Hallo und herzlich willkommen zu meinem Cashkurs fürs Bio-Abi. Wir befinden uns in der Rubrik typische Lehrerfragen und wollen hier insbesondere für die Bestnoten in der mündlichen Mitarbeit arbeiten. Wir befinden uns im Bereich der Photosynthese und zwar Abhängigkeit von abiotischen Faktoren.
Die erste Frage, die der Lehrer stellen könnte, wäre, was versteht ihr unter abiotisch? Ihr wisst ja, dass Biologie die Wissenschaft des Lebens ist. Das A steht für nicht und biotisch also für lebend. Demzufolge heißt abiotisch nicht lebend. Und jetzt wäre die nächste, sich daran anschließende Aufgabe, nennt er abiotische Faktoren.
Temperatur, Licht, Wasser, Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid, pH, Beersalinität. Und die nächste Frage wäre, ihr sollt Keywords nennen, die euch einfallen, wenn ihr über Photosynthese sprechen wollt. Da hast du jetzt ein bisschen Zeit, schreibt euch die ruhig mal auf. Wir haben also den Chloroplasten, der natürlich Chlorophyll enthält. Dieser Chloroplast enthält Thylakoide und die Thylakoide wiederum besitzen eine Membran.
Und diese Membran habe ich hier nochmal abgebildet. einige wichtige Punkte. Auf der Membran seht ihr das ADP-ATP-System und die ATP-Synthase, sowie die Photosysteme 1 und 2 und die Proteine der Elektronentransportkette.
Dann vielleicht noch der Begriff Photosystem. und der Kelvinzyklus. Und das wären jetzt von meiner Seite erstmal die wichtigsten Keywords. Welche der eben genannten Keywords sind möglicherweise wichtig für abiotische Faktoren, die die Fotosynthese beeinflussen könnten? Begründe.
Hier nochmal die Keywords und die abiotischen Faktoren, die ich genannt hatte. Ja, als erstes natürlich das Licht. Ihr seht die jeweiligen Keywords, die dazu wichtig sind, nochmal da drüber. Dann die Temperatur.
Und dazu solltet ihr noch diese Begriffe wissen. Proteine, Enzyme, die Naturwirkung, Ergäterige. Darauf komme ich dann gleich nochmal.
Die Photolyse, hier nochmal kurz abgebildet. Das ist die Oxidation von Wasser. Und hier nochmal als Verlaufschema.
Ihr seht, das Licht spaltet das Wasser an der Thylakoidmembran, und zwar in den Photosystemen. Und dabei wird Sauerstoff freigesetzt. Elektronen und Protonen. Und als letztes das CO2, welches im Kelvinzyklus genutzt wird, das Kohlenstoffdioxid, als letzter abiotischer Faktor.
So, mit diesen wollen wir jetzt arbeiten und da beginnen wir mit dem Licht. Begründe die Bedeutung von Licht für die Photosynthese. Dabei müssen wir zwei Sachen beachten. Einmal, Licht liefert die Energie für die Spaltung des Wassers und für die Energieübertragung auf Elektronen. Diese Energie wird im weiteren Verlauf für die ATP-Synthese und die Bildung von der NADPH plus A plus genutzt.
ATP und NHTPH++ sind im Anschluss notwendig für die Bildung von Glucose, dem finalen Produkt der Photosynthese. Also zwei Sachen, einmal diese Energielieferung für die Photolyse und die Energielieferung damit, damit die Elektronen auf ein höheres Energieniveau gehoben werden können, um damit ATP und NADPH plus ab plus zu synthetisieren bzw. zu generieren. Weshalb können nicht alle Nicht-Wellenlängen für die Photosynthese genutzt werden, also nicht alle Farben? Das Ganze hatten wir ja schon mal thematisiert, als wir zum Chlorophyll gesprochen haben.
Das Chlorophyll... Ist hier nochmal abgewürfelt und ihr könntet sagen, die photosynthetisch aktiven Pigmente können nur bestimmte Wellenlängen absorbieren. Ein Beispiel für ein solches Pigment ist das Chlorophyll.
