Arbeitsblatt: Cytologie / Zellen + Fotosynthese

Grundbegriffe der Cytologie ALLES ÜBER CYTOLOGIE Aufbau von Zellen Zellorganellen Fotosynthese Aufbau von Zellen Aufbau von Zellen Pflanzliche Zelle Tierische Zelle Aufbau von Zellen Bestandteile die nur eine pflanzliche Zelle besitzt: Zellwand Vakuole Chloroplasten Aufbau einer menschlichen Zelle Jede Zelle unseres Korpers ist ahnlich aufgebaut. Zur Grundbaueinheit einer jeden Zelle gehort die Zellmembran, die jede Zelle umgibt. Durch sie konnen Stoffe transportiert werden. Das Zellplasma, welches die Zelle ausfullt, sorgt fur den Stofftransport innerhalb der Zelle. Außerdem enthalt jede Zelle Organellen, welche ganz spezifische Aufgaben erfullen: • Die Mitochondrien (Einzahl Mitochondrium) sind die Kraftwerke der Zellen. In ihnen wird Zucker mit Hilfe von Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser umgesetzt. Dabei wird Energie frei. Sie sind bohnenformig und aus mehreren, ineinander verschlungenen Membranen aufgebaut. Dabei sind sie bis zu 5 m groß. groß. • Die Ribosomen, an denen die Baustoffe fur den Korper hergestellt werden, sind die kleinsten Organellen einer menschlichen Zelle (Durchmesser von etwa 18–20 nm). • Der Zellkern enthalt das Kernkorperchen und das Kernplasma. Er ist fur die Steuerung aller Vorgange einer Zelle verantwortlich, enthalt unser Erbgut und ist das Aufbau einer menschlichen Zelle Aufbau einer menschlichen Zelle Aufbau einer menschlichen Zelle Das Bild rechts zeigt unterschiedliche Korperzellen. Vergleicht die Zellen miteinander und erlautert deren unterschiedliches Aussehen. Aufbau einer menschlichen Zelle Aufbau einer pflanzlichen Zelle Konnt ihr die Pflanzenzelle beschriften? Aufbau einer pflanzlichen Zelle 1. Zellwand 2. Tupfel 3. Zellmembran 4. Lysosomen 5. Vakuole 6. Mitochondrium 7. Chloroplast mit Chlorophyll 8. Zellkern 9. Endoplamsatisches Retikulum 10. Zellplasma 11. Riboosomen 12. GOLGI-Apparat Kennt ihr die Funktion der einzelnen Zellorganellen? Aufbau einer pflanzlichen Zelle Zellwand Tupfel Zellmembran Pflanzliche Zellen haben eine Zellmembran UND eine Zellwand. Sie besteht vor allem aus Zellulose und hat kleine Durchbruche/Locher, die man Tupfel nennt. Durch diese Tupfel konnen Stoffe in die Zelle hinein und aus ihr heraus gelangen. Das ist wichtig, denn die Zellwand ist ein stoffundurchlassiger Stutzapparat, das Skelett der Zelle. Vakuole Chloroplasten Sie dient als Zwischenspeicher, Giftstoffspeicher in giftigen Pflanzen und Mulleimer. Alles, was die Pflanzenzelle gerade oder uberhaupt nicht mehr braucht, wird dort eingelagert. Sie sind grun, weil sie den grunen Blattfarbstoff, das Chlorophyll enthalten. In den Chloroplasten lauft die Photosynthese ab, bei der die Zelle unter Lichteinfall der Sonne aus Kohlendioxid und Wasser Traubenzuckermolekule (Glucose-Molekule) baut. Sauerstoff ist ein Abbauprodukt der Photosynthese und wird an die Luft abgegeben. Die Pflanze atmet also am Tag Kohlendioxid ein und Sauerstoff aus wir machen Fotosynthese THEORETISCHER HINTERGRUND Fur das Leben auf der Erde ist die Umwandlung von Strahlungsenergie der Sonne in fur die Lebewesen nutzbare Energie essentiell. Den Prozess, bei dem durch chlorophyllhaltige Lebewesen unter Lichteinwirkung organische Stoffe gebildet werden, nennt man Photosynthese. Bei der Photosynthese wird molekularer Sauerstoff gebildet, der dann wieder von anderen Lebewesen genutzt werden kann. Zur dieser direkten Nutzung der Lichtenergie sind nur die photoautotrophen Organismen befahigt, die als Autotrophe die von ihnen benotigte Energie aus der Umsetzung anorganischer Substanzen gewinnen (Assimilation). Die heterotrophen Organismen hingegen konnen organische Stoffe nicht selbst produzieren, sondern mussen auf organische Stoffe Fotosynthese Chemische Formeln Lichtabhangige Reaktion 6 CO2 6 H2O Licht C6H12O6 6 O2 Lichtunabhangige Reaktion C6H12O6 6 O2 6 CO2 6 H2O ATP Fotosynthese Der Ort der Photosynthese – die Chloroplasten Die Photosynthese findet in speziellen Plastiden, den Chloroplasten statt; diese kommen hauptsachlich in den Blattern der Pflanzen vor und befinden sich dort in den Mesophyllzellen. In einer Mesophyllzelle konnen etwa 50 200 Chloroplasten vorkommen. Chloroplasten haben einen Durchmesser von 5mm und sind ca. 2-3mm dick, sie enthalten den grunen Farbstoff Chlorophyll, weitere Farbpigmente und Enzyme, die der photosynthetischen Nahrstoffproduktion dienen. Der Inhalt der Chloroplasten ist vom Cytoplasma durch eine Doppelmembran mit einem schmalen Intermembranraum getrennt. Im Inneren der Chloroplasten befinden sich scheibenformig