Versuch IV:
Bestimmung der photosynthetischen O2-Synthese mit der Clark-Elektrode (Isolierte Thylakoide können bei Belichtung in Gegenwart eines künstlich
zugesetzten Elektronenakzeptors (Hill-Reagenz) durch Wasserspaltung Sauerstoff
entwickeln (=
Hill-Reaktion). Ohne diesen Elektronenakzeptor würde die Sauerstoffentwicklung
rasch zum Erliegen kommen, da bei der Isolierung der Thylakoide die natürlichen
Elektronenakzeptoren (Ferredoxin, NADP+, Plastocyanin) entfernt
werden. Mittels der Clark-Elektrode (Funktionsweise siehe Skript) kann der durch
Oxidation des Wassers entstandene Sauerstoff quantitativ gemessen werden.) Versuch: Bestimmung der photosynthetischen O2-Synthese (= CO2) an intakten
Blättern in luftgesättigtem Wasser (= Maß für die Intensität der apparenten
Photosynthese (aPS)). Veruch 1:
Dunkelatmung und apparente Photosynthese Versuch 2:
Lichtkompensationspunkt Durchführung:
·
Rettich-Kotyledonen klein schneiden und wiegen
·
1 ml
Wasser in Reaktionsgefäß
·
kleingeschnittene Rettich-Kotyledonen hinzu
luftdicht verschließen für Dunkelatmung:
·
schwarzes, lichtundurchlässiges Tuch über Reaktionsgefäß
·
Messung am Computer starten
·
4 Min. „laufen“ lassen für aPS: · nach diesen 4 Min., Licht in 15 cm Entfernung zum
Reaktionsgefäß anschalten und schwarzes Tuch entfernen
·
nach 2-3 Min. (je nach Schnelligkeit der Reaktion des Blattes
auf das Licht) 100 ml NaHCO3 als „CO2-Lieferant“
hinzupipettieren für Lichtkompensationspunkt:
·
2 min. Dunkelatmung ·
Licht in 135 cm Entfernung anschalten und
2 Min. laufen lassen ·
100 ml
NaHCO3 hinzu und ca. 2 Min. warten ·
nach jeweils 2 Min. Licht immer 15 cm näher
zum Reaktonsgefäß stellen und Kurve
beobachten
Der Versuch wurde mit Rettich-Kotyledonen, Passiflora-Blättern und mit
Gingko biloba-Blättern durchgeführt. Ergebnis:
siehe Anhang (Kurven) zu Rettichkotyledonen:
Gewicht: 1) 0,0288
2) 0,0492 Versuch
1): Bei
der Dunkelatmung nimmt der Sauerstoffgehalt kontinuierlich ab, was dadurch
zustande kommt, dass die Pflanze ausschließlich Atmung betreibt und keine
Produktion von O2 (durch Photosynthese) aufgrund des Lichtmangels bertreiben kann. Der ungefähre
(geschätzte) O2-Verbrauch
beträgt ca. 6 nmol/ml/Min.. Mit
der apparenten Photosynthese wird die relative O2-Entwicklung gemessen. Hierzu
wird eine Lichtquelle nahe des Reaktionsgefäßes aufgestellt (15 cm), so dass
die Pflanze im Sättigungsbereich Photosynthese betreiben kann. Beim Wechsel von
Dunkelatmung zur apparenten Photosynthese ist eine gewisse „Anpassungszeit“
der Pflanze zu beobachten, in der der O2-Verbrauch noch trotz Licht etwas länger andauert. Der O2-Anstieg
ist allerdings nicht genau gleich der wirklichen O2-Produktion, da
hier die Photorespiration bei der Messung nicht berücksichtigt wird. Durch
Zugabe von NaHCO3 (Þ
CO2), wird
die Photorespiration allerdings vernachlässigbar gering, da der CO2-Spiegel
erhöht wird. O2-Produktion
(vor NaHCO3-Zugabe):
7 nmol/ml/Min. O2-Produktion
(nach NaHCO3-Zugabe): 11
nmol/ml/Min. Versuch
2): Da
hier ca. 71 % mehr Chlorophyll drin sein müsste (~
71 % mehr Gewicht), liegt hier der ungefähre O2-Verbrauch
pro Minute dementsprechend höher: bei ca. 10
nmol/ml/Min.. Zur
Bestimmung des Lichtkompensationspunktes (= der Punkt, an dem O2-Verbrauch
(Atmung) gleich der O2-Produktion
(Photosynthese) ist) wird die Lichtquelle von weit nach nah zum Reaktionsgefäß
in bestimmten Zeitabständen versetzt und die O2-Entwicklung
beobachtet. Bei einer Entfernung der Lichtquelle von 135 cm, überwiegt noch die
Atmung (O2-Verbrauch)
der Photosyntheseleistung (O2-Produktion).
