Physiologie Der Photosynthese

ISBN-13: 9783540151456 / Niemiecki / Miękka / 1985 / 245 str.

C. Buschmann; K. Grumbach

Opis

Die Photosynthese hat eine zentrale Bedeutung fUr das Leben auf der Erde. Der Einsatz moderner Analysentechniken brachte in der Photosyn these-Forschung viele neue Ergebnisse. Das vorliegende Buch versucht, dem Leser einen Vberblick Uber die ein zelnen Teilaspekte der Photosynthese zu vermitteln. Hierzu wurde be sonders auch die neueste englisch-sprachige Fachliteratur herangezo gen. Neben den biophysikalischen und biochemischen Grundlagen werden die physiologischen und okologischen Aspekte der Photosynthese abgehan delt. Am Ende eines jeden Kapitels sind Originalarbeiten und zusammen fassende Darstellungen angegeben, die dem Interessenten ein vertief tes Studium der einzelnen Sachgebiete ermoglichen. Die einzelnen Ka pitel werden durch Versuchsanleitungen (E) erganzt. Hierdurch bietet sich dem Leser eine sinnvolle VerknUpfung zwischen Theorie und Praxis. Karlsruhe, November 1984 Claus Buschmann Karl Grumbach Inhaltsverzeichnis 1. Stoffumwandlungen in biologischen Systemen 1 1. 1. Einstellung eines dynamischen Gleichgewichtes 1 1. 2. Energiebilanz biochemischer Reaktionen 1 1. 3. Endergone und e ergone Reaktionen 2 1. 4. Enzyme - Katalysatoren biochemischer Reaktionen 3 2. Bedeutung der Photosynthese 5 2. 1. Erdgeschichtliche Entwicklung 5 2. 1. 1. Chemische Evolution 5 2. 1. 2. Biologische Evolution 6 2. 2. Grundaufbau eines Okosystems 7 2. 2. 1. StofffluB 7 2. 2. 2. EnergiefluB 9 2. 2. 3. Einordnung der Photosynthese 11 2. 3. Produktion von Biomasse 11 2. 3. 1. Naturliche Produktion 11 2. 3. 2. Der EinfluB des Menschen 12 3. Geschichte der Photosynthese-Forschung 14 3. 1. Entdeckung der Photosynthese 14 3. 2. Aufklarung von Einzelprozessen der Photosynthese 15 3. 3."

