cellular respiration, in which plants convert Kohlendioxid from the air into Sauerstoff.

    Beside above, what are the products of photosynthesis? The reactants for photosynthesis are light energy, water, carbon dioxide and chlorophyll, while the products are Glucose (sugar), Sauerstoff und Wasser.

    Keeping this in view, what general type of plant food is produced by photosynthesis?

    In the photosynthesis process, when the Kohlendioxid react with water in the presence of sunlight then it gives glucose as a product and oxygen as a byproduct. Hence, the food produced by the photosynthesis is, carbohydrate.

    Why is photosynthesis is important?

    Photosynthese and why it's wichtig Photosynthese is plants taking in water, carbon dioxide, and light to make sugar and oxygen. Das ist wichtig because all living things need oxygen to survive. All producers make oxygen and sugar for the secondary consumers and then the carnivores eat animals that eat the plants.