abgeflachte Vesikel, die in manchen Teilen ubereinander gelagert sind. Fotosynthese Der Ort der Photosynthese – die Chloroplasten Durch die Thylakoidmembran wird das Innere des Chloroplasten in zwei Kompartimente, das Thylakoidlumen und das Stroma, eingeteilt. Mit Hilfe dieser Kompartimentierung wandeln die Chloroplasten wahrend der Photosynthese Lichtenergie in chemische Energie um. Das Chlorophyll ist das haufigste Pigment im Chloroplasten, es absorbiert blaues (ca. 480nm) und rotes (ca.700nm) Licht und reflektiert grunes Licht (530nm). Aus diesem Grund sehen die Blatter der Pflanzen fur uns grun aus. Fotosynthese Die Lichtreaktion In der Lichtreaktion wird Lichtenergie aufgenommen und als chemische Energie in Form des Coenzyms ATP ( Adenosintriphosphat) gebunden. Außerdem werden auf das Coenzym NADP Protonen (2H) und Elektronen (2e übertragen. Das so entstehende NADPH H sowie das ATP gehen dann in die Dunkelreaktion über. Die Lichtreaktion wird in 3 Abschnitte unterteilt: Fotosynthese Die Lichtreaktion 1. Fotolyse des Wassers Hier werden Wassermolekule gespalten in Elektronen (sie werden an das Fotosystem II abgegeben), Protonen (sie werden auf NADP ubertragen) und Sauerstoff (er wird als „Abfallprodukt an die Luft abgegeben): H2O 2H 2e O2 Fotosynthese Die Lichtreaktion 2. Fotosystem II Im Reaktionszentrum dieses Fotosystems sitzt Chlorophyll mit einem Absorptionsmaximum von 680 nm ( P680). Durch die Absorption von Licht geht es in den angeregten Zustand uber und gibt 2e- uber mehrere Redoxsysteme an das Fotosystem weiter. Die dadurch am P680 entstehende Elektronenlucke wird uber 2e aus der Fotolyse aufgefullt. Fotosynthese Die Lichtreaktion 3. Fotosystem III Hier sitzt im Reaktionszentrum Chlorophyll mit einem Absorptionsmaximum von 700 nm ( P700). Dieses geht ebenfalls durch die Absorption von Licht in den angeregten Zustand uber und gibt 2e- uber Redoxsysteme auf das Coenzym NADP ab ( nichtzyklischer Elektronentransport). Die so am P700 entstandene Elektronenlucke wird uber 2e aus dem Fotosystem II aufgefullt. Fotosynthese Die Dunkelreaktion !AUFGABE! Recherchiert nach der Dunkelreaktion der Fotosynthese (Calvin Zyklus). Findet heraus wie er funktioniert und probiert den Vorgang moglichst weit zu vereinfachen! Fotosynthese Die Dunkelreaktion Die Hauptaufgabe der in den Thylakoiden der Chloroplasten stattfindenden Lichtreaktion ist es, die Energie des absorbierten Lichtes in Form von ATP ( Adenosintriphosphat; energieubertragendes Coenzym) zu speichern und Wasserstoff auf das wasserstoffubertragende Coenzym NADP zu ubertragen, so dass NADPHH entsteht. An die Lichtreaktion schließt sich die Dunkelreaktion an (im Stroma der Chloroplasten), in welcher diese beiden Produkte der Lichtreaktion benotigt werden. Hauptaufgabe der Dunkelreaktion ist die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Luft in das Kohlenhydrat Glucose (C6H12O6). Dabei werden fur die Produktion von einem Molekul Glucose insgesamt sechs Molekule CO2 benotigt. Dies geschieht im sogenannten CALVINZyklus (benannt nach seinem Entdecker Melvin Calvin) in folgenden Schritten: Fotosynthese Die Dunkelreaktion 1.Jedes der sechs CO2-Molekule wird zunachst an je einen C5 –Korper (ein Kohlenhydrat mit 5 Kohlenstoffatomen) gebunden. Dabei handelt es sich um Ribulose-1,5bisphosphat. 2.Dabei entsteht jeweils ein Zwischenprodukt mit 6 Kohlenstoffatomen, dass aber so instabil ist, dass es sofort wieder zerfallt. 3.Jedes der sechs Zwischenprodukte zerfallt in zwei C3 –Korper, also zwei Molekule mit jeweils 3 Kohlenstoffatomen. Dabei handelt es sich um 3-Phosphoglycerinsaure. Insgesamt entstehen also 12 (6 2) Molekule 3-Phosphoglycerinsaure. Fotosynthese Die Dunkelreaktion 4.In den nachsten Schritt gehen die Produkte der Lichtreaktion (ATP und NADPHH) ein und fuhren zu einer Umwandlung (chemisch genauer gesagt zu einer Reduktion) der 3-Phosphoglycerinsaure zu 3-Phosphoglycerinaldehyd, immer noch ein C3 –Korper. 5.Von diesen insgesamt 12 Molekulen 3-Phosphoglycerinaldehyd (alles C3 –Korper verbinden sich nun zwei zu einem C6 –Korper. Dies ist zunachst Fructose-1,6bisphosphat, welche zu dem Kohlenhydrat Glucose (auch ein C6 –Korper) umgewandelt wird. Glucose ist das eigentliche Produkt der Dunkelreaktion. Sie kann zu Speicherzwecken wiederum in das Kohlenhydrat Stärke umgewandelt werden. 6.Übrig bleiben 10 (12 – 2) Molekule des C3 –Korpers 3-Phosphoglycerinaldehyd. Sie werden Fotosynthese Die Dunkelreaktion – Calvin Zyklus Fotosynthese Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese Vergleich zwischen Fotosynthese und Zellatmung Fotosynthese