Photosynthese (allgemein)

[hammock]

Moin zusammen,

bin total verzeifelt, meine einzige Hoffnung die ich noch hab ist, dass mir hier jemand eine Frage beantworten kann, ein Tip in die richtige Richtung würde mir
auch schon helfen. Ich wühle mich nun seit Ewigkeiten durch einige Seiten und Bücher, aber ich komm nicht so richtig weiter.

Frage: Wie genau wird der Blauanteil des Lichts (zwischen 420nm & 480nm) von einer Grünpflanze verwertet/aufgenommen, von welchem Photosystem und was passiert dabei?

In meinem achso schlauen Buch ist nur die Absorption bei 680nm und 700nm beschrieben.

(Ich bräuchte die Daten für bevorstehende Beleuchtungsexperimente)


Danke schonma ...

[MuhKuh2k]

Hi hammock,

da mein biophysikalisches Wissen dazu leider stark eingerostet ist habe ich einfach mal die große weite Müllhalde befragt und bin zu folgenden Beitrag gekommen:

Because short-wavelength light has higher energy, you might expect plants to use that part of the solar spectrum for photosynthesis. However, evolution would not favor that approach...much of the light energy from the sun would be lost to photosynthesis because most photons would lack sufficient energy to drive the reactions. So it turns out the the reaction center pigments, P680 and P700, are chlorophyll pigments absorbing light maximally at 680 and 700 nanometers...in the low-energy red-end of the visible spectrum. Of course if plants could only absorb 680 and 700 nanometer light, they would be missing a lot of light. So evolution has provided chlorophyll a with a range of other pigments, antenna pigments, that absorb higher-energy wavelengths and pass the absorbed energy on to chlorophyll a. Thus plants can utilize light from every wavelength in the visible spectrum from 400 to 700 nm.

Quelle: http://plantphys.info/plant_biology/photopart.shtml

Ich hoffe das Englisch ist nicht schlimm. Es scheint so, dass zusätzliche Pigmente die Energie vom kurzwelligen Licht absorbieren und über eine Elektronenkaskade diese an den Chlorophyll a-Komplex weiterreichen. Wie so eine Art Adapter, falls dir dieser technische Begriff eher liegt. Vielleicht ist der Begriff Light harvesting complex (LHC) in dem Zusammenhang noch interessant.

Leider hab ich schon viel über das Thema vergessen, aber irgendwo hab ich sicherlich noch die Unterlagen liegen. Falls du interesse bekundest, würde ich da nochmal nach suchen.

Beste Grüße

Nachtrag: Hab jetzt nochmal nach LHC bei Wikipedia nachgeschaut und noch folgendes gefunden:

Lycopene and β-carotene are carotenoids; extended polymers that absorb light between 400 nm and 500 nm.

Quelle: http://en.wikipedia.org/wiki/Light_harvesting_complex

[Clara]

Hi,
also ich hab neulich in Bio gelernt, dass Pflanzen bei weißem Licht (also Sonnenlicht) am meisten Chloroplasten haben und daher auch am besten Fotosynthese betreiben können.
Blaues und rotes Licht sind am ungeeignetsten, da Chlorophyll a und b blau und rot absorbieren. Grün wird reflektiert. Bei der Lichtreaktion der Fotosynthese werden Elektronen transportiert und dadurch wird ATP gewonnen. Das ganze ist jedoch recht kompliziert.
Aber bevor ich dir irgendwas falsches erzähle: http://www.biokurs.de/skripten/12/bs12.htm
Auf dieser Seite lerne ich selbst häufig. Ich finde es ist recht ausführlich und gut erklärt.

[AlabamaBob]

Chlorophyll a hat zwei große Peaks was die Absorption von Licht angeht, der höchste Peakt liegt bei ca 420-440(?)(70% Absorption)nm einen weiterer Peak liegt zwischen 600-700nm(50% Absorption).
Chlorophyl b hat auch größere zwei Peaks bei ca. 480 nm(ca 85% Absorption) und bei ca 630 nm(knap 35-30% Absorption).
Da meine Tabelle leider nur in Schritten zu 100nm rechnet, sind die von mir angegebenden nm Werte nur als Näherungswerte zu betrachten.
Zu den Carotinoiden hab ich drei Absorptionspeaks gefunden, einen kleinen bei ca. 420-430nm(30-35%), einen zwischen ca440-480nm(mit ca. 63%Absorption) und zu guter letzt bei ca. 500nm(mit 60%Absorption).

