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Dietrich BioIII Fragen / Antworten

1) Wie lautet die Reaktionsgleichung für die Photosynthese grüner Pflanzen? Erläutern Sie, inwiefern es sich hierbei um eine Redoxreaktion handelt. Reaktionsgleichung für die Photosynthese grüner Pflanzen:!

CO2 + 2H 2O → (CH 2O) + O2 + H 2O Inwiefern es sich um eine Redoxreaktion handelt:!

Re d : CO2 + 4e− + 4H + → (CH 2O) + H 2O Ox : 2 H 2O → 4 H + + O2 + 4e−

2) Kann die photosynthetische O2-Produktion in Abwesenheit von CO2 erfolgen? Begründen Sie Ihre Angabe. Ja, die photosynthetische O2 Produktion kann in Abwesenheit von CO2 erfolgen weil:! O2 entsteht aus dem Sauerstoff des H2O und nicht aus dem Sauerstoff des CO2.!

3) Wie lässt sich nachweisen, dass der photosynthetisch produzierte Sauerstoff nicht aus dem CO2 sondern aus dem H2O stammt? ! Die Oxidation von Wasser, d.h. die O2-Bildung, im Licht kann in Abwesenheit von CO2 erfolgen, wenn synthetische Elektronen-Akzeptoren wie, z.B Fe3+, vorhanden sind. ! Nicht CO2 wird reduziert, sondern Fe3+ (Hill Reaktion).!

4) Charakterisieren Sie in Stichworten die Lebensweise von Pflanzen bezüglich ihrer Energiequelle, Kohlenstoffquelle und der Nutzung von Wasserstoff-Donoren. _ Energiequelle: Phototrophie. ! _ Kohlenstoffquelle (Kohlendioxid) —> Autotrophie. ! _ Nutzung von Wasserstoff-Donoren (Wasser) —> Hydrotrophie.#

5) Welches ist das erste CO2-Fixierungsprodukt der C3-Photosynthese? #

3-Phosphoglycerat.

6) Welches sind die Produkte der photosynthetischen Lichtreaktionen? Die Produkte der photosynthetischen Lichtreaktionen sind:! O2, ATP, NADPH und H+.!

7) 1 Mol Photonen der Wellenlänge 400 nm hat einen Energiegehalt von 300 kJ. Wie viel Energie besitzt Licht der Wellenlänge 800 nm (Angabe mit Einheit!)? ca. 150kJ.!

8) Skizzieren und beschreiben Sie das Absorptionsspektrum von Chlorophyll.

! Die beiden Chlorophylle a und b haben Absorptions-maxima bei ca. 420 nm resp. 480 nm im blauen Bereich, sowie bei ca. 620 nm und 680 nm im roten Bereich.! Chlorophylle absorbieren vornehmlich blaues und rotes Licht, während im mittleren Spektralbereich zwischen ca. 500 nm und 620 nm keine Licht-Absorption stattfinden.!

9) Welche Aussagen sind richtig, welche falsch? " Robert Hill wies nach: " ( R ) dass Chloroplasten O2 unabhängig von CO2 bilden können." ( F ) dass Chloroplasten im Dunkeln O2 bilden können." ( F ) dass Kaliumferricyanid als Elektronendonator in den Lichtreaktionen genutzt werden kann. ( R ) dass aufgebrochene Chloroplasten im Licht künstliche Elektronenakzeptoren reduzieren.

10) Durch welchen Mechanismus gelangt die Energie der Lichtsammelfalle zum Reaktionszentrum von Photosystem II? Pflanzen haben Lichtantennen entwickelt, die das Licht nach Art einer Satellitenschüssel einfangen können und dessen Energie zu dem Chlorophyll im PSI oder im PSII leiten.

11) Ist der energetische Wirkungsgrad der Photosynthese grüner Pflanzen bei Bestrahlung mit rotem oder mit blauem Licht höher? Begründen Sie Ihre Entscheidung. Der energetische Wirkungsgrad ist mit blauem Licht höher weil:! die Bestrahlung mit blauem Licht energiereicher ist als mit rotem Licht.!

