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Hendrik Küpper, Vorlesungsreihe “Einführung in Bau und Funktion der Pflanzen”, Sommersemester 2013
I t kti t t hInteraktion autotropher und heterotropher
OrganismenOrganismen...
• Von: de.wikipedia.org
...Oder, anders gesagt: Die meisten Lebewesen würden ohne dieDie meisten Lebewesen würden ohne die Photosynthese ersticken und verhungern
Chlorophyllverteilung auf der WeltChlorophyllverteilung auf der Welt
• Von: de.wikipedia.org
Verteilung der Land-Photosynthese auf der Welt
Von: Numerical Terradynamic Simulation Group (http://www.ntsg.umt.edu/), übersetzt
Mediane brutto-PS
Wirkung der Photosynthese im globalen C-Kreislauf
Atmosphäre
Anthropogen veränderte C-FlüsseNatürliche C-Flüsse
Brutto-
Verst. Pflanzen-wachstum
Änderung der Landnutzung
Anthrop. Änderung des Lösungs-Gleichgewichts mit OzeanenVerwitterung PS
Nat. Gleichgewicht zw. Brutto-
PS, Atmung &Lösung
Atmung etc. Landnutzung Ozeanen Verbrennung fossiler Brennstoffe
Foss. BrennstoffeVegetation, Boden und Detritus PS, Atmung &Lösung
OzeanoberflächeMeeres-lebewesen
Flüsse
Verwitterung
Mittlere und tiefeMittlere und tiefe Ozeanschichten
SedimentoberflächeReservoirgrößen in GtC
• Von: http://www.gfdl.noaa.gov/ (modifiziert: Texte aus dem Englischen übersetzt und teilweise erläutert)
SedimentoberflächeReservoirgrößen in GtCFlüsse und Raten in GtC pro Jahr
Wirkung von TTemperatur-
änderungen auf Ozean-
Produktivitätpermanent
Anomalie der Oberflächen-Temperatur (°C)
permanent stratifizierter
Ozean
• Von: http://earthobservatory.nasa.gov (übersetzt)
Anomalie der Netto-Produktivität (%)
Wo findet Photosynthese statt (I)?
Epidermis
Mesophyll: Palisaden-Parenmchym
LeitbündelLeitbündel
Mesophyll: Schwamm-Parenmchym
Epidermis
Bilder: Blätter von Berkheya coddii (links) und Thlaspi goesingense (rechts) , aufgenommen von H. Küpper, 2000, unpubliziert
Geschichte der PhotosyntheseVersuch von van Helmont (1648)Versuch von van Helmont (1648),
ursprünglich vorgeschlagen von Nicholas of Chusa (1450)
5 Jahre später…
74,5kg2,3kg
91kg 90,94 kg
Von: http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/P/Photosynthesis_history.html
Geschichte der PhotosyntheseVersuch von Joseph Priestley (1771)
Von: http://www.bio.vobs.at/botanik/b-photosynthese-1.htm
Geschichte der PhotosyntheseVersuche von Ian Ingenhousz (1778 Priestley V + Licht):Versuche von Ian Ingenhousz (1778, Priestley-V. +-Licht): Licht und grünes Gewebe für Photosynthese essentiell
Von: www.caucau.ch
Geschichte der Photosynthese
Beobachtung von Comparetti (1791)Grüne Körner in Pflanzengewebe- Grüne Körner in Pflanzengewebe
Versuch von Jean Senebier (1796)- der entscheidende Anteil der “schlechten” Luft ist Kohlendioxid, das
von der Pflanze aufgenommen wird
Versuch von Nicolas De Saussure (1804)- Auch Wasser trägt zum Zuwachs der Pflanzen-Trockenmasse bei!- Auch Wasser trägt zum Zuwachs der Pflanzen-Trockenmasse bei!
