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Ar­beits­blatt: Syn­the­se­re­ak­ti­on

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Lö­sung

Die Fo­to­syn­the­se ver­läuft (ihrer Be­nen­nung ent­spre­chend) in zwei Teil­schrit­ten, die als Fo­to­re­ak­ti­on und Syn­the­se­re­ak­ti­on be­zeich­net wer­den kön­nen.

Syn­the­se­re­ak­ti­on

Im Stroma der Chlo­ro­plas­ten wird en­er­gie­ar­mes Koh­len­stoff­di­oxid (CO2) aus der Luft in einer kom­ple­xen Ab­fol­ge zahl­rei­cher Stoff­wech­sel­re­ak­tio­nen zum en­er­gie­rei­chen Koh­len­hy­drat Glu­co­se (C6H12O6) re­du­ziert. Dazu sind die Zwi­schen­pro­duk­te der Fo­to­re­ak­ti­on der Fo­to­syn­the­se NADPH+H+ und ATP not­wen­dig, je­doch keine un­mit­tel­ba­re Licht­ein­strah­lung. Des­halb wird der zwei­te Teil­schritt der Fo­to­syn­the­se auch licht­un­ab­hän­gi­ge Re­ak­ti­on oder Dun­kel­re­ak­ti­on ge­nannt.

Bei dem zy­kli­schen Re­ak­ti­ons­ab­lauf dient ein Mo­le­kül mit fünf Koh­len­stoff­ato­men („C5“) als Emp­fän­ger­mo­le­kül für CO2 (CO2-Fi­xie­rung oder Car­boxy­lie­rung).

Der ent­ste­hen­de C6-Kör­per ist in­sta­bil und zer­fällt so­fort in zwei C3-Kör­per (Phos­pho­gly­cer­in­säu­re, PGS). An­schlie­ßend wird zu­nächst jedes Mo­le­kül PGS durch die Über­tra­gung einer Phos­phat­grup­pe von ATP (Info 2) ak­ti­viert und da­nach durch das Re­duk­ti­ons­mit­tel NADPH+H+ (Info 1) unter Frei­set­zung eines Was­ser­mo­le­küls zu Phos­pho­gly­ce­ri­nal­de­hyd (PGA) um­ge­wan­delt. Mit die­ser Re­duk­ti­on (vgl. Ma­te­ri­al 6) ist die zwei­te Phase des Zy­klus ab­ge­schlos­sen. Das dabei frei­wer­den­de ADP+P und NADP+ ste­hen in der Pri­mär­re­ak­ti­on der Fo­to­syn­the­se wie­der als Eduk­te zur Ver­fü­gung.

In der letz­ten Phase des Re­ak­ti­ons­zy­klus wer­den for­mal aus zwölf ge­bil­de­ten Mo­le­kü­len PGA zehn dafür ver­wen­det, sechs Emp­fän­ger­mo­le­kü­le (C5-Kör­per) zu bil­den (Re­ge­ne­ra­ti­on). Aus zwei Mo­le­kü­len PGA kann ein Mo­le­kül Glu­co­se (C6H12O6) auf­ge­baut wer­den. Häu­fig geht PGA auch di­rekt in an­de­re Stoff­wech­sel­we­ge ein. Für die Re­ge­ne­ra­ti­on eines Emp­fän­ger­mo­le­küls wird ein ATP- und ein Was­ser- Mo­le­kül be­nö­tigt. Der Re­ak­ti­ons­zy­klus muss for­mal also sechs Mal durch­lau­fen wer­den, um ein Glu­co­se-Mo­le­kül auf­zu­bau­en.

Aufgaben
  1. Lesen Sie den vor­lie­gen­den In­for­ma­ti­ons­text. Be­nut­zen Sie – so­fern not­wen­dig – auch die Hin­ter­grund­in­for­ma­tio­nen zu NADPH (Info 1) und ATP (Info 2).
  2. Stel­len Sie die im Text be­schrie­be­nen Vor­gän­ge mit Hilfe der For­meln und Ab­kür­zun­gen für die be­tei­lig­ten Stof­fe sche­ma­tisch dar. Nut­zen Sie bei Be­darf die ge­stuf­ten Hil­fen.
  3. Fas­sen Sie die Vor­gän­ge der licht­un­ab­hän­gi­gen Re­ak­ti­on der Fo­to­syn­the­se zu einer Re­ak­ti­ons­glei­chung (mit Sum­men­for­meln) zu­sam­men.
  4. Be­ar­bei­ten Sie das aus­lie­gen­de Ma­te­ri­al 5 und an­schlie­ßend Ma­te­ri­al 2 und/oder Ma­te­ri­al 6


  5. Schlie­ßen Sie sich mit einem Lern­part­ner mit Thema 1 zu­sam­men und stel­len Sie ihm Ihr Er­geb­nis der Auf­ga­be 2 vor.
  6. Er­stel­len Sie mit den An­ga­ben Ihres Lern­part­ners eine sche­ma­ti­sche Ab­bil­dung, die den voll­stän­di­gen Ab­lauf der Fo­to­syn­the­se ver­ein­facht dar­stellt. Si­chern Sie Ihr ge­mein­sa­mes Er­geb­nis fo­to­gra­fisch.
  7. Fas­sen Sie ge­mein­sam Ihre Re­ak­ti­ons­glei­chung zum Teil­schritt Syn­the­se­re­ak­ti­on (Auf­ga­be 3) mit der Ihres Lern­part­ners zur Fo­to­re­ak­ti­on zu einer Ge­samt­re­ak­ti­ons­glei­chung der Fo­to­syn­the­se zu­sam­men

 

 

Ar­beits­blatt: Syn­the­se­re­ak­ti­on: Her­un­ter­la­den [docx][24 KB]

Ar­beits­blatt: Syn­the­se­re­ak­ti­on: Her­un­ter­la­den [pdf][62 KB]

 

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