Hallo und herzlich willkommen zu meinem Crashkurs fürs Bio-Abi. Wir sind im Bereich der Autotrophen-Assimilation, insbesondere der Photosynthese. Und ich hatte jetzt schon einige Tutorials dazu für euch fertiggestellt. Die könntet ihr dann hier unter dieser Playlist euch anschauen. Heute wollen wir ein bisschen reingehen in das Training und zwar wollen wir uns anschauen, wie die abiotischen Faktoren die Photosynthese gerade beeinflussen.
Und das anhand typischer Aufgaben. miteinander besprechen und natürlich mit den Keywords wieder die Aufgaben lösen, um dann in einer möglichen Klausurfrage, wenn sie so ähnlich gestellt wird, auch eine sehr, sehr gute Note zu bekommen. Ich wünsche euch damit viel Spaß und los geht's. Die erste Aufgabenstellung heißt, nennen Sie die drei wichtigsten abiotischen Faktoren.
die die Photosyntheseaktivität beeinflussen. Begründen Sie die Art der jeweiligen Beeinflussung. Wir haben also zwei Operatoren, Nennen und Begründen. Erstmal nennen wir sie.
Natürlich ist das das Licht, das CO2, also das Kohlenstoffdioxid, und die Temperatur. Wir fangen an mit dem Licht. Die Lichtstärke wird in der Regel mit Watt pro Quadratmeter angegeben.
Hier sieht man eine typische Sättigungskurve. Schauen wir uns mal die Keywords an. Die Chloroplasten, die die Photosynthese betreiben. Hier haben wir die lichtabhängigen Reaktionen, bei denen ja die Pigmente mit lichtunterschiedlicher Wellenlängen bestrahlt werden und dieses Licht absorbieren. Das führt dann zur Photolyse, also zur Spaltung des Wassers und zur Photovoszirrullierung, also der Bildung von ATP und der Bildung von NADPH++ als Energieträger.
Wir haben natürlich noch die lichtunabhängigen Reaktionen der Photosynthese, die aber jetzt hier mit der Lichtstärke nicht allzu viel zu tun haben. Wir können das mal ganz allgemein sagen. In den Chloroplasten der Pflanzenzellen laufen die lichtabhängigen Reaktionen ab.
Die in der Thylakoidmembran befindlichen Pigmente, zum Beispiel Chlorophyll, können Licht unterschiedlicher Wellenlängen absorbieren. Dann können wir weiter sagen, die Lichtenergie wird wird einerseits für die Wasserspaltung, Photolyse, genutzt. Vielleicht nochmal für diejenigen, die nicht wussten, was Wasserspaltung ist oder Photolyse. Das ist also die Spaltung von H2O in Elektronen, Protonen und Sauerstoff.
Die Lichtenergie wird auch für die Synthese von ATP, Photophosphorylierung, und NADPH plus H plus genutzt. Dies sind die Ausgangsstoffe für die lichtunabhängigen Reaktionen. Wir könnten jetzt hier auch noch ein Fazit ziehen.
Licht bildet daher einen limitierenden Faktor für die Photosynthese. Hier nochmal die wichtigsten Begriffe für euch. Fett gedruckt.
Licht haben wir. Jetzt kommen wir zum nächsten Faktor, dem Kohlenstoffdioxid. Die typische Kurve sieht so aus, ebenfalls eine Sättigungskurve. Und bei den Keywords haben wir das Stroma in den Chloroplasten, die lichtunabhängigen Reaktionen natürlich, die Carboxylierung, also die Kohlenstofffixierung und das Endprodukt, die Glucose.
welches dann in Stärke umgewandelt wird. Wir können sagen, im Stroma der Chloroplasten laufen die lichtunabhängigen Reaktionen ab, also erstmal den Ort nennen. Hier wird CO2 im Kelvinzyklus an einen C5-Körper fixiert, das nennen wir Carboxylierung. Unter Nutzung von At... NADP und NADPH++, wir erinnern uns aus den nichtabhängigen Reaktionen, wird Glucose produziert.
Dies kann in Form von Stärke gespeichert werden. Und hier auch wieder ein Fazit, CO2 bildet daher einen limitierenden Faktor für die Photobreachung. Photosynthese.
Wir kommen zum dritten und letzten Faktor, der Temperatur. Hier sehen wir eine typische Optimumskurve. Die Keywords sind Stoffwechselreaktionen, Enzyme katalysieren, RGT-Regel, Denaturierung, irreversible Strukturänderung.
