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dorah
Gast
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 Verfasst am: 16. März 2012 10:16 Titel: co2 abgabe nachts, oxidativer abbau von glucose |
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Meine Frage:
Hey,
ich beschäftige mich gerade mit der nächtlichen co2 abgabe. nun habe ich gelesen, dass nachts co2 abgabe stattfindet, da die pflanzen nachts glucose oxidativ abbauen, es jedoch nicht fixieren können.
Meine Ideen:
oxidativer glucoseabbau, das verstehe ich als die zellatmung, denn nachts findet aufgrund des lichtmangels keine photosynthese statt, und die pflanze atmet (o2 aufnahme, co2 abgabe) allerdings verstehe ich nicht, wie das mit der fixierung der glucose zusammenhängt.
ist damit gemeint, dass die glucose nicht als stärke gespeichert werden kann, oder, dass generell keine glucose hergestellt (fixiert) werden kann, da der calvin zyklus aufgrund der fehlenden reduktionsäquivalente nicht stattfindet?
herzlichen dank für antworten!! |
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Hedera
Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657
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| Verfasst am: 16. März 2012 13:01 Titel: |
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Du musst zunächst zwei Fälle unterscheiden:
1. Photosynthese betreibendes Gewebe
2. Nicht Photosynthese betreibendes Gewebe
Deine Überlegung macht nur im ersten Fall Sinn. Was beim Calvinzyklus zu aller erst raus kommt ist Triosephosphat. Dieses kann dann weiter zu Fructose, Glucose, Stärke usw. aufgebaut werden. Tagsüber wird Triosephosphat über Fructose- und Glucosephospahte zu Stärke aufgebaut, die als Zwischenspeicher dient. Diese wird nun in der Nacht abgebaut. Somit wird eigentlich nur gewährleistet, dass auch Nachts genug Nährstoffe vorhanden sind.
| Zitat: | | oxidativer glucoseabbau, das verstehe ich als die zellatmung, denn nachts findet aufgrund des lichtmangels keine photosynthese statt, und die pflanze atmet (o2 aufnahme, co2 abgabe) allerdings verstehe ich nicht, wie das mit der fixierung der glucose zusammenhängt. |
Das ist ein sehr beliebte Trugschluss. Wurzelgewebe kann zB. garkeine Photosynthese betreiben. Was macht es denn dann tagsüber? 
Richtig ist, dass die Pflanze in der Nacht keine Photosynthese betreiben kann und daher kein Sauerstoff produziert. Falsch ist aber daraus die Schlussfolgerung, dass sie tagsüber kein CO2 produzieren würde.
Du musst den Citratzyklus unabhängig von dem Calvinzyklus betrachten, da sie völlig andere Dinge bezwecken. Der Calvin baut Kohlenstoffverbindungen auf. Jegliche Energie, die während des Zyklus entsteht wird hier auch verbraucht. Die Pflanzen hat also zunächst keinen Nutzen daraus (kein ATP).
Jedoch werden die Nährstoffe dann im Citratzyklus durch Zellatmung wieder abgebaut
| Zitat: |
...allerdings verstehe ich nicht, wie das mit der fixierung der glucose zusammenhängt. |
Den Zusammenhang, den du suchst gibt es daher nicht. Natürlich hängt das in der Gesamtheit zusammen, aber du versuch einen Zusammenhang von der Zellatmung zur Photosynthese zu sehen. Den gibt es aber nicht direkt. Die Photosyntheser baut energiereiche Verbindungen und die Zellatmung gewinnt die daraus gespeicherte Energie.
Der Pflanzenstoffwechsel ist jedoch ziemlich kompliziert. Das CO2, welches zB. tagsüber produziert wird, kann natürlich auch wieder fixiert werden, was nachts eben nicht geht. Es gibt sehr viele Rückkopplungen und oft dinge, die zunächst sinnlos erscheinen.
