Biologie: Fotosynthesespezialisten

Fotosynthesespezialisten

• Beispiel: Maispflanze
• erheblich schnelleres Wachstum + höhere Produktion von Substanz gegenüber hier einheimischen Pflanzen bei:
  • Trockenheit
  • hohe Temperatur
  • starke Belichtung

• Grund: wirksamere Form der Verarbeitung von Kohlenstoffdioxid:
  • Anlagerung an Akzeptor mit 3 Kohlenstoffatomen
  • Folgeprodukt: Apfelsäure, Verbindung mit 4 Kohlenstoffatomen, d.h. C4-Planzen
• Vergleich mit hier einheimischen Pflanzen:
  • Anlagerung von Kohlenstoffdioxid an Ribulose-1,5-bisphosphat
  • Folgeprodukt: Phosphoglycerinsäure, Verbindung mit 3 Kohlenstoffatomen, d.h. C3-Pflanzen
• Bau des Blattinnengewebes:
  • Leitbündel von Bündelscheidenzellen umgeben
  • Chlorplasten haben wenig Granathylakoide
  • um Bündelscheiden Mesophyllzellen mit normalen Chloroplasten
  • Bindung des Kohlenstoffdioxids an Akzeptor in Chloroplasten der Mesophyllzellen
  • Transport der Apfelsäure von Chloroplasten der Mesophyllzellen in Bündelscheidenzellen
  • Weiterverarbeitung im CALVIN-Zyklus
  • hierdurch Fotosynthese wirksamer als bei C3-Pflanzen

• Fazit:
  • in besonders heißen und trockenen Gebieten ausschließlich C4-Pflanzen
  • Grund:
    • Geringe Menge an Kohlenstoffdioxid, durch geschlossene Spaltöffnungen wegen Verminderung der Wasserverdunstung, besser genutzt
    • d.h. leichtere Bindung des Kohlenstoffdioxids durch Akzeptor bei C4-Pflanzen und kaum Verlust von Kohlenstoffdioxid

Diurnaler Säurerhythmus

• tags: fast vollständig geschlossene Spaltöffnungen
• nachts: Öffnung der Spaltöffnungen und Aufnahme von Kohlenstoffdioxid
• Bindung von Kohlenstoffdioxid an Akzeptor
• Speicherung der Apfelsäure in großen Vakuolen
• hierdurch Zunahme des Säuregehalts über Nacht
• Tags  Abbau der Apfelsäure + Verarbeitung des frei werdenden Kohlenstoffdioxids im CALVIN-Zyklus
• hierdurch Abnahme des Säuregehalts am Tag
• = Tag-Nacht-Rhythmus des Säuregehalts bzw. diurnaler Säurerhythmus
• d.h. zeitliche Trennung von Kohlenstoffdioxidaufnahme und - verabeitung