Bio Abi- Neuro+ Fotosynthese

Photosynthese und Neurobiologie

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Gliederung

1. Photosynthese

1.1 Allgemeine Informationen
1.2 Lichtreaktion
1.3 DUNKELREAKTION

2. NEUROBIOLOGIE

2.1 MArklose und markhaltige Nervenzellen#
2.2 sYNAPSE BAU UND FUNKTION
2.3 Wirkung von nervengiften
2.4 reiz-Reaktionskette

1.1 Allgemeine Informationen

Energiebindung: Sonnenenergie genutzt, um primär energierieche Stoffe (ATP, NADPH/H+) aufzubauen, Lichtenergie in chemische Energie

Stoffaufbau: Mit energiereichen Stoffen Aufbau Kohlenhydrate (Zucker, Stärke) aus Kohlenstoffdioxid und Wasser

Freisetzung Sauerstoff: aus Spaltung von Wasser

Fixierung Kohlenstoffdioxid: aus energiearmen Ausgangsstoffen wie Kohlenstoffdioxid und Wasser mithilfe von Sonnenenergie Sauerstoff und energiereiche Glucose bilden

Summengleichung Fotosynthese:

1.2 Lichtreaktion

Fotolyse:

Belichtung des Fotosystems 2-> Anregung des zentralen Chlorophyll-a-Moleküls P680-> Abgabe Elektron, erregt,
P680 Molekül wird zum Oxidationsmittel-> entzieht Wassermolekül ein Elektron , wird dabei in Sauerstoff und H+-Ionen gespalten
Elektron füll Elektronenlücke, die durch Lichtanregung entstanden war

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Lichtreaktion II:

Freigewordenes Elektron kann auf Elektronenakzeptor übertragen werden, wird über Kette von Redoxsystemen (Plastochinon, Cytochrom -b/f Komplex, Plastocyanin) zum Fotosystem I weitergeleitet
Redoxsystem besteht aus einem Elektronenakzeptor, der ein Elektron aufnimmt und dadurch zum Elektronendonator wird
Der Elektronendonator gibt dieses Elektron dann an ein weiteres Redoxsystem mit geringerem Energiegehalt ab
Redoxreaktion wiederholt sich

mehrmals-> Elektronentrans-

portkette entsteht

alle Reaktionen exergotisch

(setzten Energie frei)-> zum

Aufbau von ATP genutzt

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Lichtreaktion I

Elektron (über Transportkette weitergeleitet) schließt Elektronenlücke in FS I, durch Lichtanregung entstanden
Weitergabe der Energie bis zum Reaktionszentrum
spezielles Chlorophyll Molekül gibt sein Elektron nun genauso wie beim PSII durch Lichtanregung ab und überträgt

es auf ein weiteres Redoxsystem

letztes „Glied“ der

Elektronentransportkette ist ein

Enzym – die NADP+– Reduktase, NADP+

als Elektronenakzeptor

kann NADP+ nun durch

Aufnahme von 2 Elektronen und 2

Wasserstoffprotonen (H+) zu NADPH/H+

reduzieren.

RG: NADP+ + H+ + 2 e– --> NADPH

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PHOSPHOILIERUNG

beim Elektronentransport wird Energie frei, beteiligte Redoxsysteme nutzen diese zum Transport von Wasserstoffionen (H+) aus Stroma in den Thylakoidinnenraum
Anreicherung H+ Zusammen mit bei der Fotolyse entstandenen Protonen -> bewirken Konzentrationsgefälle -Folge:

->Abnahme Wasserstoffionenkonzentration im Stroma
->Anstieg pH-Wert Stroma
-> mehr Protonen in Thylakoidinnenmembran als im Stroma

->hohe Wasserstoffionenansammlung Innenraum, pH-Wert sinkt

Konzentrationsunterschied (chemisches Potential) – in diesem

Fall ein Protonengradient ,Spannungsunterschied (elektrisches

Potential), da Stromaseite nun negativ und Innenraum positiv

geladen

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PHOSPHOILIERUNG

Thylakoidmembran wie Barriere für geladene Wasserstoffprotonen
Sind im Thylakoidinnenraum „gefangen“, können nur durch ein Kanalprotein – die ATP-Synthase – zurück ins Stroma diffundieren , um den Konzentrations- und Ladungsunterschied auszugleichen
an Synthese von ATP gekoppelt
Wasserstoffionenstrom aus Thylakoidinnenraum ins Stroma
wird zum Aufbau von ATP aus ADP und Phosphat genutzt

Energie des Konzentrationsgefälles +elektronischen Potenzials in ATP gespeichert

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1.2 Dunkelreaktion

3 Phasen: Fixierungs-, Reduktions-, Regenerationsphase

Kreislauf- Calvin Zyklus

Ort: Stroma der Chloroplasten

Ziel: aus 6 Co2 Molekülen C6 Zucker

Verbrauch: 18 ATP und 12 NADPH

Fixierungsphase (1):

