Evolutionärer Vorteil als Grundlage zum Leben? Von Nadine Körtel Konrad-Adenauer Straße , Hainburg

Transkript

1 Phototrophe Lebensweise Evolutionärer Vorteil als Grundlage zum Leben? Von Nadine Körtel Konrad-Adenauer Straße , Hainburg

2 Gliederung Phototrophe Bakterien Endosymbiontentheorie Chloroplasten Pigmente Prinzipien der Photosynthese Lichtreaktion Fazit

3 Phototrophe Bakterien Wer hats erfunden? Phototoph Nutzung von Licht als Energiequelle, Umwandlung in chemische Energie Ursprüngliche Entwicklung von Bakterien Proteobakterien Cyanobakterien Oxygen Elektronendonator ist Wasser Chlorobi Chloroflexi Anoxygen Elektronendonator z.b Schwefelwasserstoff, organischeverbindungen Heliobakterien Acidobakterien

4 Phototrophe Bakterien Wer hats erfunden? Cyanobakterien sind Grundlage der Endosymbiose

5 Endosymbiontentheorie Vom Bakterium zum Plasmid, wie funktioniert das? Primäre Endosymbiose Heterotrophe Eucyte + Cyanobakterium -> einfache Plastide Sekundäre Endosymbiose Endosymbiont + Eucyte -> komplexe Plastide

6 Endosymbiontentheorie Vom Bakterium zum Plasmid, wie funktioniert das? Doppelte Membran innere ist prokaryotisch aufgebaut Ringförmiger DNA Rest 70s Ribosome

7 Chloroplasten Wo findet die Photosynthese statt?

8 Pigmente Woher stammen die unterschiedlichen Farben und wie kann Energie aufgenommen werden? Pigmente in Thylakoidmembran -> Proteinkomplexen oder Antennenkomplexe -> Aufbau ermöglicht Absorption verschiedener Wellenlängen Eigenschaften von Sonnenlicht: Elektromagnetisches Spektrum

9 Pigmente Woher stammen die unterschiedlichen Farben und wie kann Energie aufgenommen werden? Chlorophylle Tetrapyrrolring Zentralatom Magnsium hydrophober Phytolschwanz Cyclopentanonring Methyl- oder Aldehydrest konjugierte Doppelbindungen

10 Pigmente Woher stammen die unterschiedlichen Farben und wie kann Energie aufgenommen werden? Carotinoide Aus Isopren Untereinheiten Ohne Sauerstoff Carotine Mit Sauerstoff Xanthophylle In Lichtsammelkomplexe Leiten Energie ins Reaktionszentrum oder nehmen überschüssige Energie auf: Schutzfunktion

11 Pigmente Woher stammen die unterschiedlichen Farben und wie kann Energie aufgenommen werden? Phycobilline 4 linear angeordnete Pyrrolringe Antennenpigmente bei Cyanobakterien

12 Pigmente Woher stammen die unterschiedlichen Farben und wie kann Energie aufgenommen werden? Durch unterschiedlichen Aufbau, unterschiedliche Absorptionsspektren Chlorophyll absorbiert z.b. rotes und blaues Licht reflektiert grünes Licht

13 Prinzipien Photosynthese 2 Prozesse: Licht wird in chemische Energie umgewandelt und CO₂ wird fixiert und in Kohlenhydrate umgewandelt Licht- und Dunkelreaktion Komplexe: Reaktionszentren Photosystem I und II Redoxgetriebene Wasserstoffionenpumpe Cytochrom b6/f Komplex Lichtsammelkomplexe ATP Synthase } Über mobile Carrier miteinander verbunden durch Anregung Ladungstrennung = Primärprozess Z-Schema Redoxpotential: zur Arbeitsleistung verfügbare Energie

14 ichtreaktion ie wird chemisch nutzbare Energie hergestellt?

15 ichtreaktion ie wird chemisch nutzbare Energie hergestellt? Durch Ladungstrennung Elektronendefizit an Photosystem II Elektronendefizit über Photolyse überwunden An Plastochinonpool mobiler Carrier zu Cytochrom b6/f Komplex Q-Zyklus ein-elektronen-transporte und Wasserstoffprotonentransport Plastocyanin mobiler Carrier zu Photosystem I Elektron an Ferrodoxin über Ferrodoxin-NADP-Reduktase NADPH Wasserspaltung und Q-Zyklus: entstandener Protonengradient ATP-Syntase stellt ATP aus ADP +P her

16 Fazit Keine Endosymbiose kein Sauerstoff in unserer Atmosphäre Kein Leben wie wir es kennen

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18 Quellen Bilderquellen Plastids_types_en.svg.png Phycocyanobilin_peptide_linked.svg.png Literaturquellen: Biologie, Campbell 8. Auflage Allgemeine und Molekulare Botanik, Weiler Nover Allgemeine Mikrobiologie, Fuchs 9 Auflage