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Bei blutfarbenen Laubblättern wird das Chlorophyll von den im Zellsaft gelösten Anthocyanfarbstoffen überdeckt. Die Färbung des Herbstlaubes entsteht durch Abbau des Chlorophylls, so daß die in den Blattzellen ebenfalls vorhandenen gelben bis rötlichen Farbstoffe (Carotinoide) sichtbar werden. Manche Arten bilden im Herbst noch zusätzlich Anthocyan. Die Abbaustoffe des Chlorophylls sind braun.
Arnons Versuch zur Photosynthese
Präparation funktionsfähiger Chloroplasten aus Blättern, die auch im Reagenzglas noch bei Belichtung aus CO2 und H2O Zucker aufbauen
-> Untersuchung des Photosynthesemechanismus außerhalb der Zelle an isolierten Chloroplasten
Die isolierten Chloroplasten können nur dann CO2 und H2O in Zucker umwandeln, wenn die Struktur der äußeren Chloroplastenmembran noch intakt ist. Diese Membran ist sehr empfindlich und läßt sich schon durch leichten osmotischen Schock aufbrechen, wobei ihre innere Struktur jedoch erhalten bleibt. Man erhält beim Zentrifugieren solcher Chloroplasten eine Fraktion mit festen Bestandteilen (Thylakoid- und Granastapel der Chloroplasten und allem Chlorophyll) und einen leicht gelblichen Extrakt, der alle wasserlöslichen Komponenten wie Enzyme und Zwischenprodukte des Stoffwechsels enthält. Weder die Fraktion mit dem Chlorophyll noch der Extrakt alleine können aus H2O und CO2 im Licht Zucker aufbauen. Dies ist jedoch möglich, wenn beide, Fraktion und Extrakt, zusammengegeben werden und belichtet werden.
Bei Belichtung der Thylakoide kommt es zur Bildung von Sauerstoff und zur Bildung von ATP (energiereiche Substanz), ohne daß CO2 anwesend ist. Verdunkelt man anschließend die Thylakoide und gibt nach einiger Zeit den Extrakt hinzu, so kann Zucker gebildet werden, wenn man CO2 einleitet.
Hill - Experiment
Hill bracht isolierte Chloroplasten aus Stellaria media und Lamiun album dazu, Sauerstoff zu entwickeln, indem er Kaliumferrioxalat und Kaliumferricyanid hinzugab und belichtete.
Die O2 Entwicklung hörte auf, wenn alle Fe 3+ -Ionen der Salze zu Fe 2+ reduziert waren.
Es zeigte sich, daß die Menge an gebildetem O2 äquivalent war der Menge an gebildetem Fe 2+.
Sauerstoffbildung hat also direkt etwas mit Elektronenübergabe zu tun.
Licht und CO2 Abhängigkeit:
Die Photosyntheserate ist abhängig von
1. der Lichtstärke: je größer, desto größer
2. der CO2 - Konzentration: je größer desto größer
3. nur im Starklicht (ab 1600 Lux) wirkt sich eine Erhöhung der CO2 – Konzentration
auf die Photosyntheserate aus
Radiographie mit C14
Autoradiographieversuch mit Chlorella und 14CO2
1. Die Algen wurden in einem geschlossenen Gefäß auf ein Filterpapier aufgebracht.
2. Die Algen wurden belichtet.
3. Die Natriumhydrogencarbonatlösung (NaH14CO3), die das 14C-Atom enthält, wurde
in die Apparatur eingefüllt.
4. Durch Zugabe von Schwefelsäure (H2SO4) zur NaHCO3-Lösung wurde das 14CO2
ausgetrieben.
5. Das markierte 14CO2 wurde mit Hilfe der Kolbenprober über das Filterpapier mit
den Algen geleitet. Die Inkubation mit 14CO2 dauerte 1 min.
6. Die Algen wurden in heißem Alkohol abgetötet und zerstört.
7. Der Algenextrakt wurde auf eine Dünnschichtchromatographie (DC)-platte
aufgetragen
8. Die DC-Platte wurde in ein Laufmittel A (Methanol/Ammoniak) gestellt
9. Die DC-Platte wurde danach um 90° gedreht und in Laufmittel B (Butanol/Ameisensäure/Wasser) gestellt.
10. Die Platte wurde 3 Tage auf einen Röntgenfilm gelegt. Nach Entwicklung zeigten
sich schwarze Stellen dort, wo 14C nicht bestand.
Dunkelreaktion
CO2 wird an Ribulose -1,5-bisphosphat gebunden [Ribulose-5-phosphat besteht aus C5]; durch das Hinzufügen von CO2 entsteht eine instabile C6 Verbindung. Da eine instabile Verbindung besteht, zerfällt sie in 3 PGS [Phosphoglycerinsäure]
3 PGS bindet mit H2 [kommt aus dem NADPH + H+, welches in der Lichtreaktion zu NADP+ wird] und es entsteht ein Triose - 3 - phosphat => die Bindung mit H2 liefert Energie und materiell ein Phosphat ( 12 Triose-3-phosphat )
12 C3 -> aus 2 C3 Körpern entstehen die Endprodukte der Photosynthese : Glukose, Saccharose und Stärke
10 C3 Körper werden einzeln verarbeitet : 4 C3 zu 1 C7 und 2 C5
letztendlich entsteht dadurch wieder RuDP [C5] welches das C5 bindet
=> Kreisprozeß, der den Akzeptor liefert [Akzeptor=RuDP], man braucht 6x Ribulose um 1x Glucose herzustellen
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