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Vorlesung 12: Photosynthese ( Licht Dunkelreaktion, Plastiden, Kohlenstoff Metabolismus, Phloemtransport

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Biochemie und Metabolismus: Photosynthese ( Licht Dunkelreaktion, Plastiden, Kohlenstoff Metabolismus, Phloemtransport

vorschau 2 aus 14   Seiten

  • 5. november 2021
  • 14
  • 2021/2022
  • Notizen
  • Stephan hobe
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dgeorgiamolbio
Vorlesung 12- Dunkelreaktion

Mechanismen der Kohlenstoffkonzentration in Bakterien, Algen & Pflanzen

Cyanobakterien konzentrieren CO2 in Proteinstrukturen= Carboxysomen

Pflanzen

C4 und CAM-Pflanzen: PEPC zur primären Carboxylierung
 Konzentrierung/Speicherung CO2 vor Rubisco
Reaktion

Carboanhydrase (CA) CO2 vorfixiert und bildet
Hydrogenkarbonat (reverse Reaktion)

Hydrogenkarbonat durch PEPC wird C4 Säuren

Aus Säuren entsteht CO2 und dann nimmt das Rubisko
für den Calvin Zyklus



Pyrenoide und vermutlich Carboxysome entstanden
nach Plastiden-Endosymbiose

Bakterielles Carboxysom: bindet Rubisco und
konzentriert CO2

Carboxysome




Pyrenoide dienen CO2 Konzentrierung in manchen photosynthetischen Eukaryoten (Hornmoose,
Grünalgen und Rotalgen)

Pyrenoide sind mit Rubisco dicht gepackt und mit Thylakoid-Membranen durchsetzt

Protein EPYC1 verknüpft Rubisco in Pyrenoid: hat 4 konsenvierte Wiederholungen

CO2 wird in Pyrenoiden über Transporter& Carboanhydrase konzentriert

, Aufnahme von HCO3 über Transporter (kaum membrangängig)

Carboanhydrase (CA): Umwandlung HCO3 zu CO2

CO2: gut membrangängig, allerdings hemmt Stärkeschicht die Diffusion



PEPC-basierte Carboxylierungsreaktionen in Pflanzen: C 4

Grundprinzip: räumliche Trennung zwischen CO2-Vorfixierung und CO2-Assimilation (μεταξύ
προκαθορισμού CO2 και αφομοίωσης CO2) in Calvin Zyklus stattfindet

Carboxylasen sind RÄUMLICH getrennt

HCO3- geht in Blattbereich 1, daraus wird über PEPC C 4-Säuren entstanden, C4 Säuren werden in
Blattbereich 2 (Bündelscheidenzellen) transportiert, wo sie durch eine C4 Säuren-
Decarboxylierungsreaktion zu C3 Säuren werden. Die wieder in Blattbereich transportiert werden.
Dabei entsteht CO2, was mit Rubisco verknüpft wird und für den C3 (Calvin) Zyklus genutzt wird.

Vorteil: Es findet mehr Carboxylierung als Photorespitaion statt. Es verhindert (unterdrückt)
Photorespiration, weil die Konzentration von CO2 erhöht wird



CAM: Carboxylasen ZEITLICH getrennt:

NACHT: erfolgt (durch HCO3 und Zucker C3 Säuren) CO2 Vorfixierung von PEPC  C4 Säuren, die
in der Vakuole gespeichert werden

TAG: Schließen Spaltöffnungen, kein zusätzliches CO2 wird aufgenommen und C4 Säuren durch
Decarboxylierung  C3 Säuren  Zucker, dabei entsteht auch CO2, was mit Rubisco in C3 (Calvin)
Zylkus verwendet wird.

Vorteil CAM: große Wassersparnis da Stomada nur in Nacht geöffnet sind & Unterdrückung
Photorespiration

 C4 Photosynthese ist vor allem in heißen und trockenen Gebieten
 C4 Photosynthese erhöht Biomasse unter warmen, sonnigen & trockene Bedingungen
 Wiederholende Evolution



Vorteile C4 Photosynthese an trockenen, heißen & sonnigen Standorten

1) Vorfixierung des Hydrogenkarbonats durch PEP Carboxylase C4 Verbindung C3 Säure
und CO2
a. Wassermangel  Stomataverschluss  reduzierte CO2-Aufnahme
b. Effektive CO2 Fixierung auch bei geringer CO 2  Vorteil C4 Pflanzen gegenüber C3
bei limitierender Wasserverfügbarkeit
2) C3 Pflanzen haben kleinen Vorteil bei geringen Temperaturen (zusätzliche Carboxylierung in
C4 erfordert Energie)
a. Photorespiration steigt mit Temperatur  Vorteil C4 bei höheren Temperaturen

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