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Fotosynthese

Vom Herbstlaub bis zur Mittagshitze — erst den Zusammenhang finden, dann die Lösung.

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Aufgabenblock — AFB II

Zehn Aufgaben, in denen Wissen aus mehreren Unterkapiteln zusammenkommt: Messwerte deuten, Bilanzen herleiten, Faktoren einordnen. Drei gestufte Tipps helfen beim Ansatz.

A1
Primärreaktionen und Calvin-Zyklus
AFB II

Vergleichen Sie die Primärreaktionen mit dem Calvin-Zyklus, indem Sie in jeder Zeile genau ein Kreuz setzen.

Setzen Sie in jeder Zeile das passende Kreuz — hier ist es genau eins pro Zeile. Enter setzt und löscht.
MerkmalPrimärreaktionenCalvin-Zyklusbeide
läuft an der Thylakoidmembran ab
braucht unmittelbar Licht
verbraucht ATP
reduziert einen Stoff mit Elektronen aus NADPH
setzt O₂ frei
wird von Enzymen katalysiert
kommt ohne Nachschub aus dem anderen Teilprozess nicht lange aus
Die Primärreaktionen bilden ATP und NADPH, der Calvin-Zyklus verbraucht beides. Enzyme arbeiten in beiden Teilprozessen, und beide sind aufeinander angewiesen: Die Thylakoide brauchen NADP⁺, ADP und Phosphat zurück, der Calvin-Zyklus ATP und NADPH.
Ordnen Sie zuerst jedem Teilprozess seinen Ort und seine Produkte zu.
Wer ATP bildet, verbraucht es nicht — und umgekehrt. Enzyme und die gegenseitige Abhängigkeit betreffen beide.
Primär: Thylakoidmembran, Licht, O₂ · Calvin: ATP-Verbrauch, Reduktion mit NADPH · beide: Enzyme, Abhängigkeit.
Lösung anzeigen
Primärreaktionen: Thylakoidmembran, unmittelbar lichtabhängig, O₂-Freisetzung. Calvin-Zyklus: verbraucht ATP (Reduktion und Regeneration), reduziert 3-PG mit NADPH zu G3P. Beide: enzymkatalysiert und über ATP/ADP und NADPH/NADP⁺ stofflich gekoppelt.
A2
Herbstlaub
AFB II
Material: Die Buche im Oktober

Im Herbst baut die Buche das Chlorophyll ihrer Blätter ab und verlagert die Bausteine in Äste und Stamm. Die Blätter färben sich gelb bis orange, bevor sie abfallen.

Erklären Sie die Gelbfärbung: Markieren Sie alle zutreffenden Aussagen.

Mehrere Antworten können richtig sein. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Die Farbe eines Blattes ist das Licht, das es nicht absorbiert. Fehlt das Chlorophyll, fehlt die starke Rot- und Blauabsorption; übrig bleibt die Blauabsorption der Carotinoide, und das Blatt wirft gelbes bis rotes Licht zurück.
Die Blattfarbe zeigt das Licht, das die Pigmente nicht absorbieren.
Welche Pigmente liegen im Blatt neben Chlorophyll vor, und in welchem Bereich absorbieren sie?
Drei Aussagen stimmen: überdeckt, Blauabsorption der Carotinoide, Farbe = nicht absorbiertes Licht.
Lösung anzeigen
Im grünen Blatt überdeckt das Chlorophyll die Carotinoide. Nach dem Abbau des Chlorophylls bleiben die Carotinoide übrig. Da sie nur blaues Licht absorbieren, wird der übrige Teil des Spektrums (Gelb bis Rot) reflektiert — das Blatt erscheint gelb bis orange.
A3
Mittagsdepression
AFB II
Material: Ein heißer Sommertag

An heißen, trockenen Sommertagen sinkt die Nettofotosynthese vieler Pflanzen um die Mittagszeit deutlich ab — obwohl dann das meiste Licht zur Verfügung steht. Am Nachmittag steigt sie wieder an.

Erläutern Sie diese „Mittagsdepression“, indem Sie den Gedankengang Schritt für Schritt aufbauen.

Spielen Sie den Gedankengang Schritt für Schritt durch: Was ist jetzt richtig? Nur die richtige Karte bringt Sie weiter.
    Die Mittagsdepression ist eine Folge des Zielkonflikts der Spaltöffnungen: Wasser sparen heißt CO₂ aussperren. Licht ist genug da, aber CO₂ wird zum Minimumfaktor.
    Denken Sie an den Zielkonflikt: Durch dieselben Spaltöffnungen entweicht Wasser und tritt CO₂ ein.
    Transpiration ↑ → Schließzellen reagieren → Gasaustausch → Calvin-Zyklus.
    Spalt schließt → weniger CO₂ → Fixierung gebremst → CO₂ ist Minimumfaktor.
    Lösung anzeigen
    Hitze und Trockenheit vergrößern das Konzentrationsgefälle für Wasserdampf; die Transpiration steigt. Um Wasser zu sparen, schließen die Schließzellen die Spaltöffnungen. Dadurch gelangt kaum noch CO₂ in die Interzellularen, Rubisco fixiert weniger CO₂, und die Nettofotosynthese sinkt, obwohl genug Licht vorhanden ist. CO₂ ist zum Minimumfaktor geworden.