Der „Umschlagspunkt“ zur O2-Produktion
liegt bei einer Entfernung der Lichtquelle zur Pflanze von ca.
95 cm. Ab ca. diesem Punkt überwiegt
die O2-Produktion gegenüber dem O2-Verbrauch. zu
Gingko biloba: Gewicht: 0,0217 Beide
Versuche wurden hier gekoppelt durchgeführt. Dunkelatmung: O2-Verbrauch beträgt
ca. 25 nmol/ml/Min. O2-Produktion:
Gingko biloba benötigt sehr lange Anpassungszeit an veränderte
Lichtbedingungen. erst nach Zugabe von NaHCO3 steigt die O2-Produktion an.
O2-Produktion
(nach Zugabe von NaHCO3): 11nmol/ml/Min. Der
Lichtkompensationspunkt wurde bestimmt, indem die Lichtquelle, im Anschluss an
die Dunkelatmung, von nah (15 cm) nach fern (135 cm) aufgestellt wurde. Lichtkompensationspunkt:
zwischen 120-130 cm Gingko
biloba zeigt ganz andere Ergebnisse als die Rettich-Kotyledonen. Die
Menge an Gingko war in etwa gleich der Menge an Rettich. Allerdings kann man
keine Aussage über den Chlorophyll-Gehalt machen, da keine Chloroplasten- (oder
Thylakoidmembran-) Isolation und anschließende Extinktions-Messung vorgenommen
wurde. Auffällig bei Gingko war der extrem schnelle O2-Verbrauch
bei der Dunkelatmung. Außerdem reagiert Gingko sehr langsam auf veränderte
Lichtbedingungen. Dieser braucht sehr lange, bis der Photosynthese-Apparat „in
die Gänge“ kommt. Im Gegensatz dazu stellt sich der Lichtkompensationspunkt
spät ein. (Lichtquelle in ca. 120-130 cm Entfernung) Gingko braucht also nicht
viel Licht um seine Nährstoffe (und damit auch O2)
zu synthetisieren. zu
Passiflora: Gewicht: 0,0106 Dunkelatmung: O2-Verbrauch beträgt
ca. 2,25 nmol/ml/Min. O2-Produktion
(nach Zugabe von NaHCO3): 2,75
nmol/ml/Min. Der Lichtkompensationspunkt wurde
nicht bestimmt. Passiflora
verbraucht und produziert sehr wenig O2.
Die verwendeten Blätter (selbe Größe wie die anderen Beiden) waren sehr
leicht und vor allem relativ blaß. Daraus kann man schließen, dass der
Chlorophyll-Gehalt sehr viel geringer war als bei Rettich, oder auch bei Gingko.
Der Lichtkompensationspunkt ist vermutlich sehr niedrig. Die Lichtquelle muss
hier wahrscheinlich sehr nahe bei der Pflanze (schätzungsweise 20-25 cm)
liegen, um eine autotrophe Lebensweise aufrechterhalten zu können. :-) Die
Pflanze benötigt also viel Licht. |