Kompartimentierung: Zellkern, Mitos und Chloros (Zellorganellen) sind durch Zellmembranen vom Plasma getrennt, damit Stoffwechselvorgänge nicht gestört werden.

Stärke:

Photosynthese · Stärke · Pflanze gewinnt für Stoffwechsel notwendige Stoffe; die dazu notwendige Energie stammt aus der Zellatmung.

Semipermiable Membran · Voraussetzung für Osmose: Trennschicht zw. 2 Medien, die in Abhängigkeit der Porengröße bestimmte Stoffe durchläßt.

Aufbau eines Laubblattes (von oben nach Unten):

Epidermis (ohne Chloros) mit Kutikula (Wachsschicht) Pallisadengewebe (80% der Chloros des Blattes) Schwammgewebe mit Interzellularen Untere Epidermis mit Spaltöffnungen Spaltöffnungen:

Regulierung des Gasaustauschs durch unterschiedliche Öffnungszustände, je nach Wasserversorgung und Grad der Sonneneinstrahlung abhängig

· Kompromiss zw. Wasserverlust _ Gasaustausch Bau: 2 Epidermiszellen mit nach innen verstärkten Zellwänden und Chloros Anpassungen des Blattes an extreme Standorte:

Sonnenblatt: dicker, mehr Chloros, wenig Spaltöffungen Schattenblatt: dünner, weniger Chloros, mehr Spaltföffnungen Trockene Standorte: je trockener, desto kleiner die Blattfläche und weniger Spaltöffnungen (Extremfall: Kakteenstacheln)

Photosyntheseleistung ist abhängig von:

1.) Lichtintensität:

Schneller Leistungsanstieg · Annäherung an Grenzwert da max. Auslastung der Chloros 2.) Kohlenstoffdioxidgehalt der Umgebung:

Ähnliche Kurve wie bei ,,1.)"; Bei Normalbedingungen ist Leistung unter 50%

3.) Temperatur der Umgebung: Ansteigender Anteil: RGT-Regel (pro 10° steigt Stoffwechselleistung um 2-4fache) Absteigender Anteil: Irreversible Zerstörung d. Enzyme (Eiweiß) Chloroplastenaufbau: Doppelmembran durch Endo-symbiontentheorie (Beweis: untersch. Aufbau der beiden Membranen & Bakterienerbmaterial in Chloros); äußere Membran = Eucytenmembran, innere Membran = Bakterienmembran; Thylakoide mit Chloros (dritte, in Matrixraum eingebettete Membran mit Abschnürungen und Auffaltungen

Photosynthese:

Lichtabhängige Reaktion:

Bestrahlung des Chlorophyls · instabiler energie-reicher Zustand · Rückfall mit Energiefreisetzung · Energie wird in Form von ATP gebunden · Spaltung von Wasser in H2 und ½O2 ·H2 wird an Wasserstoffträger NADP gebunden · NADPH 2

· Endprodukte: ATP und NADPH2 Lichtunabhängige Reaktion:

Mit Hilfe von ATP und NADPH² erfolgt Aufbau energiereicher Kohlenwasserstoffe; Kohlenstoff aus CO2 der Atmosphäre · Reduktion:

CO2 wird an Akzeptormoleküle gebunden · Aufbau von Glukose durch mehrschrittigen, energiereichen Prozess · ATP und NADPH2 wird benötigt · Akzeptormoleküle werden wieder freigesetzt · außerdem entsteht Wasser

· Calvin Zyklus

· Gesamtreaktionsgleichung beider Reaktionen:

6CO2 +12H2O _ C6 H12 O6 + 6O2 + 6H2 O C6-Körper wird weiterverarbeitet oder in Stärke(Speicherkohlen-hydrat) /Sacharrose (Transportkohlenhydrat) umgewandelt

Bedeutung der Photosynthese:

Mensch nutzt Pflanzenmasse aus d. Nettoproduktion d. Fotosyn.: Ernährung, Holz (fos. Brennstoffe), Baumaterial, Genußmittel, Lebensraum für Tiere, Bannwälder

Waldsterben:

Ursache: Schadstoffe in Luft, Wasser und Boden

Schwermetalle (Blei, Quecksilber) · Ausstoss über Abgase und Nebenprodukte der Ind. ·

Aufnahme mit Nahrung und Wasser · Akkumulation beim Menschen wegen Nahrungskette · Enzymhemmung · Beinträchtigung des Stoffwechsels Schwefel · Abgabe bei Verbrennung fossiler Brennstoffe · i. d. Luft: Schwefeloxid; Bei Kontakt mit Wasser: Saurer Regen · ätzende Wirkung auf Blatt &Wurzel; Atemwegsbelastung bei Tieren

Zellatmung:

Lebewesen benötigen Energie für aufbauenden Stoffwechsel und Energiegewinnung des Betriebsstoffwechsel.