Kohlendioxid+Wasser+Licht organische Substanz+Sauerstoff
Geschichte der PhotosyntheseRene Dutrochet (1837)
- zeigt, dass Chlorophyll für CO2-Fixierung notwendig ist -entdeckt Stomata-entdeckt Stomata
Versuche von Julius von Sachs (1854/1862): - Nachweis von Glukoseproduktion in der Photosynthese
- Speicherung von Glucose als Stärkep g- Grüner Pflanzenfarbstoff in speziellen Körpern in Pflanzenzellen, dort
Glukosesynthese
V h J B ti t B i lt (1864)Versuche von Jean Baptiste Boussingault (1864): - Quantitative Messungen der CO2-Aufnahme und O2-Produktion
Summengleichung der oxygenen Photosynthese:6CO2 + 12H2O + Lichtenergie C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Geschichte der PhotosyntheseVersuch von Theodor Wilhelm Engelmann (1883)
Wirkungsspektrum des Lichts
Von: de.wikipedia.org
F. F. Blackman (1905)Geschichte der Photosynthese
F. F. Blackman (1905) Trennung einer schnellen lichtabhängigen und einer langsamen
temperaturabhängigen Reaktion der Photosynthese
Geschichte der Photosynthese
Richard Willstätter Arthur Scholl (1913)Richard Willstätter, Arthur Scholl (1913) Struktur und Chemie des Chlorophylls ( Nobelpreis Willstätter 1915)
Cornelius van Niel (1932)E i t it i (S h f l t tt S t ff d i d)Experimente mit anoxigen (Schwefel statt Sauerstoff produzierend)
Photosynthese betreibenden Bakterien stellt die allgemeine Photosynthesegleichung auf:
CO2 + 2 H2A + Licht (CH2O) + H2O + 2A(CH2O) = Kohlenhydrat
Geschichte der Photosynthese
Robert Hill (1937) B i d b i d Ph h i R d k i i l Beweis, dass bei der Photosynthese zuerst ein Reduktionsmittel
gebildet wird (experimentell Fe(II) aus Fe(III), in vivo?) Beweis, dass Lichtreaktionen von CO2-Fixierung getrennt werden kann
Daniel Arnon (1954+1955) i li h bhä i ATP Bild i Chl l zeigt lichtabhängige ATP-Bildung in Chloroplasten
zeigt, dass isolierte Chloroplasten komplette Photosynthese durchführen
Geschichte der PhotosyntheseRobert Emerson (1957)
“Red drop” und “Enhancement effect” zeigen die Existenz zweier
Mit Zusatzlichtic
klun
g
effect zeigen die Existenz zweier Photosysteme
uers
toffe
ntw
Ohne Zusatzlicht
eute
der
Sau
uant
enau
sbe
Von: commons.wikimedia.orgVon: www.life.illinois.edu/govindjee/papers/ (übersetzt)
Wellenlänge (nm)
Qu
Robert Woodward (1960)( ) Synthetisiert Chl – Nobelpreis 1965
Geschichte der PhotosyntheseRobin Hill and Fay Bendall (1960)
Z-Schema der Photosynthese-Lichtreaktionen
1970Geschichte der Photosynthese
1970Bessel Kok schlägt das "S-states“- Modell der
Ladungsakkumulation on schrittweisen Wasseroxidation vorWasseroxidation vor
Hans Deisenhofer Hartmut Michel und Robert Huber(1984)Hans Deisenhofer, Hartmut Michel und Robert Huber(1984) PSII-Reaktionszentren-Struktur (Nobelpreis 1988)
Von: upload.wikimedia.orgVon: Deutsches Museum
Alle Dias meiner Vorlesungen können
von ILIAS
und (da nur hier von mir selbst hochzuladen schneller)
i A b it H h t l dvon meiner Arbeitsgruppen-Homepage heruntergeladen werden:
www.uni-konstanz.de FB Biologie Arbeitsgruppen Küpper
d di ktoder direkt
http://www.uni-konstanz.de/FuF/Bio/kuepper/Homepage/AG_Kuepper_Homepage.html