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Auf­ga­be Un­ter­was­ser­pflan­zen

In­fo­box

Diese Seite ist Teil einer Ma­te­ria­li­en­samm­lung zum Bil­dungs­plan 2004: Grund­la­gen der Kom­pe­tenz­ori­en­tie­rung. Bitte be­ach­ten Sie, dass der Bil­dungs­plan fort­ge­schrie­ben wurde.


Stoff­trans­port durch die Bio­mem­bran

Fo­to­syn­the­se - unter Was­ser?

Im Pro­zess der Fo­to­syn­the­se er­zeu­gen grüne Pflan­zen mit Hilfe des Lichts aus en­er­gie­ar­men an­or­ga­ni­schen Stof­fen en­er­gie­rei­che or­ga­ni­sche Ver­bin­dun­gen und Sau­er­stoff. Un­ge­fähr 75% der Sau­er­stoff-Pro­duk­ti­on ent­fal­len auf das pflanz­li­che Plank­ton der Welt­mee­re. Be­kannt ist, dass Land­pflan­zen das für die Fo­to­syn­the­se be­nö­tig­te Koh­len­stoff­di­oxid aus der Luft über die Spalt­öff­nun­gen an der Blat­t­un­ter­sei­te auf­neh­men. Wie aber kom­men Was­ser­pflan­zen und die das Plank­ton bil­den­den Mi­kro­or­ga­nis­men an den Stoff, aus dem schließ­lich Glu­ko­se wer­den soll?

Zu­nächst ein­mal ist Koh­len­stoff­di­oxid ein Gas, wel­ches in Was­ser gut lös­lich ist. Über die Ober­flä­che der Ge­wäs­ser ge­langt also immer ein Teil des in der Luft vor­han­de­nen CO 2 über den Lö­se­vor­gang ins Was­ser. Im Was­ser ge­löst, bil­det ein ge­rin­ger Teil des Koh­len­stoff­di­oxids mit Was­ser - über H 2 CO 3 (Koh­len­säu­re) als Zwi­schen­stu­fe - HCO 3 -(Hy­dro­gen­c­ar­bo­nat)-Ionen und H + ‑Ionen (Pro­to­nen). Man­che Un­ter­was­ser­pflan­zen haben sich nun Hy­dro­gen­c­ar­bo­nat als Koh­len­stoff­quel­le nutz­bar ge­macht. In der Zell­mem­bran die­ser Pflan­zen be­fin­det sich ein Enzym na­mens Car­boan­hy­dra­se, wel­ches die oben be­schrie­be­ne Um­wand­lung von Koh­len­stoff­di­oxid in Hy­dro­gen­c­ar­bo­nat und Pro­to­nen di­rekt an der Mem­bran so­zu­sa­gen rück­gän­gig macht. Als klei­nes, li­po­phi­les Mo­le­kül kann das ge­bil­de­te Koh­len­stoff­di­oxid im Au­gen­blick des Ent­ste­hens über die Zell­mem­bran in die Zelle dif­fun­die­ren. Die für die Um­wand­lung von Hy­dro­gen­c­ar­bo­nat in Koh­len­stoff­di­oxid be­nö­tig­ten Pro­to­nen wer­den in der Zelle frei­ge­setzt und mit­tels einer ATP-be­trie­be­nen Pro­to­nen­pum­pe nach außen trans­por­tiert.


Auf­ga­be 1

Fer­ti­gen Sie ein Ver­laufs­sche­ma (Pfeil­dia­gramm) für die oben be­schrie­be­nen Pro­zes­se.

Wahl­wei­se Auf­ga­be 2

Fer­ti­gen Sie ein Sche­ma der Zelle einer Was­ser­pflan­ze, wel­ches die be­schrie­be­nen Vor­gän­ge an der Zell­mem­bran dar­stellt.


Nach Rikus, U.(1998). Car­boan­hy­dra­se- ein Enzym, viele Wir­kun­gen.
In: Un­ter­richt Bio­lo­gie 238/ 22, S. 44


Lö­sung


Auf­ga­be Un­ter­was­ser­pflan­zen: Her­un­ter­la­den [pdf] [104 KB]

Auf­ga­be Un­ter­was­ser­pflan­zen: Her­un­ter­la­den [doc] [89 KB]