Es gibt dabei Chlorophyll A oder Chlorophyll B. Begründe die Rolle, die die Lichtintensität bei der Photosynthese spielt. Die Lichtintensität ist für die Photosynthese entscheidend, da sie die Menge an Lichtenergie bestimmt, die von den Chloroplasten in den Pflanzen absorbiert werden kann. Bei niedriger Lichtintensität ist die Energiezufuhr für die Photosynthese unzureichend, während zu hoher Lichtintensität die Energiezufuhr für die Photosynthese unzureichend ist. hohe Lichtintensitäten dazu führen können, dass die Photosyntheserate aufgrund von Schäden an den Chloroplasten sinkt. Ein ausgewogenes Maß an Lichtintensität ist daher entscheidend, um die optimale Rate der Photosynthese zu gewährleisten und somit die Produktion von Nährstoffen für die Pflanze.
Erläutere die Abhängigkeit der Photosynthese von der Temperatur. Dazu auch nochmal diese Begriffe als Hilfe. Die Photosynthese benötigt unterschiedliche Proteine, wie zum Beispiel die integralen Proteine in der Thylakoid-Membran.
Dies sind sowohl Proteine der Elektronentransportkette als auch der Enzymkomplex ATP-Synthase. Auch für die lichtunabhängigen Reaktionen zum Beispiel im Kelvinzyklus, sind Enzyme notwendig. Die Enzymreaktion wird durch die Temperatur maßgeblich beeinflusst. Je höher die Temperatur, umso schneller laufen Reaktionen ab.
Das kennt ihr auch als RGT-Regel, die Reaktionsgeschwindigkeitstemperatur. Ab einer bestimmten Temperatur denaturieren Proteine auch Enzyme. Ihr wisst ja, dass Enzyme immer Proteine sind.
Diese Veränderung der 3D-Struktur, zum Beispiel des aktiven Zentrums bei Enzymen, hat zur Folge, dass Enzyme nicht mehr katalysieren können und dadurch die Reaktionen nicht mehr ablaufen können. Dadurch ist keine Photosynthese möglich. Stellt diese Abhängigkeit in einer Grafik dar. Ihr sollt also die Fotos in dieser Aktivität in Abhängigkeit von der Temperatur. darstellen.
So, ich habe das jetzt mal hier für euch gemacht. Jetzt versucht das Ganze noch mal mit eigenen Worten zu erläutern. Die nächste Aufgabe erläutere, wie die Photosyntheseaktivität gemessen werden kann.
Dabei Es gibt verschiedene Möglichkeiten. Hier die ersten beiden, die ihr kennen solltet. Einmal könnte man die Sauerstoffproduktion messen, denn bei der Photolyse entsteht ja Sauerstoff.
Und die Abhängigkeit wäre, dass je mehr Sauerstoff entsteht, umso höher auch diese Aktivität. der Photosynthese ist. Und das zweite wäre die CO2-Aufnahme.
Bei der Photosynthese, und zwar in den dicht unabhängigen Reaktionen, also im Kelvinzyklus, wird CO2 fixiert, also gebunden, je mehr CO2 aufgenommen wird. umso höher ist die Photosyntheseaktivität. Messen könntet ihr das, indem ihr den CO2-Gehalt im Medium, zum Beispiel im Wasser, messt.
Und wenn er weniger wird, dann ist das eine höhere Aktivität der Photosynthese. Weitere Möglichkeiten jetzt von mir. Man könnte die Biomasseproduktion messen, also im Prinzip die Zunahme der Biomasse, also das Wachstum als Indikator für die Photosynthese. Also auch hier, je mehr Biomassenzunahme, umso mehr Vorwärts.
Photosynthese. Und eine andere Möglichkeit wäre, die sogenannte Chlorophyllfluoreszenz zu messen. Dabei wird also die Fluoreszenz des Chlorophylls gemessen und darauf kann Rückschluss gezogen werden auf die Photosyntheseaktivität. Also eine höhere Fluoreszenz weist auf eine höhere Photosyntheserate hin. Erläutere die Abhängigkeit der Photosynthese vom Kohlenstoffdioxid.