Die meisten Kurven der oben genannten Pigmente, fallen nach erreichen ihres Peaks rapide ab.

Das Wirkungsspektrum der Photosynthese hat auch zwei Hauptpeakks, welche sich je in einen großen und einen kleinen Peak aufsplitten. Der erste große Peak liegt bei ca. 420-440 nm der erste kleinere bei 480nm, der erste Gesammtpeak liegt also im Übergang vom violetten Spektrum zum blauen Spektrum, im gesammten blauen Spektrum und im Übergang des blauen Spektrums zum grünen Spektrum. Der erste kleinere zweite Peakt liegt bei ca 630nm, der größere zweite Peak liegt bei ca 650nm.
Das Wirspekrum der Photosynthese ist beim ersten Peak höher(im blauen Spekrum) als beim zweiten Peak(im roten Spektrum).

Heute Abend werde ich noch genauer darauf eingehen, jetzt habe ich leider nicht soviel Zeit - hoffentlich schaffe ich es "rüberzubringen" was ich aussagen möchte .
@hammock wenn du wilst könnte, ich ein paar Seiten aus meinen Botaniklehrbuch einscannen die sich mit der Photsynthese beschäftigen - sind allerdings um die 60 Seiten. Die könnte ich dir per PN oder ähnlichen zukommen lassen.
Bei 420nm-480nm absorbiert vor allem Chlorophyll a, desweiteren Carotinoide und Chlorophyll b. Chlorophyll a absorbiert vor allem bei 420-440nm, Chlorophyll b bei 480nm, die Carotinoide in meheren Peaks bei 430nm 480nm und bei 500nm. Bei dem Lichtspektrum was für dich von Interesse ist sind also verschiedene Systeme beteiliegt. Zu den einzelnen Systemen und ihrer Funktion kann ich wie gesagt noch später etwas schreiben. Ich hoffe du kannst aber jetzt schon was mit den Infos anfangen

[hammock]

Nabend die Herrschaften

Erstmal Danke für die Antworten Das Grundprinzip der PS (Licht- und Dunkelreaktion, ATP) hab ich soweit kapiert. Was LHC´s sind und wie ihr Funktionsprinzip aufgebaut ist, hab ich bisher grob zusammengefasst so verstanden:
Die Antennenpigmente (enthalten Clorophyll a/b , Carotinoide) absorbieren Lichtquanten nur von bestimmten Wellenlängen des sichtbaren Lichts, deren Energie wird an das Reaktionszentrum übertragen.
Dieses Fallenpigment ist IMMER ein Chlorophyll-a-Dimer -> entweder P680 im Photosystem-2 bzw P700 im PS1. Die Dimer können zwar durch sämtliche von den LHC´s absorbierte Energien angeregt werden, aber nur diskrete Quantenenergien umsetzen/weiter geben, die 680nm & 700nm Wellenlänge (rotes Licht) entsprechen.
Es wäre aber überaus ineffektiv, nur solche Quanten für den Elektronentransport zu absorbieren, daher das breitere Absorptionsspektrum der LHC´s, obwohl nur diese beiden Elektronenenergie-Niveaus für alle nachfolgenden Stoffwechsel in der Pflanze von Bedeutung sind.

Nun meine Frage dazu: Kann man mit einer ausreichend starken Lichtquelle, die nur im Bereich 680nm bis 700nm strahlt, eine Pflanze genauso am Leben erhalten, als wenn sie unterm natürlichem Lichtspektrum wächst?
Oder sind die blauen Lichtanteile noch für andere Systeme/Prozesse (wenn ja, welche ?) in der Pflanze wichtig für ein gesundes Wachstum? Bzw andersrum: Würde eine ausschliesslich blau leuchtende
Lichtquelle ausreichen? Schliesslich ist die Art der Energiequelle rein theoretisch relativ egal, da ja am Ende sowieso alles was möglich ist auf 680nm&700nm-Niveau transformiert wird.