Und wir können schreiben, Enzyme katalysieren Stoffwechselreaktionen. Sowohl die lichtabhängigen als auch lichtunabhängigen Reaktionen benötigen daher funktionstüchtige Enzyme. Nach der RGT-Regel, wir können sie dann nochmal nennen, Reaktionsgeschwindigkeit, Bei der Reaktionsgeschwindigkeitstemperaturregel steigt die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Zunahme der Temperatur von 10°C um das Doppelte.
Daher nimmt auch die Photosyntheserate bei steigender Temperatur zu. Allerdings kommt es bei Proteinen bei höheren Temperaturen zur Denaturierung. Diese irreversible Strukturänderung führt bei Enzymen dazu, dass das aktive Zentrum nicht mehr die Substrate binden kann, die Reaktionsrate sinkt. sinkt stark ab. Hier nochmal die wichtigsten Begriffe.
Und wir kommen zum zweiten Teil unseres Tutorials. Diesmal wollen wir Materialien interpretieren, um die Abhängigkeit der Photosynthese von abiotischen Faktoren zu zeigen. Das erste Material, was wir uns anschauen wollen, hat also die Temperatur und die Lichtstärke in Bezug auf die Photosyntheserate.
Wir haben also einmal Lichtstärke von 300 Watt und einmal Lichtstärke von 50 Watt. Dazu jetzt die Keywords Optimumkurve, Lichtabhängige Reaktionen, Pigmente, Absorption, Photophosphorylierung, ATP und NRTP. H++, lichtunabhängige Reaktionen der Photosynthese, Enzyme-Katalysieren-Stoffwechselreaktionen und RGT-Regel und Denaturierung.
Jetzt ist ja die Aufgabe, dass wir das Material interpretieren sollen. Dazu ist es notwendig, dass wir am Anfang die Abhängigkeiten nennen, also die beiden Achsen und das, was als Kurven zu sehen ist. Wir könnten also formulieren, das Diagramm zeigt die Abhängigkeit der Photosyntheserate von Temperatur und Licht.
Dann sollten wir versuchen, diese beiden Kurven so zu interpretieren, dass wir uns auf Unterschiede und Gemeinsamkeiten konzentrieren und auf allgemeine Aussagen. Wir könnten also erstmal anfangen mit der Lichtstärke 300 Watt. Wir formulieren, bei einer Lichtstärke von 300 Watt pro Quadratmeter ist eine Optimumkurve zu erkennen. Die Photosynthese steigt hier bei niedrigen Temperaturen gemäß der RGT-Regel bis knapp 40 Grad Celsius an. Danach fällt die Photosynthese rate deutlich ab.
ab. Das sollten wir jetzt erklären. Bei Temperaturen über 50 Grad kommt die Photosyntheserate zum Erliegen. Der Grund dafür ist die Denaturierung der Enzyme. und natürlich auch noch andere an der Photosynthese beteiligten Proteine.
Das würde ich jetzt hier nicht unbedingt erwarten, dass ihr das sagt. Und was eine Denaturierung ist, müsstet ihr an dieser Stelle auch nicht unbedingt definieren. Bei einer Lichtstärke von 50 Watt, wir gucken also jetzt auf die andere Kurve, ist eine deutlich andere Kurve zu erkennen. Beide Kurven steigen bis zu einer Temperatur von rund 13 Grad Celsius in gleichem Maße an. Danach ist aber bei 50 Watt keine signifikante Zunahme der Photosynthese-Rate zu erkennen.
Ja, Ja, jetzt müsste man diese Plateauphase noch begründen. Das könnte man dann folgendermaßen machen. Es ist daher anzunehmen, dass Licht bei einer geringeren Lichtstärke den limitierenden Faktor darstellt, die in den lichtabhängigen Reaktionen gebildeten Energieträger ATP, NADPH++, stehen für die lichtunabhängigen Reaktionen nicht in ausreichendem Maße zur Verfügung. Dementsprechend ist dann die Photosyntheseleistung natürlich deutlich geringer.
Hier ist ein Unterschied klar zu machen. Auch hier fällt die Fusosyntheserate ab, rund 40 Grad, aufgrund der Differenzierung. den Ertürmungen der beteiligten Enzyme deutlich ab, bis die Photosynthese komplett zum Erliegen kommt. Schauen wir uns mal noch eine andere Abhängigkeit an, und zwar der Photosyntheserate in Bezug auf Kohlenstoffdioxid und Lichtstärke.
