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11.06.Photosynthese IChloroplasten, BR, Pigmente, LHC, Energietransfer

Biophysik der Zelle

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Photosynthese fähige Organismen -photoautotophe Lebewesen

Moose, Farne, Blütenpflanzen Algen

Cyanobakterien

Schwefelbakterien

Protisten / Einzeller

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Chloroplasten,

der Ort der Lichtkonversion in Pflanzen

Photosynthese

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Chloroplasten : Ort der Photosynthese

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• Photosynthesis in plants occurs in chloroplasts• The principal end products are two carbohydrates that are polymers

of hexose sugars: sucrose and leaf starch• Photosynthesis in plants, single-celled algae, and in several

photosynthetic prokaryotes also generates oxygen• Photosynthesis in green and purple bacteria does not generate

oxygen but study of the photosynthetic systems in these cellsprovides information about the first stages of photosynthesis inoxygen-generating photosystems

Photosynthetic stages and light-absorbing pigments

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Purple non-sulfor bacteria

Rhodobacter

RhodospirillumRhodopseudomonas

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Deisenhofer

Michel

Huber

Chemie Nobelpreis 1988

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Der Lichtsammelkomplex absorbiert Licht und leitet dieAnregungsenergie über eine Energieleiter ans Reaktionszentrumweiter

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Die Elektronentransferkette im Reaktionszentrum

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Photosynthese

der Pflanzenund Algenproduziert O2

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• Summenformel der Photosynthese

• Die Gesamtreaktion zerfällt in 2 Teile– Lichtreaktion

– Dunkelreaktion: ATP und NADPH stellen die Energieund die PMF zur Fixierung von CO2 zur Verfügung

6CO2 + 6H2O C6H1 2O6 + 6O2

Glucose

H2O + NADP+

NADPH + H+ + 1/2O2

ADP + P i A T P + H2O

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Mitochondria and Chloroplasts share common principles

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Die Photosynthese hat zwei Teile

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Kohlenstoff-Fixierung

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CO2 fixation occurs in the chloroplast stroma

Catalyzed by theribulose 1,5-bisphosphate carboxylase

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The structure of the catalytic domain of the active form ofribulose 1,5-bisphosphate carboxylase

Sluggish performance≈ 3 turnovers/s

Most abundant protein

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Calvin-cycle

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Thepathwayofcarbonin thestroma

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Synthesis ofsucroseincorporatingfixed CO2 iscompleted inthe cytosol

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Photorespiration, which consumes O2 and liberates CO2,competes with photosynthesis

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C4 pathway for CO2 fixation is used by many tropical plants

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The C4 pathway

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Sucrose istransported fromleaves through thephloem to all planttissue

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The flowof sucrosein a higherplant