347 – Photosynthese
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Gast: Sebastian Triesch Host: Markus Völter Shownoter: Fabian Zeisberger
In dieser Episode erklärt und Sebastian Triesch die Photosynthese funktioniert. Wir besprechen die grundlegenden Mechanismen, Aspekte der Entwicklung sowie verschiedene Varianten die man heute in Pflanzen findet. Wir reden außerdem über die Forschung zu Photosynthese beim Exzellenzcluster CEPLAS wo Sebastian promoviert. Am Ende sprechen wir auch ein bisschen über Gentechnik im allgemeinen.
Vorstellung Sebastian Triesch und Einführung
00:01:48Sebastian Triesch | CEPLAS | Photosynthese | Botanik | Pflanze | Eukaryoten | Bakterien | Archaeen | Cyanobakterien | Zellwand | Vakuole | Chloroplast | Autotrophie | Heterotrophie | Sacoglossa | Biomasse
Mechanismus der Photosynthese
00:19:53Chlorophyll | Organell | Zellkompartiment | Zellmembran | Thylakoid | Photosystem II | Photosystem I | NADP | NADH | Lichtsammelkomplex | Photolyse | Katalyse | Redoxpotential | Elektronentransportkette | ATP | Adenin | ADP | ATP-Synthase | ATP-Synthase (Video) | Calvin-Benson-Zyklus (Dunkelreaktion) | Stoma | RuBisCo | Ribulose-1,5-bisphosphat | Carboxylase | Zucker | Aldehyde | Ketone | Oxygenasen | Photorespiration
Weitere Photosynthesearten
00:59:08Carboxysome (Englisch) | Pyrenoid | C4-Photosynthese | C4-Pflanze | Teosinte | CAM-Pflanze | CAM | Apfelsäure
Forschung
01:15:44Paper: CO2-Fixierung (Closed Access) | In Vitro | Pathogen | OT-292 CRISPR/CAS (Englisch) | Phänotyp | QTL | Kreuzblütler | Metabolit | Arabidopsis thaliana | Diploide | Junk DNA | Epigenetik | C4 Rice Project (Englisch) | Goldener Reis | OT-275 Technikfolgenabschätzung | CETCH Zyklus | Python (Programmiersprache) | R (Programmiersprache) | Unix | Domänenspezifische Sprache (DSL) | Perl (Programmiersprache | Eisen-Schwefel-Protein | Darwinismus
Hallo,
vielen Dank für diese superinteressante Episode. Hier ist der Spagat zwischen Format (Audio) und Inhalt besonders groß da man viele komplexe Sachverhalte “begreifen” sich merken und sogleich als Voraussetzung fürs Folgende merken muss ohne eine helfende wenigstens gliedernde visuelle Ebene zu haben. Aber manche Sachen sind eben komplex und solten nicht der mit Illusion der Anschaulichkeit flach geklopft werden. Aber das macht Omega-tau gerade aus, das man hier viele Aha-Effekte der ersten Ebene zusammen mit tiefer leitenden tags zum selber weiterstochern bekommt. Als fauler Mensch bleibt man dann wie ich leider oft auf der oberen Ebene hängen z.B. Stichwort “Wirkungsgrad”:
– im Podcast hier ist von wenigen einstelligen Prozent die Rede
– im Wikipedia-Artikel “Photosynthese” wird 29-34% genannt
– in “Welt der Physik” Folge 307 heißt es 95% für den ersten Schritt der Ladungstrennung
vermutlich sind dies wieder lauter Äpfel/Birnen/Kiwi Probleme…
liebe Grüße von Burkard
p.s. Das verlinkte Video ist super geil, noch besser ist mein all-time favourite das “latschende” Kinesin-Motor-Protein in Action: https://www.youtube.com/watch?v=y-uuk4Pr2i8
Hi zusammen,
das ist eine super spannende Folge und ich bin gerade total fasziniert von dem Gedanken dass wir als Spezies tatsächlich nicht die ersten sind die sich hier klimatechnisch ins Abseits manövriert haben.
Jetzt sagt Sebastian bei Minute 51 etwa dass unsere Atmosphäre mittlerweile zu 80 % aus Sauerstoff bestehen würde. Das hat mich etwas verwundert ich dachte immer dass unsere Atmosphäre zu ein großteil aus Stickstoff besteht und etwa zu 20% aus Sauerstoff? Liege ich falsch, oder ist das einfach nur ein Sprechfehler gewesen? Und wie lässt sich die RuBisCo Problematik mit eine Atmosphäre aufrechterhalten, die nicht einen so hohen sauerstoffanteil aufweist?
