Aufgabenblock — AFB II
Zehn Aufgaben, in denen Wissen aus mehreren Unterkapiteln zusammenkommt: Messwerte deuten, Bilanzen herleiten, Faktoren einordnen. Drei gestufte Tipps helfen beim Ansatz.
Vergleichen Sie die Primärreaktionen mit dem Calvin-Zyklus, indem Sie in jeder Zeile genau ein Kreuz setzen.
| Merkmal | Primärreaktionen | Calvin-Zyklus | beide |
|---|---|---|---|
| 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 |
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Auf zwei benachbarten Feldern wachsen Hirse (C4-Pflanze) und Gerste (C3-Pflanze). Bei 36 °C, starkem Licht und halb geschlossenen Spaltöffnungen fixiert die Hirse je Blattfläche mehr als doppelt so viel CO₂ wie die Gerste und verliert dabei je fixiertem CO₂ deutlich weniger Wasser.
Erklären Sie die Unterschiede: Markieren Sie alle zutreffenden Aussagen.
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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.
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Im Licht gibt die Blattscheibe netto 25 µmol O₂ pro Stunde ab. Im Dunkeln nimmt sie 5 µmol O₂ pro Stunde auf. Die Atmung ist im Licht gleich groß wie im Dunkeln.
Ermitteln Sie Schritt für Schritt die Bruttofotosyntheserate, die daraus gebildete Glucose und das dafür im Calvin-Zyklus verbrauchte ATP (alles pro Stunde).
- Bruttorate in µmol O₂/h µmol/h
- gebildete Glucose in µmol/h µmol/h
- verbrauchtes ATP in µmol/h µmol/h
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Grünalgen werden bei gleichbleibendem Licht mit 1 % CO₂ versorgt. Zum Zeitpunkt 0 wird die CO₂-Konzentration auf 0,003 % gesenkt. Gemessen werden die Mengen an 3-PG und RuBP (relativ, vor der Umstellung = 100).
| Zeit in min | −1 | 1 | 3 | 5 |
|---|---|---|---|---|
| 3-PG | 100 | 55 | 30 | 25 |
| RuBP | 100 | 190 | 260 | 270 |
Deuten Sie die Messwerte: Entscheiden Sie bei jeder Deutung, ob sie stimmt.
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Isolierte Spinat-Thylakoide werden in CO₂-freier Pufferlösung mit dem blauen Farbstoff DCPIP gemischt. Drei gleiche Ansätze werden mit rotem Licht, mit grünem Licht gleicher Intensität bzw. gar nicht beleuchtet. Gemessen wird die Extinktion bei 600 nm (blaues DCPIP absorbiert dort, farbloses DCPIPH₂ nicht).
| Zeit in min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 |
|---|---|---|---|---|---|
| Rotlicht | 1,00 | 0,80 | 0,61 | 0,43 | 0,25 |
| Grünlicht | 1,00 | 0,96 | 0,92 | 0,88 | 0,84 |
| dunkel | 1,00 | 1,00 | 0,99 | 1,00 | 1,00 |
Werten Sie die Messreihe aus, indem Sie jede Aussage vervollständigen. Dazu brauchen Sie auch die Absorptionsspektren aus 2.2.1.
| Aussage | Ergänzung |
|---|---|
| Im Rotlicht sinkt die Extinktion pro Minute um … | |
| Im Grünlicht verläuft die Entfärbung langsamer, weil … | |
| Der Dunkelansatz zeigt, dass … | |
| Die Elektronen, die DCPIP reduzieren, stammen … |
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Leiten Sie aus den drei Phasen des Calvin-Zyklus her, wie viel ATP und NADPH für drei Umläufe (3 CO₂) nötig sind. Tragen Sie die Zwischenergebnisse ein.
| Größe | Anzahl |
|---|---|
| gebildete 3-PG-Moleküle bei der Fixierung | |
| ATP für die Reduktion | |
| NADPH für die Reduktion | |
| ATP für die Regeneration | |
| ATP insgesamt |
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Ordnen Sie jede Situation danach ein, welcher Faktor dort der Minimumfaktor der Fotosynthese ist.
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Eine große Buche bildet an einem sonnigen Sommertag netto etwa 10 mol Glucose. 1 mol eines Gases nimmt bei 20 °C rund 24 L ein.
Schätzen Sie ab, wie viele Liter O₂ die Buche an diesem Tag netto an die Luft abgibt.
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Ein Schüler begründet, warum eine Pflanze im Dunkeln nach kurzer Zeit keine Glucose mehr bildet. Begründen Sie den Sachverhalt korrekt, indem Sie die fehlerhaften Schritte seiner Begründung markieren.
