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Photosynthese-Varianten

Jun 28, 2025

Overview

Die Vorlesung behandelt die verschiedenen Varianten der Photosynthese bei Pflanzen (C3, C4, CAM) und erklärt deren Anpassungen an unterschiedliche Klimabedingungen.

Grundlagen der Photosynthese

  • Pflanzen wandeln mit Sonnenlicht COâ‚‚ und Wasser in Glucose und Sauerstoff um.
  • Der Gasaustausch (COâ‚‚-Aufnahme, Wasserverdunstung) erfolgt ĂĽber die Stomata (Spaltöffnungen).

Herausforderungen bei heiĂźem Klima

  • Bei hohen Temperaturen mĂĽssen Pflanzen zwischen COâ‚‚-Aufnahme und Wasserschutz abwägen.
  • Geschlossene Stomata verhindern Wasserverlust, aber begrenzen COâ‚‚-Aufnahme.

C3-Pflanzen

  • Meist in gemäßigtem Klima verbreitet; brauchen keine besondere Anpassung.
  • Das erste Produkt der COâ‚‚-Fixierung ist 3-Phosphoglycerat (C3-Verbindung).
  • Rubisco katalysiert die COâ‚‚-Fixierung, kann aber auch Sauerstoff binden (Oxygenase).
  • Fotosyntheserate sinkt bei Hitze und geschlossenen Stomata stark.

C4-Pflanzen

  • Vorwiegend in tropischen/subtropischen Regionen.
  • Erstes Produkt ist Oxalacetat (C4-Verbindung).
  • Zwei Enzyme: PEP-Carboxylase (fixiert COâ‚‚ ohne Oxygenaseaktivität) und Rubisco.
  • COâ‚‚-Fixierung und Calvin-Zyklus sind räumlich getrennt (Mesophyllzellen vs. BĂĽndelscheidenzellen).
  • Fotosynthese bleibt bei Hitze effizient.

CAM-Pflanzen

  • Anpassung an heiĂźe, trockene Standorte (oft Sukkulenten).
  • COâ‚‚-Fixierung (zu Oxalacetat/Malat) nachts bei offenen Stomata, Calvin-Zyklus tagsĂĽber bei geschlossenen Stomata.
  • Zeitliche Trennung von COâ‚‚-Fixierung und Calvin-Zyklus.

Vergleich & Ausblick

  • C4-Pflanzen: räumliche Trennung der Prozesse; CAM-Pflanzen: zeitliche Trennung.
  • C3-Pflanzen könnten von steigendem COâ‚‚-Gehalt profitieren; C4-Pflanzen kaum zusätzliche Ertragssteigerung.

Key Terms & Definitions

  • Stomata — Spaltöffnungen fĂĽr Gas- und Wasseraustausch.
  • Transpiration — Wasserverdunstung ĂĽber Stomata.
  • Rubisco — Enzym, das COâ‚‚ (Carboxylase) oder Oâ‚‚ (Oxygenase) bindet.
  • PEP-Carboxylase — Enzym zur COâ‚‚-Fixierung bei niedriger COâ‚‚-Konzentration, ohne Oxygenaseaktivität.
  • Calvin-Zyklus — Zyklus zur Synthese von Zucker aus COâ‚‚.

Action Items / Next Steps

  • Tabelle zu Gemeinsamkeiten und Unterschieden von C3-, C4- und CAM-Pflanzen anschauen.

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