12) Nennen Sie drei Antennenpigmente in Chloroplasten grüner Pflanzen. Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoide.!

13) Beschreiben Sie einen Versuch, mit Hilfe dessen das Aktionsspektrum der ! Photosynthese erfasst werden kann. Engelmann-Versuch: ! Engelmann spaltete Licht durch ein Prisma und bestrahlte einen Algenfaden damit so, dass einzelne Zellen entweder mit blauem, roten, gelben etc. Licht bestrahlt wurden. ! Die Photosyntheserate durch die Ermittlung der Höhe des gebildeten Sauerstoffs ermittelt.! Dazu verwendete Engelmann aerotaktische Bakterien.! Sie sammelten sich vor allem an den Stellen des blauen und roten Lichts, wo die Fotosynthese folglich am effektivsten war, dazwischen liegt die sogenannten Grünlücke, weil grünes Licht nicht absorbiert werden kann, diese Stelle mieden die sauerstoffbedürftigen Bakterien.!

14) Geben Sie die Strukturformel von Plastochinon an. Welche Eigenschaften besitzt Plastochinon, wo ist es lokalisiert und wozu dient es während der Lichtreaktionen?

Das Plastochinon ist die einzige Komponente der Elekronentransportkette zwischen PSII und PSI, die neben ! Elektronen auch H+ transportiert.! Plastochinon ist in der Thylakoidmembran frei beweglich.!

15) Warum werden für den nichtzyklischen Elektronentransport bei der oxygenen Photosynthese zwei Photosysteme benötigt? Die mit Photosystem II aufgenommene Energie an P680 reicht alleine nicht aus, um die Reduktion von NADP+ zu NADPH bewerkstelligen zu können. ! Der angeregte P680-Komplex ist hierfür zu schwach, der angeregte P700-Komplex (Photosystem I) dagegen als Reduktionsmittel stark genug.!

16) Photosystem I (PSI) und Photosystem II (PSII) sind räumlich voneinander getrennt. Wie gelangen die Elektronen von PSI zu PSII? Durch linearen Elektronentransport innerhalb des Q-Zyklus.!

17) Welche Produkte entstehen beim zyklischen Elektronentransport? Es entsteht nur ATP.!

18) Nennen Sie einen Inhibitor des photosynthetischen Elektronentransports. Dichlorophenyl Dimethylharnstoff (DCMU).! 19) Wofür dient der Q-Zyklus? _ Elektronentransport von PS II auf Cytochrom b6f! _ Zwischenspeicherung von Elektronen, die nicht direkt zur Reduktion verwendet werden können. ! _ Aufbau des Protonengradienten durch Transfer von Protonen ins Stroma.!

20) Beschreiben Sie den prinzipiellen Aufbau von Chlorophyll (ohne Strukturformel) und seine Absorptionseigenschaften. Welches Löslichkeitsverhalten besitzt Chlorophyll und worauf ist dieses zurückzuführen? _ Löslichkeitsverhalten: Chlorophyll ist die prosthetische Gruppe von P680 / P700, das ein aus substituiertem Porphyrin bestehendes aktives Zentrum enthält, in welchem koordinativ ein Mg2+Ion gebunden ist, an welchem sich ein Phytolrest befindet.! _ Absorptionsverhalten: Ein erstes Absorptionsmaximum liegt bei etwa 450 nm, das zweite bei etwa 680 nm, wobei die Maxima der verschiedenen Chlorophylle etwas unterschiedlich sind.! !!!!!(Nicht sicher)!!!!!!!

21) Zeichnen Sie die Strukturformel von Chlorophyll a und benennen Sie den Teil, der für die hohe Lipidlöslichkeit verantwortlich ist.

Lipophiler Rest: Phytol-Rest (Schwanz).

22) Warum kann Licht längerer Wellenlänge als 700 nm nicht für die oxygene

Photosynthese grüner Pflanzen genutzt werden?! Weil das Licht von Chlorophyll a/b nicht mehr absorbiert werden kann, da die Absorptionsfähigkeit zu Wellenlängen größer als 700 nm abfällt.!

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