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Wo entsteht Wasser in der Dunkelreaktion/ im Calvin-Zyklus? (Fotosynthese)

Nachtmahre

Einzeller
Heyho,
die ganzen Stoffkreisläufe sind für mich persönlich am Schwierigsten zu lernen - weil es zu großen Teilen nur ums Auswendiglernen der Stoffnamen geht. Das Verstehen ist für mich eigentlich unproblematisch.
Nun ist mir aber der Calvin-Zyklus der Fotosynthese doch noch nicht ganz klar.
6 Ribulos-1,5-bisphosphat und 6 CO2 werden über das Enzym RubisCO gekoppelt, über ein instabiles Zwischenprodukt entstehen 12 3-Phosphoglycerat, welche in zwei Schritten erst durch ATP und dann mit NADPH + H+ zu 12 Glycerinaldehyd-3-phosphat reduziert werden. Zwei dieser werden zu einem Glucose-Molekül, während der Rest unter Verbrauch von 6 ATP zurück in die Ribulosebisphosphat-Form findet.
Weder in unserem Buch, noch in meinen Aufzeichnungen ist dort irgendwo Wasser eingezeichnet. In der Reaktionsgleichung [6 CO2 + 12 (NADPH + H+) + 18 ATP -> C6H12O6 + 6 H2O + 12 NADP + 18 (ADP + Pi)] kommen allerdings 6 Wassermoleküle vor. Rein von der Stoffbillanz der Gleichung her, ergeben diese auch Sinn, aber an welcher Stelle entstehen sie und warum?
Ich habe natürlich schon versucht zu recherchieren, bin bisher aber auf keine erleuchtenden Erklärungen gestoßen - im Gegenteil! Einige meinen, Wasser würde schon im Schritt der Fixierung verbraucht werden?!

Es wäre ganz toll, wenn mir jemand helfen könnte, danke! ^^
LG
 

Phragmites68

Komplexer Mehrzeller
Hallo Nachtmahre,

auf einem Arbeitsblatt ist zu erkennen, dass Wasser bei der Reaktion von 3-Phosphoglycerat mit ATP zu 1,3-Diphosphoglycerat und ADP entsteht. Eine Erklärung fehlt allerdings. Auch in anderen Büchern habe ich nichts gefunden. In einem Biochemiebuch ist auch die Entstehung von Wasser an dieser Stelle eingetragen, aber auch da steht nicht warum. Es könnte sein, dass dort noch eine Zwischenreaktion stattfindet (die vielleicht noch nicht bekannt oder untersucht ist), und bei der noch irgendwie Wasser entsteht. Ähnliches habe ich auch schon bei der Zellatmung erlebt, erst nach vielen recherchieren hatte ich Zwischenschritte gefunden, die erklärten, woher der Wasserstoff kommt. Könnte hier auch so sein.

Ich hoffe, ich konnte dir wenigstens ein bisschen helfen.
Phragmites68
 

Dateianhänge

cigouri

Säugetier: Eutheria
Hi Nachtmahre, hallo lieber Phragmites

Für Nachtmahre hier folgendes Bild. Du musst nur den oberen Teil betrachten, der bezieht sich nämlich auf die CO2-Fixierung im Calvin-Zyklus (der untere beschreibt die Oxigenase Funktion der RUBISCO und der spielt nur bei der Photorespiration eine Rolle1597870141875.png)1597869952745.png1597870141875.png
Wie du erkennen kannst, entsteht bei der Fixierung von Co2 zunächst ein (instabiler) C6-Körper (CO2-Addukt) dieser zerfällt dann in 2 C3-Körper, wobei Wasser verbraucht wird. Weiters Wasser wird bei der Dephosphorylierung von Fructose-1,6-Bisphospat zu Fructose-6-Phosphat und bei der Dephosphorylierung von Sedoheptulose-1,7-Bisphosphat zu Sedoheptulose-7-Phosphat im Calvin-Zyklus verbraucht. Die letzen beiden Reaktionen finden innerhalb des Calvin-Zyklus statt, die stehen aber nicht in den Lehrbüchern für die gymnasiale Oberstufe, sondern die findet man nur in speziellen Lehrbüchern für Stoffwechelphysiologie der Pflanzen oder wenn man im Internet nach "Calvin-Zyklus, detaillierte Reaktionsgleichungen Teilreaktionen" googelt.
Du musst das aber für das Abi, sogar LK, nicht wissen, nur wenn du Bio studiert könnte es sein, dass du dich da mit den (wirklich sehr komplexen) Teilreaktionen innerhalb des Calvin-Zyklus intensiver befassen musst.
LG
 