Und damit man hier den Gesamtzusammenhang erhält, musst du dir selbst einen gesamten Überblick verschaffen. |
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dorah
Anmeldungsdatum: 16.03.2012
Beiträge: 7
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| Verfasst am: 16. März 2012 19:32 Titel: |
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Vielen Dank erstmal für die hilfreiche antwort! nun haben wir heut noch einen zettel zur photorespiration bekommen, was bei mir einige fragen aufwirft...
als grundsätzliche frage, das ribulose 1,5 bisphosphat ist doch immer vorhanden im stroma, oder?
wie ist es eigentl. nachts, wenn die reduktionsäquivalente und das atp aus der lichtreaktion fehlen, läuft dann trotzdem eine fixierung von co2 am ribulose 1,5 bisphosphat so lange, bis das nadh benötigt werden würde, und der vorgang stoppt, oder wird dann das produzierte 02 (oxygenase reaktion) an das RubP phosphat fixiert?
wir sollen angeben, wie das verhältnis von oxygenase reaktion zur carboxylase reaktion ist, bei dem sich die CO2-fixierung(carboxylase) und die abgabe (oxygenase) aufheben.
ich habe es so verstanden, dass die fixierungsrate, ob co2, oder o2, von dem partialdruck abhängt, also müsste der stoff mit dem höheren partialdruck vom rubisco ans RuBP fixiert werden.das ist über tag klar das co2, da das produzierte 02 veratmet oder über die spaltöffnung ausgeschieden wird?! aber wie ist es nachts, wo keine PhotoSynthese stattfindet? wie können sich die co2 fixierung( carboxylase) und die abgabe (oxygenase) dann aufheben?
lg |
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Hedera
Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657
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| Verfasst am: 17. März 2012 12:35 Titel: |
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| Zitat: | | als grundsätzliche frage, das ribulose 1,5 bisphosphat ist doch immer vorhanden im stroma, oder? |
Ja
| Zitat: | | wie ist es eigentl. nachts, wenn die reduktionsäquivalente und das atp aus der lichtreaktion fehlen, läuft dann trotzdem eine fixierung von co2 am ribulose 1,5 bisphosphat so lange, bis das nadh benötigt werden würde, und der vorgang stoppt, oder wird dann das produzierte 02 (oxygenase reaktion) an das RubP phosphat fixiert? |
Die RubisCO, welche diese Reaktion katalysiert, ist Licht abhängig, also nachts inaktiv. Sie Katalysiert im Licht folgende Reaktionen:
Ribulose-1,5 bisphosphat + CO2 zu 2 x 3-Phosphoglycerat
Ribulose-1,5 bisphosphat + O2 zu 3-Phosphoglycerat und 2-Phosphoglycolat
Beide Reaktionen laufen durch die Lichtabhängigkeit am Tag und nicht in der Nacht ab. Die RubisCO „kann nicht anders“, sie katalysiert abhängig davon, ob sie CO2 oder O2 als Cosubstrat hat die eine oder die andere Reaktion. Dieses muss daher sehr gut Reguliert werden.
Das Ziel beider Reaktionen ist das 3-Phosphoglycerat. Das 2-Phosphogylcolat muss als toxisches Nebenprodukt in einem sehr aufwändigen Prozess aufgearbeitet werden.
| Zitat: | wir sollen angeben, wie das verhältnis von oxygenase reaktion zur carboxylase reaktion ist, bei dem sich die CO2-fixierung(carboxylase) und die abgabe (oxygenase) aufheben. ich habe es so verstanden, dass die fixierungsrate, ob co2, oder o2, von dem partialdruck abhängt, also müsste der stoff mit dem höheren partialdruck vom rubisco ans RuBP fixiert werden.
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Ich weiß nicht genau, was du mit Verhältnis meinst. Wie schon gesagt ist das Verhältnis 1:1 und ist abhängig davon, was da ist. Beide Reaktionen werden gleichwertig katalysiert. Ich bin mir aber nicht sicher, ob das wirklich gemeint ist. Der Partialdruck spielt natürlich eine Rolle. Was du beachten musst ist, dass die Reaktionen beide im Stroma ablaufen. Da der Sauerstoffpartialdruck vom CO2-Partialdruck abhängt (kein O2 ohne vorherige CO2 Fixierung) und da O2 weiterhin aus den Stomate diffundiert, müsste reinlogisch der Partialdruck des CO2`s höher sein. Das macht auch insgesamt Sinn, da die Oxygenase-Reaktion uneffektiv ist. Daher wird das System versuchen das Gleichgewicht auf die CO2-Fixierung zu lenken. Ich bin mir da aber jetzt nicht so sicher, da ich mir das selbst noch mal genau angucken müsste.
