ZPG 3: Kohlenstofffixierung an der Universität Münster

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Ort der CO2 Fixierung

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Calvin-Zyklus: 3 Phasen

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Was passiert mit Triosephosphaten aus Calvin-Zyklus

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RubisCO

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Carboxylierungsreaktion

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Oxygenierungsreaktion

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RubisCO Ineffizienz

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Energieverbrauch Calvin-Zyklus

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Calvin-Zyklus Bilanz

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Regulation von RubisCO

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ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Ort der CO2 Fixierung

im Stroma der Chloroplasten

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Calvin-Zyklus: 3 Phasen

1. Carboxylierung

2. Reduktion: Verbrauch von ATP & NADPH

3. Regeneration des CO2 Akzeptors

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Calvin Zyklus Ablauf

1. Addierung von CO2 an RuBis durch RubisCO

2. Instabile Zwischenstufe zerfällt zu 3-Phosphoglycerat (3-PG)

3. Reduktion und Phosphorylierung zu Glycerinaldehyd-3-Phosphat (GAP) durch GAP-Dehydrogenase

4. 1 GAP für Kohlenhydrat-Synthese, 5 für Regenerierung

5. Regenerierung zurück zu RuBis über verschiedene C4 und C7 Körper durch Aldolasen+Ketolasen


ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Was passiert mit Triosephosphaten aus Calvin-Zyklus

  • Bildung von Speicherstoff Stärke im Stroma der Chloroplasten
  • Ausschleusen und cytosolische Synthese von Saccharose

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

RubisCO

=Ribulose-1,5-Bisphosphat Carboxylase/Oxygenase

Aufbau

  • Fassförmig
  • 8 SSU mit regulatorischen Aufgaben aus Genom
  • 8 LSU mit katalytischen Aufgaben aus Plastom
  • immer 2 LSU als Dimer
  • Lysinreste im aktiven Zentrum


häufigstes Protein, nimmt 50% des Stromaraums ein

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Carboxylierungsreaktion

  • CO2 wird auf RuBis übertragen
  • C6 Körper zerfällt in 2x(3-PG)

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Oxygenierungsreaktion

  • O2 wird auf RuBis übertragen
  • Beim Zerfall entsteht 1x (3-PG) und 1x Phosphoglycolat 
  • kein netto C-Gewinn

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

RubisCO Ineffizienz

  • nur 3-10 Reaktionen pro s
  • hat zwar höhere CO2-Affinität, aber da viel O2 in Luft --> 1/4 der Reaktionen sind Oxygenierung
  • als Ausgleich wird viel Enzym synthetisiert--> häufigstes Enzym der Erde

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Energieverbrauch Calvin-Zyklus

  • 6x ATP und 6x NADPH in Reduktion
  • 3x ATP in Regeneration

=> für 3 CO2

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Calvin-Zyklus Bilanz

3x RuBis + 3x CO2 -> 6x 3-PG -> 6x GAP --Regeneration--> 3x RuBis

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Regulation von RubisCO

Transkriptionell:

  • Transk. der SSU ist lichtabhängig
  • wenn zuviel LSU vorliegt --> Eigeninhibition


Assemblierung:

  • SSU haben regulatorische Funktion


reversible Inhibierung:

  • durch verschiedene Zuckerphosphate
  • Inhibitoren müssen aktiv entfernt werden --> RubisCo-Aktivase

ZPG 3: Kohlenstofffixierung

Dunkelreaktion?

unsinniger Name,

da direkt abhängig von ATP und NADPH aus Lichtreaktion

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