Die Lichtstärke ist also genauso wie eben bei 350 Watt, aber wir betrachten halt jetzt den Faktor CO2. Die Keywords. Sättigungskurve, Plateauphase, lichtabhängige Reaktionen, lichtunabhängige Reaktionen, Karboxylierung, Kelvinzyklus, limitierender Faktor.
Denkt daran, wir müssen wieder die Abhängigkeiten nennen beim Interpretieren. Also schreiben wir, das Diagramm zeigt die Abhängigkeit der Photosyntheserate von CO2-Konzentration und Licht. Sowohl bei 300 als auch 50 Watt pro Quadratmeter ist eine Sättigungskurve zu erkennen, eine Gemeinsamkeit.
Allerdings beginnt die Plateauphase bei einer Lichtstärke von 0,5 m. 50 Watt pro Quadratmeter schon bei rund 0,045 Volumenprozent CO2. Dies entspricht fast dem CO2-Gehalt der Normalluft.
Wir müssen jetzt noch die Abhängigkeiten zeigen. Dies zeigt, dass ein höherer CO2-Gehalt keine Auswirkungen auf die Photosyntheserate bei 50 Watt Lichteinstrahlung hat. Wir können dann weiter begründen, Bei optimaler Versorgung mit CO2 wirkt die Lichtmenge als limitierender Faktor. Das ist damit zu erklären, dass die in den lichtabhängigen Reaktionen produzierten Energieträger ATP und NADPH++ für die Carboxylierung im Kelvinzyklus notwendig sind.
Wird aufgrund unzureichender Lichtmenge nicht genug dieser Energieträger generiert, kann nicht mehr Glucose in den lichtunabhängigen Reaktionen produziert werden. Schauen wir uns jetzt die andere Kurve an. Bei 300 Watt liegt die Plateauphase der Sättigungskurve erst bei knapp 0,15 Volumenprozent CO2. Da keine Messungen über 300 Watt pro Quadratmeter gezeigt wurden, könnte jetzt sowohl Licht als auch CO2 der limitierende Faktor sein.
Denn es wäre ja auch möglich, dass die in der Therial-Aquavit-Membran liegenden Fotosysteme Autosysteme bei einer Licht- Stärke von 300 Watt pro Quadratmeter ausgelastet sind und so nicht mehr ATP oder NADPH++ produziert werden kann. Wenn also die Oberfläche komplett genutzt wurde, dann könnte das so sein. Es kann natürlich genauso sein, dass man auch mit CO2 hier einen limitierenden Faktor hat. Das könnte man hier noch sagen. Ich habe das jetzt nicht getan.
Ja, ich hoffe, ihr habt wieder etwas dazugelernt und vielleicht habt ihr auch Glück, dass es in der nächsten Klausur kommt. Auf jeden Fall habt ihr aber jetzt, denke ich, die Abhängigkeiten verstanden. und meistens sind wirklich die Aufgaben in den Klausuren so ähnlich gelagert, wie das, was ich euch jetzt gezeigt habe. Und ich hoffe, dass ihr dann damit sehr gut klarkommt.
Ich habe noch etwas anderes für euch und zwar habe ich euch ein Handbuch erstellt. Ich habe das hier unten bei der Videobeschreibung für euch verlinkt. Um das Handbuch runterzuladen, braucht ihr nur unter dem Video auf Show More zu klicken.
Da öffnet sich dann die Videobeschreibung. Dann auf diesen Link klicken. Da kommt ihr dann zu meinem OneDrive. Da findet ihr das BioXE Handbuch.
Wenn ihr das öffnet, dann könnt ihr innerhalb des Handbuches jeweils zu den einzelnen Bereichen springen, indem ihr da drauf klickt. Und wenn ihr dann bei dem jeweiligen Video angekommen seid, dann könnt ihr direkt zu YouTube springen. Und zwar entweder zu dem gesamten Video oder zu der jeweiligen Zeit, die ihr dann direkt anklickt.
Ja, und wenn ihr meinen Kanal noch nicht abonniert habt, dann wäre das sehr schön, wenn ihr das tut. Ich habe auch noch einen anderen YouTube-Kanal, und zwar einen Kanal, wo ich ein bisschen über meine Freizeitaktivitäten, insbesondere meine Reisen, berichte. In nur noch wenigen Monaten werde ich auf eine Weltreise gehen. Und da wäre es sehr schön, wenn ihr mich da begleitet.
Und ich freue mich natürlich auch dort über jeden Abonnenten. Den Link dafür könntet ihr dann hier finden. Für meinen Bio-Kanal einfach hier draufklicken. Ganz liebe Grüße und viel Erfolg im Abitur. Tschüss, euer XI.