Co2 an Akzeptormolekül C5-Zucker (RubP) gebunden
Entstehung C6 Körper-> instabil, zerfällt in 2 C3 -Körper (PGS)

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Reduktionsphase (2):

PGS unter Energieverbrauch reduziert (NADPH/H+ und ATP oxidiert)
Reduktionsmittel: NADPH/H+ aus Lichtreaktion
Aus PGS unter Wasserabspaltung-> Entsteht PGA
Reduktion endergonisch, nur durch Energiezufuhr aus Spaltung von ATP möglich
Aus 2 PGA entsteht 1 C6 Körper-> wird als Glucose/Fructose in den Stoffwechsel eingeschleust
unter Energiegewinnung abgebaut oder Nutzung als Baustoff für verschiedene Kohlenhydrate, Fette, Proteine Im Stroma-> Speicherung Glucose als Stärke

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Regenerationsphase (3):

Fünf von sechs gebildeten C3 Körper PGA über Reaktionsfolgen unter ATP- Verbrauch in Ribulose-1,5 Phosphat umgewandelt -> erneute Bereitstellung von Akzeptormolekülen, Bindungsäquivalente für neues CO2

aus 12 C3 :6= 2C3 (1 Körper) +10C3 (5 Körper)

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2. NEUROBIOLOGIE

2.1 Marklose und markhaltige

Nervenzellen

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bestehen aus Zellkörper (enthält Zellkern), Dendriten und dem Axon

Dendriten sind Zellfortsätze des Zellkörpers, welche Erregungsimpulse aus den benachbarten Zellen aufnehmen
Axon leitet Erregungsimpuls an andere Nerven oder direkt ans Muskelgewebe
Schwannzellen nennt man Zellen, welche die peripheren Nerven umgeben
Zusammen bilden Schwannzelle und Axon die Nervenfaser

Erregungsleitung in markhaltigen Axonen ist sehr viel schneller
Markscheide über die Länge des Axons von den sogenannten Ranvierschen Schnürringen unterbrochen wird-> an diesen Einschnürungen liegt das Axon sozusagen ohne Isolation da
Erregungsimpulse springen von Schnürring zu Schnürring-> ungleich höhere Erregungsleitgeschwindigkeit
Markhaltige Nervenfasern dort, wo schnelle Leitungsgeschwindigkeit vonnöten

Markhaltige Nervenfasern

=saltatorische Erregungsleitung statt -> Erregung läuft nicht gleichmäßig durchs Axon, sondern springt von einem Ranvierschen Schnürring zum nächsten

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MarkloseNervenfasern

Schwannzelle liegt einfach um das Axon
Erregungsleitung ist dadurch langsamer, da Erregungsimpulse das gesamte Axon entlanglaufen müssen
Myelinscheide besteht aus der Schwannzelle, die sich vielfach um das Axon wickelt, es dadurch isoliert
Myelinscheide besteht aus einem Fett-Eiweiß-Gemisch

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Das Aktionspotenzial

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2.2 Synapse

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Eintreffen eines Aktionspotenzials
Depolarisation der präsynaptischen Membran
Öffnung der spannungsgesteuerten Calciumionen-Kanäle
Calcium-Einstrom in die präsynaptische Endigung
Verschmelzung der mit Acetylcholin (ACh) gefüllten Vesikel mit der präsynaptischen Membran

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Freisetzung des Transmitters (ACh) in den synaptischen Spalt (Exocytose)
Bindung des Transmitters (ACh) an die Rezeptoren von Natriumionen-Kanälen an der postsynaptischen Membran
Öffnung der Natriumionen-Kanäle
Depolarisation der postsynaptischen Membran durch Natriumionen-Einstrom
Wenn postsynaptisches Potenzial überschwellig ist-> Auslösung des Aktionspotenzials in der Postsynapse und Weiterleitung des Signals

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ACh-Moleküle lösen sich von den Rezeptoren
ACh-Esterase (Enzym)spaltet ACh in Acetat und Cholin
Rückführung des Cholins in die präsynaptische Endigung
Neusynthese von ACh und Verpackung in Vesikel

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verschiedene Synapsengifte, die die Reizweiterleitung an chemischen Synapsen stören oder verhindern können
können die Informationsübertragung an Synapsen an unterschiedlichen Stellen hemmen

2.3 Synapse Gifte Wirkung

Dienen:

dem Töten von Beute: Giftschlangen / -spinnen, Pfeilgiftfrösche, Quallen
dem Schutz vor Fressfeinden: Tollkirsche, Knollenblätterpilz
und der Verteidigung: Wespen und Bienen

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2.4 Reizreaktionskette

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