Abiotische Faktoren der Photosynthese

Overview

Die Vorlesung behandelt die Abhängigkeit der Photosynthese von abiotischen Faktoren und relevante Lehrerfragen für das Biologie-Abitur.

Abiotische Faktoren

• Abiotisch bedeutet „nicht lebend“; umfasst Umweltfaktoren ohne biologische Herkunft.
• Beispiele: Temperatur, Licht, Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, pH-Wert, Salzgehalt.

Wichtige Begriffe & Strukturen der Photosynthese

• Chloroplasten enthalten Chlorophyll und Thylakoide, deren Membranen Schlüsselelemente der Photosynthese sind.
• Auf der Thylakoidmembran befinden sich ATP-Synthase, ADP-ATP-System, Photosysteme I und II sowie Proteine der Elektronentransportkette.
• Photolyse: Lichtgetriebene Spaltung von Wasser in Sauerstoff, Elektronen und Protonen an der Thylakoidmembran.
• Calvinzyklus (Kelvinzyklus): Zyklus zur CO2-Fixierung und Glucose-Bildung.

Einfluss Abiotischer Faktoren auf die Photosynthese

• Licht: Liefert Energie für die Photolyse und den Elektronentransport; ATP- und NADPH-Bildung erfolgt lichtabhängig.
• Nur bestimmte Lichtwellenlängen werden von photosynthetischen Pigmenten wie Chlorophyll A und B absorbiert.
• Lichtintensität: Zu niedrige Werte begrenzen die Photosynthese, zu hohe schädigen die Chloroplasten.
• Temperatur beeinflusst die Aktivität von Enzymen in allen Reaktionen; optimale Temperatur beschleunigt, zu hohe führt zur Denaturierung.
• CO2-Konzentration: Limitiert die Photosyntheserate bei niedrigen Werten; ab Sättigung keine weitere Steigerung.
• Wasser: Essenziell für die Photolyse; Wassermangel führt zur Schließung der Spaltöffnungen und verringertem CO2-Austausch.

Messmethoden der Photosyntheseaktivität

• Messung der Sauerstoffproduktion während der Photolyse.
• Bestimmung der CO2-Aufnahme, z.B. durch Messung des CO2-Gehalts im Wasser.
• Zunahme der Biomasse als Indikator für Photosyntheseleistung.
• Messung der Chlorophyllfluoreszenz zur Einschätzung der Photosyntheserate.

Key Terms & Definitions

• Abiotische Faktoren — Umweltbedingungen ohne biologische Herkunft (z.B. Licht, Temperatur, Wasser).
• Chlorophyll — Grünes Pigment, das Licht für die Photosynthese absorbiert.
• Photolyse — Lichtinduzierte Spaltung von Wasser in O₂, Protonen und Elektronen.
• Calvinzyklus — Kreisprozess zur Umwandlung von CO₂ in Glucose.
• RGT-Regel — Reaktionsgeschwindigkeit-Temperatur-Regel; beschreibt Temperaturabhängigkeit von Reaktionen.
• Denaturierung — Strukturverlust eines Proteins (z.B. Enzym) durch Hitze, mit Funktionsverlust.

Action Items / Next Steps

• Grafik zur Temperaturabhängigkeit der Photosynthese zeichnen und mit eigenen Worten erläutern.
• Download des Handbuchs zu Lehrerfragen und Schülerantworten (per QR-Code im Skript).