Erster Schritt (im Zellplasma): Glykolyse:

Spaltung von Glukose (C6-Körper) unter Abspaltung von jeweils 2 Wasserstoffatomen, die auf NAD übertragen werden · 2NADH2, 2ATP und 2 C3-Körper (Brenztraubensäure) Zweiter Schritt (in Mitos): Bildung der aktivierten Essigsäure:

Abspaltung des Säurerestes und Bindung des Coenzyms A · aktivierte Essigsäure; Produkte: 2NADH2 und 2CO2 Dritter Schritt: Tricarbon-/Zitronensäurezyklus:

Bindung des 2C-Restes an ein Trägermolekül unter Abspaltung des Coenzyms A · 8 NADH2,

2 ATP, 4 CO2

Vierter Schritt: Endoxidation/Atmungskette:

Mit Hilfe des Luftsauerstoffs erfolgt in den Mitos eine ,,Knall-gasreaktion" in vielen kleinen Teilschritten. Der Wasserstoff stammt aus dem vorher gebildeten NADH2 · frei werdende Energie wird chem. Gebunden · 34 ATP pro C6-Körper Gesamtbilanz: Glykolyse (2 ATP) + TCZ (2 ATP) +Endoxidation (34 ATP) = 38 ATP C6H12O6 + 6H2O + 6O2 _ 6CO2 +12H2O

Milchsäuregährung:

Wenn nicht genügend Sauerstoff zur Verfügung steht · Zellatmung blockiert nach Glykolyse, da aufgrund der nicht mehr ablaufenden Atmungskette der NAD-Pool nach einer Zeit ausgeschöpft ist. Der Stoffwechselausweg ist die Milchsäurebildung: NADH2 wird zu NAD · das freigewordene H2 wird der Brenztraubensäure angehängt · Milchsäure entsteht · sie reichert sich in der Zelle und im Blut an · ab einer best. Konz. werden die Stoffwechselenzyme in ihrer Tätigkeit beeinträchtigt · keine Kontraktion der Muskeln mehr

Alkoholische Gärung durch Hefepilze: C6 H12 O6 _ 2CH5 OH + 2CO2 Während der Gärung muss bestimmte Temp vorliegen (RGT) Bei Anwesenheit von O2 können die Pilze auf norm Zellatmung umstellen Anwendungen:

Bierhefe: Umwandlung des Malzzuckers Weinhefe: Umwandlung des Fruchtzuckers, Weiterverarbeitung zu Champagner Bäckerhefe: Auflockerung des Teiges wegen des CO2, Alkohol verdampft in der Backhitze Milchsäurebakterien führen zur Säuerung vieler Lebensmittel · höhere Haltbarkeit, da die Entwicklung von Fäulnisbakterien gehemmt wird (Bsp. Milchverarbeitungsprodukte) Je nach Bakterienart verändert sich die Geschmacksrichtung (Bsp. Sauerkraut, Silo-Futter) Wasserhaushalt der Pflanze

Zellen der Pflanze wirken als osmothischen System zusammen Aufnahme über die Wurzeln, Verteilung über Wasserleitungs-bahnen (Holzteil, Leitbündel der Blätter), Wasserabgabe haupt-sächlich über Blattfläche.

Wasseraufnahme: In den versch. Zellschichten der Wurzeln er-folgt ausgehend von der Wurzelhaarzelle die Wasseraufnahme über nach innen steigende osmothische Druckverhältnisse.

Transportmechanismen:

1.) Transpirationssog: Voraussetzung ist ein ununterbrochener Wasserfaden zw. Blatt und Wurzel · Wasser wird nachgesaugt.

2.) Wurzeldruck: Wasser wird durch Osmose in die Leitungs-bahnen gedrückt. Ein hoher Wurzeldruck entsteht dann, wenn durch aktive Transportvorgängen osmothisch wirk-same Substanzen in die Leitgefäße transportiert werden · hoher osmothischer Druck; Wurzeldruck nur nachweisbar, wenn Zellatmung i. d. Wurzelzellen nachweisbar ist, da aktive Transportvorgänge Energie verbrauchen.

Diffusion: Konzentrationsausgleich aufgrund der Brownschen Molekularbewegung· passiver Vorgang ohne Energieverbrauch

Osmose: Diffusion durch eine semipermeable Membran; sie läuft solange ab bis eine vorhandene Gegenkraft so groß ist wie der osmoth. Druck

Plasmolyse: Wasserausstrom mit Membranablösung von der Zellwand

Deplasmolyse: Wiederherstellung

Casparischer Streifen: Wasserundurchlässige Schicht, die unkontrollierte Wasseraufnahme über Zellzwischen-räumen bzw. durch die Zellwände verhindert. Pflanzengestalten:

Hydrophyten (Wasserpflanzen):

Spaltöffnungen: wenige oder gar fehlend; nur an Blatt-oberflächen; Wurzelsystem: schwach oder fehlend

Hygrophyten (Feuchtpflanzen):

Spaltöffnungen: viele; oft von den Blättern hervorgehoben Wurzelsystem: schwach ausgebildet; niedrige osmoth. Werte Mesophyten (Mischung):

Spaltöffnungen: mäßig viele; an der Blattunterseite Wurzelsystem: stark ausgebildet; oft auch als Speicherorgan (z.B. Wurzelstock) Xerophyten (Trockenpflanzen)

Spaltöffnungen: sehr viele; schnell schließend; oft versenkt Wurzelsystem: sehr gut ausgebildet; hohe osmoth. Werte Feigenkaktus (Ausnahme der Xerophyten)

Spaltöffnungen: sehr wenige; oft in in Stacheln umgewandelte Blätter versenkt Wurzelsystem: weit ausladend; flachgründig; zuweilen wasser-speichernd (Wurzelsukkulenz); hohe osmoth. Werte