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cigouri

Säugetier: Eutheria
Irgendwie ist das Bild 3mal hintereinander kopiert worden. Naja egal:
So komplex ist der Calvin-Zyklus in Wirklichkeit. Das was ihr in der Schule lernt ist nur ein stark vereinfachtes Schema. Da findet man diese ganzen Teilreaktionen, bei denen H2O verbtraucht wird leider nicht.
1597870980144.png
No panic! musst du wirklich nicht können. Das was in deinem Lehrbuch steht reicht vollkommen für jede Klausur und auchg für's Abi.
LG Cigouri
 
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cigouri

Säugetier: Eutheria
Du kannst aber trotzdem mal in dem letzten Bild die Stellen suchen, wo H2O verbraucht wird (das siehst du immer an halbkreisförmigen Pfeilen wo H2O--->Pi oder auch 3 H2O--->6H+dran steht). Musst das ganze aber dann nochmal mit 2 multiplizieren. Weil in dem Bild nur von 3 fixierten CO2 ausgegangen wird (Da wurde praktisch die von dir genannte Summengleichung der Photosynthese halbiert). Die Stöchiometrie ist aber dieselbe. Wenn du das getan hast müsstest du eigentlich auf 18 verbrauchte H2O kommen.
 
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cigouri

Säugetier: Eutheria
Aber bloß nicht das Schema auswendig lernen. Das muss man noch nicht einmal bei einer Diplom- oder Doktorprüfung im Fach Botanik/Pflanzenphysiologie wissen :)
 

cigouri

Säugetier: Eutheria
Falls du dich fragst, wo denn bei der komplexen Gleichung des Calvin-Zyklus, die ich dir hier geschickt hatte, die photosynthetisch assimilierte Glucose bleibt.

Im Calvin Zyklus wird ja auch immer wieder der Primäre Akzeptor (Ribulose-1,5-Bisphosphat) regeneriert.

Stell es dir am besten so vor, dass wenn 6 Mal ein Mol CO2 fixiert wurden, also 6 Mol CO2 reagieren mit 6 Mol Ribulose-1,5-Bisphosphat (C5-Körper) zu 12 Mol 3-Phosphoglycerat (C3-Körper)Fixierungsphase in den meisten Schullehrbüchern), dann hast du ja insgesamt in diesen 12 C3 Körpern 36 Kohlenstoffatome.

Davon werden wird dann ein Mol von dem Fructose-6-Phosphat (C6-Körper "abgezweigt" also 6 Kohlenstoffatome insgesamt. Es bleiben dann ja noch 30 Kohlenstoffatome übrig, welche dann die 6 Mol Ribulose-1,5 Bisphosphat darstellen (6 mal ein C5-Körper macht insgesamt 30 Kohlenstoffatome), da Ribulose-1,5-Bisphoshat ja immer wieder als Primärakzeptor regeneriert werden muss, sonst würde der Zyklus ja zum Erliegen kommen.

Eigentlich produziert der Calvin Zyklus in erster Linie immer wieder den Primärakzeptor Ribulose-1,5-Bisphosphat und nur ein kleiner Teil wird als assimilierter C6-Körper "abgezweigt"(erst Fructose-6-Phosphat, die wird dann dephosphoryliert und dann die entstehende Fructose durch eine Isomerase in Glucose umgewandelt, das ist aber nicht in dem Schema oben drin) .

Das Fructose-6-Phosphat wird dann in Glucose umgewandelt. Stell dir also einfach vor, dass man in dem Schema oben pro 6 Durchläufen immer wieder ein Mol Fructose-6-Phosphat "rausnimmt" und daraus dann durch enzymatische Umwandlungen Glucose "gebastelt" wird.
 
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