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Aufsatz
Biowissenschaften

Universität, Schule

Herder Berlin

Note, Lehrer, Jahr

2012

Autor / Copyright
Renate B. ©
Metadaten
Preis 3.70
Format: pdf
Größe: 0.31 Mb
Ohne Kopierschutz
Bewertung
sternsternsternsternstern
ID# 29050







Stoffproduktion in der Pflanzenzelle

Energiebereitstellung - Zellatmung - Entsorgung von Abfallstoffen


Gliederung:

1. Energiebereitstellung in der Pflanzenzelle

1.1. Fotosynthese

1.2. Zellatmung

1.3. Atmungskette

2. Produktionsablauf in der Pflanzenzelle

2.1. Anschaffung der benötigten Ausgangsstoffe

2.2. Stoffproduktionsprozess

3. Abtransport des fertigen Stoffes / Entsorgung von Abfallstoffen

Quellen


1.   Energiebereitstellung in der Pflanzenzelle

Bevor die Pflanzenzelle mit der Produktion des gewünschten Stoffes beginnen kann, muss sie zunächst die benötigte Energie für den Produktionsprozess bereitstellen. Dies geschieht in der pflanzlichen Zelle auf drei Wegen, durch Fotosynthese, Zellatmung und die Endoxidation (Atmungskette).


1.1.      Fotosynthese

Die Fotosynthese läuft in den Chloroplasten, einem linsenförmigem Organell der Pflanzenzelle ab. Ihre Hülle besteht aus zwei Membranen, dabei bildet die innere Membran viele lamellenartige Membraneinstülpungen in den Innenraum, einige durchziehen auch die Matrix (die Grundsubstanz) des Chloroplasten.

Diese Membraneinstülpungen werden Thylakoide genannt, sie bilden Grana (Thylakoidstapel). Die bei der Fotosynthese ablaufenden Reaktionen finden in diesen Thylakoidmembranen statt, ihre Form ist vorteilhaft, da sie einen großen Reaktionsraum bieten. Zudem sind die Chloroplasten dazu in der Lage, benötigte Enzyme teilweise selbst durch in die Matrix eingelagerte Ribosomen und DNA Moleküle zu produzieren.

Bei der Fotosynthese wird in einer fotochemischen Reaktion Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt, in einer anschließenden Reaktion wird ATP der Energiespeicher der Zelle hergestellt. Die Primärvorgänge der Fotosynthese finden in Reaktionszentren statt, in diesen befindet sich entweder Chlorophyll-a-I oder Chlorophyll-a-II.

Begrenzt werden die Reaktionszentren durch Pigmenthaltige Proteine, welche ein Fotosystem (Lichtsammelkomplex) bilden. Wenn nun Licht  auf ein Fotosystem I trifft (mit Chlorophyll-a-I) wird das Chlorophyll über den Lichtsammelkomplex angeregt und kann somit über die angrenzenden Proteine des Reaktionszentrums als Elektronendonator fungieren. Über eine Elektronentransportkette gelangen die Elektronen an der Außenseite der Thylakoidmembran zu dem Elektronenakzeptor NADP+, der zu .....[Volltext lesen]

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Die Zellatmung lässt sich in mehrere Teilabschnitte gliedern. Zunächst wird der Hauptausgangsstoff Glucose (C6H12O6) im Cytosol, dem flüssigen Bestandteil des Cytoplasmas verstoffwechselt, dieser Prozess wird als Glykolyse bezeichnet.  Die Glykolyse lässt sich in zwei Abschnitte unterteilen, die Energieinvestitionsphase und die Energiebereitstellungsphase.

In der Energieinvestitionsphase werden ATP Phosphatgruppen an die Glucose gebunden, sodass sie reaktionsbereit wird, und Aufgrund der neuen Molekül Struktur nicht mehr in der Lage ist die Zellmembran zu passieren. Als nächstes werden diese Moleküle gespalten und übrig bleiben pro Glucose Molekül zwei Triosephosphat Moleküle, welche in der folgenden Energiebereitstellungsphase oxidiert werden.

Dadurch erhält die Zelle wieder NADH und H+. Im weiteren Verlauf dieser Phase werden die übrigen beiden Phosphatbindungen auf ADP übertragen, wodurch wieder der Energieträger ATP für die Zelle bereitgestellt wird. Am Ende der Glykolyse hat die Zelle pro Glucose Molekül 2 H+ Ionen, 2 ATP, 2 NADH, 2 H20 und 2 Pyruvat Moleküle „gewonnen“ beziehungsweise bereitgestellt.