Spis treści

1. Stoffumwandlungen in biologischen Systemen.- 1.1. Einstellung eines dynamischen Gleichgewichtes.- 1.2. Energiebilanz biochemischer Reaktionen.- 1.3. Endergone und exergone Reaktionen.- 1.4. Enzyme — Katalysatoren biochemischer Reaktionen.- 2. Bedeutung der Photosynthese.- 2.1. Erdgeschichtliche Entwicklung.- 2.1.1. Chemische Evolution.- 2.1.2. Biologische Evolution.- 2.2. Grundaufbau eines Ökosystems.- 2.2.1. Stofffluß.- 2.2.2. Energiefluß.- 2.2.3. Einordnung der Photosynthese.- 2.3. Produktion von Biomasse.- 2.3.1. Natürliche Produktion.- 2.3.2. Der Einfluß des Menschen.- 3. Geschichte der Photosynthese-Forschung.- 3.1. Entdeckung der Photosynthese.- 3.2. Aufklärung von Einzelprozessen der Photosynthese.- 3.3. Nutzanwendung und Entwicklungsmöglichkeiten.- 4. Struktur und chemische Zusammensetzung photosynthetisch aktiver Organismen und Gewebe.- 4.1. Prokaryonten.- 4.1.1. Bakterien.- 4.1.2. Blaualgen.- 4.2. Eukaryonten.- 4.2.1. Organismusformen und ihre stammesgeschichtliche Entwicklung.- 4.2.2. Der Chloroplast.- 4.2.3. Rhodoplasten und Phäoplasten.- E 1 Isolierung von Plastiden.- E 2 Isolierung der Chloroplastenhüllmembran („Envelope“).- E 3 Bestimmung der Intaktheit von Chloroplastenpräparationen.- E 4 Extraktion von Chloroplastenfarbstoffen und -chinonen.- E 5 Chromatographische Auftrennung von Chloroplastenfarbstoffen und -chinonen.- E 6 Quantitative Bestimmung der Chloroplastenfarbstoffe und -chinone.- E 7 Elektrophoretisehe Auftrennung von Chlorophyll-Protein-Komplexen.- E 8 Bestimmung des Cytochrom f-Gehaltes isolierter Chloroplasten.- E 9 Bestimmung des P 700-Gehaltes isolierter Chloroplasten.- E 10 Bestimmung des Gehaltes der PS II-Akzeptoren Q, B und Plastochinon.- 5. Mechanismus der Photosynthese.- 5.1. Lichtabsorption.- 5.1.1. Die Natur des Lichtes.- 5.1.2. Absorption des Lichtes = Anregung von Farbstoffmolekülen.- 5.1.3. Absorptionsspektren von Pflanzengeweben und Pflanzenextrakten.- 5.2. Abgabe von Fluoreszenz und Wärme.- 5.2.1. Übergang vom angeregten Zustand in den Grundzustand.- 5.2.2. Arten der Fluoreszenz- und Wärmeabstrahlung.- 5.2.3. Spektren der Fluoreszenz- und Wärmeabstrahlung.- 5.2.4. Zusammenhang zwischen Photosynthese und der Abstrahlung von Fluoreszenz und Wärme.- 5.3. Übertragung von Energie in den Antennensystemen.- 5.3.1. Energieübertragung durch Exzitonentransfer.- 5.3.2. Zusammensetzung und Funktion der Antennen.- 5.3.3. Das „tri-partite“-Modell.- 5.3.4. Regulation der Energieübertragung vom LHCP auf die Photosysteme I und II.- 5.4. Elektronentransport.- 5.4.1. Prinzip.- 5.4.2. Komponenten.- 5.4.3. Kinetik.- 5.4.4. Räumliche Anordnung der Komponenten des Elektronentransportes in der Thylakoidmembran.- 5.5. Photophosphorylierung.- 5.5.1. Thermodynamische Grundlagen der ATP-Bildung.- 5.5.2. Struktur der ATPase und Verlauf der ATP-Bildung.- 5.5.3. Arten der Photophosphorylierung.- 5.5.4. Regulation der ATP-Bildung.- 5.5.5. Beispiele für die allgemeine Gültigkeit der chemiosmotisehen Hypothese.- E 11 Lichtabsorption von Blattfarbstoffen.- E 12 Messung des Emissions- und des Anregungsspektrums der Chiorophyll-Fluoreszenz.- E 13 Messung der Induktionskinetik der Chlorophyll-Fluoreszenz („Kautsky-Effekt“).- E 14 Messung der Sauerstoff-Entwicklung.