Also wenn Ihr was dazu habt, wäre das echt super !!! Das würde mir beim Experiment-Aufbau sehr helfen.

[Azrial]

das wird denk ich mal auch von der Pflanze abhängen. Eine Art die in Polnähe gedeiht wird wohl eher mit einer nur blaulichtlampe klahrkommen als eine in Äquatorialnähe endemische Art.

Den größtmögliche energieumsatz wird eine geeignete Pflanze wohl nicht erziehlen also nicht so optimal wie in normalumgebung.

Außerdem musst du bei der Sache noch bedenken das die Pflanzen ihre Hormonproduktion an die Lichtanteile anpassen
das ist auch noch ein großer wachstumsfaktor
und ein in der Natur so nicht vorkommendes Lichtspektrum (auch wenn blaulicht die wachsttumszeit der pflanze anregt) kann ja immer noch unbedachte Folgen auf das wachstum haben (du weißt sicher was ich meine... hormonkoller etc)


mfg Azrial

[hammock]

Hallö Azrial,

Der Hormonhaushalt ist vom Lichteinfall abhängig, stimmt. Aber ist dabei nun die Wellenlänge oder die tägliche Lichtzeit entscheidend? <- Das ist nur die erste Frage.
Bevor ich dazu meine Gedanken weiter führe, muss noch was geklärt werden:

Eine Art die in Polnähe gedeiht wird wohl eher mit einer nur blaulichtlampe klahrkommen als eine in Äquatorialnähe endemische Art.

Vielleicht meinst Du das Richtige, hast es aber umgekehrt ausgedrückt ?! Falls Du darauf aus bist, dass das Licht in Polnähe wegen dem größerem Einfallswinkel viel mehr Atmosphäre durchdringen muss als in Äquatornähe, dann ist es so, dass an den Polen der Blauanteil niedriger ist als am Äquator.
Blaues Licht = kurze Wellenlänge -> höhere E. Je höher E, desto eher und häufiger eine Reaktion mit elektronegativer Materie, sprich mit der Atmosphäre. (Deshalb sind auch die Ozonlöcher über den Polen am größten, weil das Licht dort weitaus mehr t hat, um seine E an die Atmosphäre abzugeben) Wenn schon, dann sind Pflanzen in Polnähe an blauärmeres Licht angepasst.

-> und an dem Punkt geht´s jetzt weiter. Ist das wirklich eine Anpassung an die E-Verteilung im Gesamtspektrum? Oder zeigt die Flora in Polnähe aus einem anderem Grund größeres Höhenwachstum als am Äquator, wo sie eher in die Breite geht: nämlich um die Absorptionsfläche zu optimieren, dem Einfallswinkel anzupassen?

LG hammock

[Azrial]

ja hast recht... andersrum macht mehr sinn

puh... ich glaube mal in nem Artikel (ich glaub da gings um Blühphase von Hanf) gelesen zu haben das auch die Wellenlänge einer Rolle (eine ziemlich große sogar) spielt


und die zweite Frage....is mir so früh morgens zu hoch...

ich wechsel nächstes Jahr wohl auf n spezielles Biotechnik-Gymmi. vll kann ichs dann Beantworten als immer geduldig bleiben...


mfg M3ph

[hammock]

Ich seh schon, es ist wie immer; wenn man irgendetwas genauer wissen will, muss man´s eben selber machen. Es gibt bald eine Studie zum Spektralbereich 450nm bis 480nm im Vergleich zu einer Beleuchtung mit 6500K.
Die 6500K-Studie läuft jetzt seit genau 3h23min. Die Blau-Studie beginnt später in ein paar Tagen, da hierzu noch reichlich Lötereien und Verkabeleien vorgenommen werden müssen.

[AlabamaBob]

verdammter Avantgardist/Perfektionist