| Zitat: | | wie können sich die co2 fixierung( carboxylase) und die abgabe (oxygenase) dann aufheben? |
Garnicht, weil RubisCO inaktiv ist
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dorah
Anmeldungsdatum: 16.03.2012
Beiträge: 7
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| Verfasst am: 21. März 2012 12:19 Titel: |
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ja die Aufgaben sind wirklich sehr komisch gestellt... wir haben eine grafik bekommen ( x achse = co2 partialdruck, y-achse verhältnis der rubP oxygenase zur aktivität der carboxylase)
habe diese grafik schonmal gar nicht verstanden, und dann eben als frage
Wesentlich für die pflanze ist die fixierung von co2. geben sie das verhältnis von oxygenase reaktionen zu carboxylase reaktionen an, bei dem sich die co2 fixierung( carboxylase) und die abgabe (oxygenase) gegenseitig aufheben.
damit bin ich etwas überfordert. die schritte mit dem rubP habe ich dank dir verstanden  aber diese seltsam gestellte frage...
[quote]Die RubisCO „kann nicht anders“, sie katalysiert abhängig davon, ob sie CO2 oder O2 als Cosubstrat hat die eine oder die andere Reaktion. Dieses muss daher sehr gut Reguliert werden.[/quote]
die regulierung wiederum geschieht doch durch die spaltöffnungen oder?
lg |
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Hedera
Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657
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| Verfasst am: 21. März 2012 13:02 Titel: |
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Kannst du die Grafik vielleicht mal hochladen, damit ich mir die angucken kann?
| Zitat: | | die regulierung wiederum geschieht doch durch die spaltöffnungen oder? |
Grundsätzlich regulieren sie die Gasdiffusion. Die ist aber bei der Aufgabe nicht so wichtig, da sie nicht gezielt CO2 oder O2 regulieren können, sondern nur gute oder schlechte Diffusion allgemein.
Entscheident ist eigentlich der Partialdruck, der die Reaktionen beeinflusst und die Lichtintensität. Wenn zu wenig Licht vorhanden ist, kann die Pflanze CO2 nicht mehr so schnell fixieren, wie CO2 wieder veratmet wird (zB. in der Nacht). Das Verhältnis CO2 fixierung --> gewinn von O2 und CO2 verbrauch durch Atmung ---> verbrauch von O2 kann im Gleichgewicht liegen. Bei passender Lichtintensität kannst du erreichen, dass das Verhältnis 1:1 ist. Diesen Zustand nennt man Lichtkompensationspunkt und gibt an, bei welcher Lichtintensität die CO2 fixierung gleich dem verbrauch ist, wobei dies äquivalent zum O2 ist. |
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dorah
Anmeldungsdatum: 16.03.2012
Beiträge: 7
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| Verfasst am: 21. März 2012 18:09 Titel: |
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ich hoffe du kannst etwas erkennen. das ist nun der ganze aufgabenzettel
[quote]Wenn zu wenig Licht vorhanden ist, kann die Pflanze CO2 nicht mehr so schnell fixieren, wie CO2 wieder veratmet wird (zB. in der Nacht)[/quote]
aber in der nacht kann das co2 doch gar nicht gebunden werden, weil das RubP inaktiv ist, oder habe ich da etwas durcheinander?
Zuletzt bearbeitet von dorah am 21. März 2012 22:04, insgesamt 2-mal bearbeitet |
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Hedera
Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657
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| Verfasst am: 21. März 2012 20:37 Titel: |
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Zunächst möchte ich dich bitten das Bild wieder zu löschen. Da es sich um eine Kopiervorlage vom Klett Verlag handelt, verstößt das gegen das Copie Right, weshalb es hier zu Problemen kommen könnte, die keiner von uns will.
Ich hab was ich brauch
| Zitat: | | aber in der nacht kann das co2 doch gar nicht gebunden werden, weil das RubP inaktiv ist, oder habe ich da etwas durcheinander? |
Nein, das ist völlig Korrekt, dass sie es nicht kann. Das ist das Extrembeispiel, wo die fixierung gleich null ist
In der Dämmerung ist sie jedoch in ihrer Aktivität gehemmt, weshalb das Verhältnis kippt.
Aber das brauchst du tatsächlich garnicht für die Aufgaben.
