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Das rote Leuchten des Chlorophylls
AFB I–IIIRegt man Chlorophyll mit blauem Licht (440 nm) an, sendet es tiefrotes Licht mit einem Maximum bei etwa 685 nm aus — die Chlorophyllfluoreszenz. In einem Versuch werden vier Proben mit gleich viel blauem Licht bestrahlt. Gemessen werden der Anteil der absorbierten Photonen, der als Fluoreszenz wieder abgegeben wird, und die Sauerstoffbildung (M1). DCMU ist ein Herbizid, das in PS II die Weitergabe der Elektronen vom primären Akzeptor an die nachfolgende Elektronentransportkette blockiert.
M1Fluoreszenz und Sauerstoffbildung verschiedener Proben (Modellwerte in Anlehnung an Literaturangaben)
| Probe | Fluoreszenz in % der absorbierten Photonen | O₂-Bildung (rel.) |
|---|---|---|
| 1 · Chlorophyll a, in Aceton gelöst | 30 | 0 |
| 2 · isolierte Thylakoide | 2 | 100 |
| 3 · isolierte Thylakoide + DCMU | 9 | 3 |
| 4 · isolierte Thylakoide, 10 min auf 60 °C erhitzt | 24 | 0 |
- Beschreiben Sie die Messergebnisse in M1.
- Erklären Sie, warum gelöstes Chlorophyll stark fluoresziert, Chlorophyll in intakten Thylakoiden dagegen kaum, und warum das Fluoreszenzlicht langwelliger ist als das anregende Licht.
- Deuten Sie die Ergebnisse der Proben 3 und 4.
- Ein Agrar-Start-up bietet Drohnenflüge an, die die Chlorophyllfluoreszenz von Feldern messen, und wirbt: „Je stärker ein Feld rot leuchtet, desto besser arbeitet die Fotosynthese.“ Nehmen Sie Stellung zu dieser Aussage.
Hinweise
Hinweis zu Aufgabe a)
Vergleichen Sie Fluoreszenz und Sauerstoffbildung Probe für Probe und nennen Sie Zahlen.
Hinweis zu Aufgabe b)
Welche Wege der Energieabgabe gibt es in der Lösung, welche zusätzlich in der Thylakoidmembran? Denken Sie an S2 → S1.
Hinweis zu Aufgabe c)
Was kann das angeregte Reaktionszentrum tun, wenn der primäre Akzeptor sein Elektron nicht loswird? Was bewirkt Hitze bei Proteinen?
Hinweis zu Aufgabe d)
Unter welchen Bedingungen steigt die Fluoreszenz — und was bedeutet das für die Fotosynthese?Stellung nehmen: nach Abwägung eine begründete eigene Position beziehen.