Die Pyruvat Moleküle werden nun zur weiteren Verwertung in die Mitochondrien Matrix transportiert, dort findet eine Oxidation der Pyruvat Moleküle statt, wobei NAD+ reduziert wird, die Zelle erneut NADH erhält und CO2 vom Pyruvat abgespaltet wird. Übrig bleibt ein Acetylrest, welcher durch Anbindung eines Enzyms reaktionsfähig gemacht wird, und in den sogenannten Citratzyklus komplett zu CO2 oxidiert.

Durch die weitere Verwertung der Pyruvat Moleküle entstehen je Molekül 4 H+ Ionen, 1 ATP, 4 NADH, 1 FADH2 (ein Enzym), und 3 CO2 Molekül/e.

In dem nachfolgenden Schema ist noch einmal deutlich zu erkennen, wie wichtig das Zusammenspiel von Fotosynthese und Zellatmung in der Pflanzenzelle sind.

Quelle: Horst Bayrhuber, Wolfg.....

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2.   Produktionsablauf in der Pflanzenzelle

2.1.      Anschaffung der benötigten Ausgangsstoffe

Als erstes muss die Zelle natürlich die benötigten Ausgangsstoffe, die sie nicht selber herstellen kann Importieren, dies geht nur durch die Zellmembran. Die Zellmembran besteht aus einer Doppellipidschicht, welche aus einem hydrophoben Schwanz mit zwei Fettsäuren, und einem polaren hydrophilen Teil, der einen Phosphatrest und eine weitere polare Gruppe beinhaltet.

Zudem sind in der Zellmembran Proteine eingelagert manche ziehen sich durch die gesamte Membran, andere sitzen nur auf der inneren oder äußeren Seite, einige der durchgängigen haben noch einen Tunnel zum Stofftransport und die, die auf der Außenseite der Zelle sitzen können genauso wie die Membranlipide eine Kohlenhydratkette besitzen.

 Wenn nun ein Ausgangstoff für die Stoffproduktion in der Zelle durch die Membran muss, kann dies entweder durch passiven oder aktiven Transport geschehen. Beim passiven Transport durch die selektiv permeable Zellmembran ist von Osmose die Rede, das heißt Wasser kann je nach Konzentrationsgefälle durch die hydrophilen Tunnelproteine diffundieren, die darin gelösten Stoffe jedoch nicht.

Eine weitere Art des passiven Stofftransportes ist die Erleichterte Diffusion, dabei können hydrophile Teilchen, die die Doppellipidschicht nicht passieren können durch spezielle Carrier oder Tunnelproteine diffundieren. Es gibt auch verschiedene Tunnelprotein Typen für verschiedene Ionen, die die Zellmem.....

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Im Ribosom wird nun die mRNA von einer Verwandten Ribonukleinsäure der tRNA „übersetzt“ (Translation), die tRNA ist außerdem für den Transport der Aminosäuren in die Ribosomen zuständig. Die Bildung der tRNA muss durch bestimmte Enzyme katalysiert werden, und es wird ATP benötig, bei diesem Prozess wird eine Aminosäure nur an einem bestimmten Platz an die tRNA gebunden.

Im Ribosom werden bei der Synthese von Proteinen Aminosäuren durch eine Peptidbindung verknüpft, dabei wird Ribozym benötigt, es katalysiert die Reaktion, dabei handelt es sich um ein rRNA Molekül, welches zum Ribosom gehört.

Quelle:             28.08.2012 17:07

Die Fertiggestellten Proteine gelangen als nächstes in das ER (Endoplasmatisches Reticulum) entweder in eines mit rauer Oberfläche, oder eins mit glatter. Das glatte ER ist Ort der Produktion von verschiedenen Enzymen die für den Aufbau von Phospholipiden wichtig sind, zudem laufen erste wichtige Stoffumwandlungsprozesse (Metabolismus) im glatten ER ab.

Das raue ER hat seinen Namen durch die vielen Ribosomen bekommen, die an der Außenseite des Organells angelagert sind. Es dient vor allem zur Proteinbiosynthese und zur Membranproduktion. Nachdem ein Protein in ein ER gelangt ist wird es in einem Vesikel weiter zum Golgi-Apparat versendet wo der letzte Schritt der Stoff Produktion stattfindet.

Je nach Bestimmung des Proteins kann der Golgi-Apparat weitere Protein oder Glyko-Abschnitte an das Eigentli.....

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Quellen & Links

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