So zum Diagramm:
Du hast dein Verhältnis der Aktivität auf der Y-Achse. Sie steht in Abhängigkeit zum CO2- und O2-Partialdruck, wobei das nicht so schön dargestellt ist. die Skalierung der X-Achse ist der CO2-Partialdruck. Der O2-Partialdruck ist an den Graphen (10; 20; 30) Dieser Druck ändert sich nicht! Bei dem Graphen mit 10 O2-Pa verläuft das Aktivitäts Verhältnis mit steigenem CO2-Pa, wie der Kurven verlauf ist.
Bei wenig CO2 (nahe 0) hast hast du eine hohe oxigenase-Reaktion (um 5). diese fällt mit steigenem CO2-Pa.
In Aufgabe 1 musst du nun gucken, wie das Verhältnis ist. Du weißt ja inzwischen, dass die RubisCO beide Reaktionen gleichwertig katalysiert. Wenn du dir die beiden Reaktionen anguckst, siehst du, dass ein CO2 für die Carboxylase-Reaktion und 2 O2 für die Oxygenase-Reaktion (also doppelt soviel im Gegensatz zu CO2) benötigt werden. Wie muss also das Verhältnis an CO2 und O2 sein, damit beide Reaktionen sich aufheben? Damit ist gemeint, dass ihr Verhältnis 1:1 ist. Eigentlich habe ich es dir schon verraten
Zu 2:
Dies hat zunächst garnichts mit Aufgabe 1 und dem Diagramm zutun
Das O2 entsteht bei der Fotosynthese durch Spaltung von Wasser, während das CO2 aus der Atmosphäre fixiert wird. Das heißt, dass der Pa der beiden Gase zunächst nichts mit einander zutun hat. Da CO2 fixiert wird, wird der Umgebung CO2 entzogen. Dieses Diffunidert über die Stomata nach. Durch die Spaltung des H2O`s entsteht viel O2, weshalb der O2-Pa in der Umgebung ansteigt. Daher diffundiert O2 aus den Stomata raus. Was hat das nun für einen Einfluss auf die Netto-Fixierung? Hierfür kannst du nun wieder dein Digramm mit einbeziehen. |
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dorah
Anmeldungsdatum: 16.03.2012
Beiträge: 7
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| Verfasst am: 22. März 2012 21:02 Titel: |
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oh vielen dank!! nun habe ich die grafik verstanden. da wäre ich so schnell nicht drauf gekommen, weil ich es total verwirrend dargestellt finde.
um das verhältnis auszugleichen, müssten dann ja 2 carboxylase reaktion und eine oxygenase reaktion stattfinden. um dann letztlich auf das verhältnis 1:1 zu kommen.
und zur 2. frage
die nettofixierung hängt dann ja davon ab, welcher partialdruck, entweder vom co2 oder o2, höher ist. sinkt also der co2 partialdruck, wie aus dem diagramm sichtbar, steigt die oxyenase reaktion, und umgekehrt.
na was meinst du, sind die antworten richtig? |
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Hedera
Anmeldungsdatum: 08.03.2011
Beiträge: 657
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| Verfasst am: 22. März 2012 22:16 Titel: |
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| Zitat: | | um das verhältnis auszugleichen, müssten dann ja 2 carboxylase reaktion und eine oxygenase reaktion stattfinden. um dann letztlich auf das verhältnis 1:1 zu kommen. |
Das ist soweit richtig, ist jedoch nicht die Antwort auf die Frage
Die Frage ist, wie hoch der O2-Pa im Gegensatz zu dem CO-Pa sein muss. Also musst du genau andersrum denken.
Anschließend musst du dir das passende Verhältnis im Diagramm suchen und kannst dann das Reaktionsverhältnis einfach ablesen.
| Zitat: |
die nettofixierung hängt dann ja davon ab, welcher partialdruck, entweder vom co2 oder o2, höher ist. sinkt also der co2 partialdruck, wie aus dem diagramm sichtbar, steigt die oxyenase reaktion, und umgekehrt. |
Richtig! Jetzt musst du das noch mit der Fotosynthese verbinden und auf das grundsätzliche Verhältnis der Rekationen achten. Hier können dir die Ergebnisse aus 1 helfen, wenn du guckst, wie hoch das Druckverhältnis sein muss, damit die Oxygenase-Reaktion 1:1 mit der Carboxylase-Reaktion abläuft, dann kannst du auch eine Aussage darüber treffen, wie viel mehr O2 produziert werden muss, als CO2 nachdiffundieren kann, damit die Oxygenase-Reaktion bevorzugt abläuft (im Normalfall überwiegt die Carboxylase-Reaktion) |
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