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Aufnahme aller Stoffe, die ein Organismus zum Aufbau seines Köpers braucht und deren Einbau in die Körpersubstanz: "Aufbau der Stoffe"
Es gibt autotrophe und heterotrophe Organismen. Pflanzen machen Kohlenstoffassimilation.
Dissimilation: Vorgänge, die dem Abbau der Körpersubstanz dienen: 1. Atmung
2. Gärung
Stoffwechsel und Umwelt:
Stoffwechselvorgänge sind direkt oder indirekt von der Umwelt abhängig:
Niederschläge, Temperatur, Licht
Enzyme sind besonders temperaturanfällig. Manche Organismen brauchen eine best. Temperatur: - Sänger (37°C)
- Vögel (>40°C)
Transpiration: bedeutet Abkühlung für die Pflanze; Haarfilz, Borke, ...schützt vor
Sonne.
Manche Blütenstände haben eine höhere Temperatur als der Rest der Pflanze (Tropenpflanzen). - Es werden Duftstoffe abgegeben.
Licht: wichtigster Faktor für die Pflanze
Enzyme: (S. 25)
= Biokatalysator
Für den raschen Ablauf von chem. Vorgängen werden im Körper best. Eiweißsubstanzen eingesetzt. Ein Enzym ist eine Kette von Aminosäuren:
Enzym: räumlich:
kugelförmig
oder walzen-
förmig, d. h. jedes
Enzym hat eine individuelle räuml. Struktur.
Das aktive Zentrum paßt nur zu einem best. Enzym.
Die Form kann zerstört werden (denaturiert) - durch Säuren, Hitze, Laugen, Schwermetalle. Die Giftigkeit liegt in der Fähigkeit zur Schädigung von Enzymen. Enzyme haben an einem Ende eine Aminogruppe ( NH 2), am anderen eine COOH Gruppe (Carboxylgruppe). Es werden 2 Aminosäuren verkettet: H
N HOOC
H
H2 O
Die Ausgangsstoffe für chem. Reaktionen heißen Substrate, am Ende steht das Produkt. Enzyme bringen Moleküle, die an einer chem. Reaktion teilnehmen, in eine räumlich so vorteilhafte Position zueinander, daß die Aktivierungsenergie erheblich gesenkt werden kann. Enzyme gehen aus der Reaktion unverändert hervor, deshalb: Biokatalysator.
Coenzyme:
Moleküle, (nicht Eiweiße) die lose an die Enzymmoleküle gebunden sind und bei einer chem. Reaktion mit den Eiweißen zusammenarbeiten.
Prostethische Gruppen:
=keine Eiweiße; fest an das Molekül gebunden.
Abb. 25.3.: Modell einer Enzymreaktion (Bei Reaktion bildet sich ein Enzymkomplex:
Substrat setzt sich am aktiven Zentrum fest. Das Produkt löst sich vom
Zentrum ab. Das Enzym bleibt unverändert, es kann neu reagieren.
Regulation:
Stoffwechselvorgänge müssen reguliert werden. Ausgangssubstanzen - Endprodukt.
St. werden von Herstellungsprodukten kontrolliert und gesteuert. Im Körper gibt es unterschiedliche Mechanismen, die kontrollieren und steuern:
Regelung der Enzym - Aktivität
Es kann ein best. gebildetes Molekül od. ein entstandenes Reaktionsprodukt d. räumlichen Aufbau d. Enzyms verändern. Erst wenn das Endprodukt aufgebraucht ist, wird das Enzym verändert und wieder aktiv.
ATP:
Adenosintriphosphat; Abb. 25.1.
Energiereiches Molekül . Energie ist in chem. Form gespeichert. Durch Abspaltung einer Phosphateinheit wird Adenosindiphosphat (ADP) gebildet. Dabei wird Energie frei. Diese wird gebraucht für:
. Plasmaströmungen
. Muskelbewegungen
. Aktive Stoffaufnahme durch Membran
. Eiweißerzeugung
. ...