- E 15 Test der photosynthetischen Elektronentransportkette („Hill-Reaktion“).- E 16 Messung der NADP-Reduktion.- E 17 Messung der Photophosphorylierung an isolierten Chloroplasten.- E 18 Messung des Protonengradienten an isolierten Thylakoid-membranen.- 5.6. Reduktiver Pentosephosphat-Zyklus (Calvin-Zyklus).- 5.6.1. Reaktionsablauf.- 5.6.2. Regulation.- 5.7. Vorgeschaltete CO2-Fixierung bei C4- und CAM-Pflanzen.- 5.7.1. C4-Pflanzen.- 5.7.2. CAM-Pflanzen.- 5.7.3. Regulation der CO2-Fixierung bei C4- und CAM-Pflanzen.- 5.8. Photosynthese-Produkte, ihr Transport und ihre Speicherung.- 5.8.1. Transport.- 5.8.2. Speicherung.- 5.8.3. Steuerung des Transports und der Speicherung von Assimilaten.- E 19 Messung der CO2-Fixierung an intakten Pflanzen.- E 20 Bestimmung des CO2-Kompensationspunktes bei C3- und C4-PfTanzen.- E 21 Stärke-Nachweis in Blättern.- E 22 Chromatographische Auftrennung der photosynthetischen Primärprodukte.- E 23 Bestimmung des Säuregehaltes einer CAM-Pflanze im Licht-Dunkel -Wechsel.- 6. Lichtatmung.- 6.1. Reaktionsablauf.- 6.2. Regulation der Lichtatmung und Wechselwirkung mit der Photosynthese.- E 24 Messung der Lichtatmung bei höheren Pflanzen.- 7. Bakterien-Photosynthese.- 7.1. Lichtreaktion.- 7.2. Dunkelreaktion.- 8. Chemosynthese.- 8.1. Aerobe Chemosynthese.- 8.2. Anaerobe Chemosynthese.- 9. Entstehung der Photosynthese-Aktivität im Licht.- 9.1. Ablauf.- 9.1.1. Entwicklungsstadien der Piastiden.- 9.1.2. Biosynthese von Einzelkomponenten.- 9.1.3. Funktionelle Veränderung.- 9.2. Regulation.- 9.2.1. genetische Kontrolle.- 9.2.2. Einfluß von Phytohormonen.- 9.2.3. Einfluß von Umweltfaktoren.- 10. Photosynthese und natürliche Umweltfaktoren.- 10.1. Licht.- 10.1.1. Lichtintensität.- 10.1.2. Lichtqualität.- 10.2. Temperatur.- 10.2.1. Hitze.- 10.2.2. Kälte und Frost.- 10.3. Wasserangebot.- 10.4. Mineralstoffangebot.- 10.5. Gasstoffwechsel.- 10.5.1. Abhängigkeit von der äußeren Gaskonzentration.- 10.5.2. Eindringen von CO2 in das Blatt.- 10.5.3. Regulation der Stomataöffnungsweite.- E 25 Messung der Lichtintensität und der Lichtqualität.- E 26 Messung der Stomataöffnung.- 11. Photosynthese und anthropogene Faktoren.- 11.1. Herbizide.- 11.1.1. Hemmstoffe des photosynthetischen Elektronen-transportes.- 11.1.2. Chlorose-induzierende Herbizide.- 11.2. Verunreinigungen der Luft.- 11.2.1. Abgase.- 11.2.2. Stäube und Aerosole.- 11.3. Verunreinigungen des Bodens.- 11.3.1. Salz.- 11.3.2. Schwermetalle.- 11.4. Ionisierende Strahlung.- 12. Biotechnische Ansätze zur Nutzung der Photosynthese.- 12.1. Produktion von Biomasse.- 12.1.1. Gezielte StoffProduktion.- 12.1.2. Gewebe- und Zellkulturen.- 12.2. Produktion von Bioenergie.- 12.2.1. Produktion von Wasserstoff.- 12.2.2. Biomembranen.- E 27 Anlegen einer Kalluskultur.- E 28 Anlegen einer Submerskultur aus Kallusgewebe.- E 29 Isolation von Protoplasten.- E 30 Messung der Wasserstoff-Produktion bei Blaualgen.- 13. Photosynthese und Symbiose.- 13.1. Pflanzliche Symbiosegemeinschaften.- 13.1.1. Flechten.- 13.1.2. Mykorrhiza.- 13.1.3. Stickstoff-bindende Bakterien und Blaualgen.- 13.2. Symbiose zwischen Tieren und Pflanzen.- 13.2.1. Algen-Tier-Symbiose.- 13.2.2. Chloroplasten-Schnecke-Symbiose.- 13.3. Die Pflanzenzelle als symbiontisches System.- Fachbücher zum Thema Photosynthese.