Vielen Dank in jedem Fall für die super spannenden Einblicke :-)
Matthias
Hallo Matthias – vielen Dank! Da ist mit ein in der Tat ein Sprechfehler unterlaufen, es sind natürlich 78 % Stickstoff (N2), und ca. 21 % Sauerstoff (O2).
Mit niedrigerem O2 Partialdruck in der Atmosphäre sinkt der Anteil der Oxygenierungsreaktion von C3-Pflanzen.
Das war wieder eine super spannende Episode. Meine Take Home Message ist dass in der Biologie alles weit komplexer ist, als man es sich so vorstellt. Für die Physiker hätte man noch erwähnen können, dass bei der Photosynthese auch quantenmechanische Effekte relevant sind, die über die “klassische” Chemie hinausgehen.
Abstoßend fand ich die spontane Bäh-Reaktion von Markus auf Perl. Es ist klar dass Python sich im wissenschaftlich-technischen Umfeld durchgesetzt hat. Und keiner ist gezwungen Perl zu mögen. Aber aber auf Perl mit Bäh zu reagieren finde ich fachlich nicht angemessen. Das hätte man auch rausschneiden können.
Habe Probleme mit der mp3 Datei…. ich höre nur krächzen ….das war auch schon beim Rettungsdienst so… ich bekomme auch die Meldung, dass das Mp3 Format nicht korrekt ist
Lieber Burkhard, vielen Dank! Hier ein kleiner Nachtrag zum Wirkungsgrad, ich habe nochmal mit vereinfachten Annahmen rumgerechnet:
– Annahme: Quantenausbeute: 0,05 mol CO2 pro mol Photonen fixiert.
– Saccharose hat 12 C-Atome, pro 1 mol Saccharose (=342 g) sind 240 mol Photonen “nötig”
– für 1 kg Saccharose sind das 720 mol Photonen
– 1 kg Saccharose sind 4400 kcal; 720 mol Phonen (680 nm) ca 30240 kcal.
– durch Division kommen wir auf 14 %.
Das alles spiegelt natürlich in keinster Weise die Bedingungen in der Umwelt wider, sondern zeigt nur den idealen Fluss der Energie von Licht zu Zucker.
Sehr interessante Folge, bzw. gute Wiederholung für mich :). Eine kleiner Fehler ist mir aber doch aufgefallen, Photosynthese ist eben nicht die einzige Methode der Autotrophie: wie im Wikipediaartikel oben verlinkt (und Sebastian mit Sicherheit auch weiß ;) gibt es eben noch Chemoautotrophie. Und das ist auch ganz wichtig weil ohne die hätte es Photosynthese von Anfang an in der Lebensentstehung geben müssen und das würde die ganze Frage “Wie konnte das Leben entstehen?” unglaublich viel komplexer machen…
Weiterso, Per
Wieder eine sehr interessante Folge!
Eine kleine Korrektur brennt mir jedoch unter den Fingern. Das Sauerstoffentwicklungszentrum, das das Wasser spaltet, besteht nicht aus 4x Magnesium (bei 31:27 zu hören), sondern aus 4x Mangan.
Nach meinem Kenntnisstand spielt die hohe Flexibilität des Mangan in Bezug auf Oxidationszustände bei der katalytisch sehr anspruchsvollen Sauerstoffentwicklung (4 Elektronen-Transfer) eine zentrale Rolle.
Beste Grüße
Daniel
Hallo zusammen,
erstmal Danke und Glückwunsch: interessanter Podcast!
Kleine Kritik zum Thema der angewandten Gentechnik zur Verbesserung unserer Lebensbedingungen: In meinen Augen spiegelt eure Perspektive das gleiche Maß an Engstirnigkeit wider, das ihr den Gegnern der schnellen Umsetzung von Projekten a la C4-Reis unterstellt. Diesen mag es an wissenschaftlichem Einblick fehlen, um euer Argument zu verstehen. Doch inwiefern seid ihr in der Lage, öko-strategische Bedenken anzuerkennen und zu entkräften? Insbesondere fehlt mir hier.der Blick auf den Populations-historisch aberwitzig kurzen Zeitraum, in dem wir durch die Anwendung von Technologien, die wir selbst entwickelt haben, unseren Lebensraum als solchen zugrunde richten. Wenn ihr in diesem Kontext vom hohen Ross der modernen Wissenschaftlichkeit auf Kritiker herabblickt, bestätigt ihr den Verdacht der öko-strategischen Blindheit eures Argumentes.
Ansonsten super!
Schöne Grüße
Dr. phil. ;-) M. Meuser
Ein schöner Beitrag zum Thema Photosynthese mit einem kleinen -wie ich finde aber etwas unnötigen- Ausflug in die politischen und regulatorischen Untiefen der grünen Gentechnik.