Kreatinphosphat:
Stoff, in dem Energie in chem. Form gespeichert ist. (Zeitungsartikel über Kreatin - siehe Heft!)
Energieversorgung:
= biolog. Oxidation des reduzierten Kohlenstoffs; (Atmung, Gärungen)
Quellen: 1) organ. Substanz wird in der Zelle selbst hergestellt.
2) Sie wird aus zellulärer Umgebung aufgenommen
Photoautotrophe und chemoautotrophe Organismen sind wichtige Lieferanten für reduzierten Kohlenstoff (organ. Substanz)
Primäre Produzenten;
Photosynthese S. 49 - 57
(6 CO2 + 12 H2O + 675 kcal. C6H12O6 + 6 H2O + 6O2)
= Kohlendioxid Assimilation (CO2)
Photosynthese ist die wichtigste chem. Reaktion der Erde:
Anorganische Substanz wird übergeführt in organische Substanz
(CO2, H2O C6H12O6; Nebenprodukt Sauerstoff)
Kohlendioxid wird in Biomasse umgewandelt. Jede Verbrennung erzeugt CO2. Alle heterotrophen Organismen leben direkt oder indirekt von den autotrophen.
a) Anatomische und Chemische Grundlagen:
Ion:
elektrisch geladenes Teilchen; Anion, Kation;
Reduktionsmittel:
H (Wasserstoff), Elektronen (e-)
Reduktion:
Vorgang, bei dem einem Atom oder Molekül ein Reduktionsmittel zugeführt wird. Danach befindet sich das Atom oder Molekül im reduzierten Zustand.
Oxidationsmittel:
Sauerstoff (O), fehlende Elektronen
Oxidation:
Vorgang, bei dem O zugeführt wird oder Elektronen entzogen werden. Danach befindet sich das Elektron oder Molekül im oxydierten Zustand.
Photosynthese:
In den Chloroplasten, dort, wo auch Assimilation gemacht wird. (Laub, Stamm)
b) Energetische Grundlagen:
Der Kohlenstoff der organischen Substanz ist reduziert. Diese Stofe heißen Kohlenwasserstoffe. Beim Übergang vom reduzierten zum oxydierten Zustand kann beim Stoffwechsel Energie freigesetzt werden. (z. B.: Atmung)
C6 H12 O6 Energie frei CO2
energiereich Energie nötig energiearm (z. B.: Photosynthese)
Für die Photosynthese ist notwendig:
. Licht (Energie)
. Photosynthesepigmente (Chlorophylle)
. Wasser (Boden)
. Kohlendioxid
Chlorophylle:
Mit ihrer Hilfe wird Lichtenergie eingefangen. Es vermittelt, daß Lichtenergie in chem. Energie umgewandelt wird.
Chlorophyll a
Chlorophyll b 2 Photosysteme (1, 2)
Absorptionsmaximum: Abb. 56.4.
Bei verschiedenen Wellenlängen
Chlorophyll ist ähnlich aufgebaut wie Hämoglobin, es besteht aus 2 Molekülteilen (Kopf- und Schwanzteil). Der Kopf besteht aus mehreren Ringen, das Zentralatom ist Magnesium. Im Kopf sind viele Doppelbindungen, die die Lichtenergie aufnehmen. Der Kopfteil ist auch verantwortlich für die grüne Farbe (wasserlöslich). Der Schwanzteil ist eine lange Kohlenstoffkette und fettlöslich. Über ihn ist das Molekül in den Chloroplasten befestigt.
Carotinoide:
gelb - orange Farbstoffe; Vorstufe von Vitamin A; Sie haben mit der Photosynthese nichts zu tun.
Teilreaktionen der Photosynthese:
gliedert sich in 2 Abschnitte:
1. Lichtreaktion
2. Dunkelreaktion
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