Nutze dabei die Abbildung. Kohlenstoffdioxid ist ein Schlüsselbestandteil für die Photosynthese. Da es als Kohlenstoffquelle für die Synthese von Glucose dient, die CO2-Konzentration in der Umgebungsluft beeinflusst also direkt die Geschwindigkeit der Photosynthese.
So, jetzt sollten wir aber nochmal ein bisschen genauer auf diese Abbildung eingehen, und zwar die ersten Teil der Kurve. Wenn die CO2-Konzentration niedrig ist, wird die Photosynthese begrenzt, selbst wenn ausreichend Licht und Wasser vorhanden sind. Mit zunehmender CO2-Konzentration Steigt normalerweise die Photosyntheserate, da die Pflanze mehr Kohlenstoff für die Synthese von Kohlenhydraten nutzen kann. Wir nennen das übrigens auch einen limitierenden Faktor, zum Beispiel Licht und Wasser, aber eben auch CO2 und die Temperatur sind limitierende Faktoren.
Es geht weiter, ihr seht jetzt die Kurve bildet jetzt eine sogenannte Plateauphase. Allerdings gibt es auch eine Grenze, ab der weitere CO2-Zunahme keinen zusätzlichen Anstieg der Photosyntheserate bewirken. Erläutere die Abhängigkeit der Photosynthese vom Wasser.
Wasser spielt eine entscheidende Rolle bei der Photosynthese. Dabei gibt es jetzt zwei Sachen. Einmal die Photolyse. Wasser wird während der Photosynthese gespalten, um Sauerstoff freizusetzen und Elektronen für den Elektronentransport der Photosynthese zu liefern.
Diese Spaltung des Wassers in Elektro... Protonen und Sauerstoff findet im lichtabhängigen Reaktionszyklus statt. Demzufolge wird Wasser benötigt, damit Photosynthese ablaufen kann. Die Verfügbarkeit von Wasser beeinflusst die Photosynthese auch indirekt.
Bei Wassermangel steht die Photosynthese nicht. schließen sich die Spaltöffnungen der Blätter zur Reduzierung des Wasserverlustes durch Transpiration. Dies kann jedoch auch den Gasaustausch in der Pflanze beeinträchtigen.
Die CO2-Aufnahme wird verringert und letztendlich auch die Photosynthese wird reduziert. Diese drei Begriffe, Gasaustausch, Transpiration und Kelvinzyklus, in dem ja die CO2-Fixierung stattfindet, wäre also hier für euch als Keyword zu nutzen. Letzte Aufgabe, ich gebe eine kurze Zusammenfassung zum Thema Photosynthese, Abhängigkeit von abiotischen Faktoren.
Die Photosynthese wird von abydischen Faktoren wie Lichtintensität, Temperatur, CO2-Konzentration und Wasserangebot beeinflusst. Licht liefert die benötigte Energie, aber zu hohe oder zu niedrige Intensitäten kann es nicht sein. können die Photosynthese Rate beeinträchtigen.
Die Temperatur steuert enzymatische Reaktionen. Optimale Werte maximieren die Photosynthese. Hier könntet ihr auch nochmal kurz auf die Naturierung und Ergäterige eingehen. Das habe ich jetzt aus Platzgründen weggelassen.
CO2 ist die Kohlenstoffquelle, beeinflusst aber bei extremen Konzentrationen nicht mehr die Rate. Wasser wird benötigt für die Photolyse, bei der Protonelektronen bereitgestellt werden und ist indirekt als Faktor für die CO2-Fixierung notwendig. Die Verfügbarkeit aller dieser Faktoren beeinflusst die Effizienz der Photosynthese. Das war es für heute schon wieder. Hier unter diesem QR-Code könnt ihr das Handbuch zu den Lehrerfragen und Schülerantworten euch kostenlos herunterladen und damit noch effizienter arbeiten.
Wie immer an dieser Stelle viel Erfolg im Abitur und alles Gute mit eurer BioXE.