Information

Wie beeinflusst die Temperatur die Photosynthese?

Wie beeinflusst die Temperatur die Photosynthese?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ich mache ein Labor für Biologie und mein Lehrer hat mich gebeten, dieses virtuelle Labor zu machen. Es macht jedoch keinen Sinn, wenn man die Ergebnisse des Labors sieht. In 30-Sekunden-Versuchen zeigt es, dass es 16 Blasen bei 10 ° C, 6 Blasen bei 25 ° C und 19 bei 40 ° C gibt. Dies sollte nicht passieren, da 25 ° C in der Nähe der optimalen Temperatur sind (zumindest bei der Atmung), aber es zeigt das Gegenteil.

Ist die Seite falsch oder liege ich falsch?

Site-Link: http://www.kscience.co.uk/animations/photolab.htm

Konstanten: 50 Lichtintensität, vollständig gelöstes CO2, weiße Lichtfarbe.


Ihr Experiment sollte ungefähr so ​​aussehen: Der Einfluss der Temperatur auf die Photosyntheserate von Elodea (Laichkraut). Ich nehme an, Sie haben Elodea canadensis für Ihren Test verwendet. Vielleicht ist die Anlage schon etwas "erschöpft" - versuch mal eine andere Filiale zu nehmen. Oder vielleicht braucht es mehr Zeit, um sich an die neue Temperatur zu gewöhnen.


Faktoren, die die Photosynthese beeinflussen

Ein limitierender Faktor begrenzt die Geschwindigkeit, mit der ein Prozess stattfinden kann. Prozesse wie die Photosynthese bestehen aus einer Reihe kleiner Reaktionen. Es ist die langsamste dieser Reaktionen, die die Gesamtgeschwindigkeit der Photosynthese bestimmt.

Das Gesetz der begrenzenden Faktoren wird ausgedrückt als:

Zu jedem Zeitpunkt wird die Geschwindigkeit eines physiologischen Prozesses durch den Faktor begrenzt, der am wenigsten ist günstig Wert.

Bei völliger Dunkelheit ist es allein das Fehlen von Licht, das die Photosynthese verhindert. Egal wie stark wir die Temperatur erhöhen oder senken oder die CO2-Konzentration ändern, es findet keine Photosynthese statt.
Licht oder die Abwesenheit von Licht ist der Faktor, der die Photosyntheserate in diesem Moment bestimmt. Wenn wir Licht zur Verfügung stellen, wird die Photosyntheserate erhöht.
Wenn wir mehr Licht hinzufügen, erhöht sich die Rate weiter.
Dies wird nicht auf unbestimmte Zeit so weitergehen, da ein Punkt kommt, an dem eine weitere Erhöhung keine Wirkung mehr hat.
Zu diesem Zeitpunkt ist ein anderer Faktor knapp und schränkt den Prozess ein. Kohlendioxid zum Beispiel ist jetzt der limitierende Faktor und nur eine Erhöhung seines Gehalts wird die Photosyntheserate erhöhen.
Wie bei Licht führt die Bereitstellung von mehr Kohlendioxid zu mehr Photosynthese. Ein weiterer Anstieg des Kohlendioxidgehalts hat keinen Einfluss auf die Photosyntheserate

Die Photosyntheserate wird auf zwei Arten gemessen:

Die von einer Pflanze abgegebene Sauerstoffmenge Die von einer Pflanze aufgenommene Kohlendioxidmenge

Einfluss der Lichtintensität auf die Photosyntheserate

Wenn Licht der limitierende Faktor ist, ist die Photosyntheserate direkt proportional zur Lichtintensität. Wenn die Lichtintensität erhöht wird, erhöht sich das Volumen des produzierten Sauerstoffs und des absorbierten Kohlendioxids aufgrund der Photosynthese bis zu einem Punkt, an dem es genau durch den absorbierten Sauerstoff und das durch die Zellatmung produzierte Kohlendioxid ausgeglichen wird. An diesem Punkt findet kein Nettoaustausch von Gasen in oder aus der Anlage statt – Ausgleichspunkt. Eine weitere Erhöhung der Lichtintensität führt zu einem proportionalen Anstieg der Photosyntheserate und es werden zunehmend Sauerstoffmengen abgegeben und Kohlendioxid aufgenommen. Es wird ein Punkt erreicht, an dem weitere Erhöhungen der Lichtintensität keinen Einfluss auf die Photosynthese haben. An diesem Punkt schränkt ein anderer Faktor die Reaktion ein.

Einfluss der Kohlendioxidkonzentration auf die Photosyntheserate

Kohlendioxid ist in der Atmosphäre in einer Konzentration von etwa 0,04 % vorhanden. Dieser Wert steigt aufgrund menschlicher Aktivitäten wie der Verbrennung fossiler Brennstoffe weiter an. Die optimale CO2-Konzentration beträgt 0,1%, sodass die Erzeuger einiger Gewächshauspflanzen die Luft mit mehr Kohlendioxid anreichern, um höhere Erträge zu erzielen. Kohlendioxid beeinflusst die Enzymaktivität, insbesondere das Enzym, das die Kombination von RuBP mit CO2 in der lichtunabhängigen Reaktion katalysiert.

Einfluss der Temperatur auf die Photosyntheserate

Sofern andere Faktoren keine Einschränkung darstellen, steigt die Photosyntheserate direkt proportional zur Temperatur. Zwischen 0 °C und 25 °C verdoppelt sich die Photosyntheserate pro 10 °C Temperaturanstieg ungefähr. In vielen Pflanzen liegt die optimale Temperatur bei 25 °C. Oberhalb dieser Temperatur flacht die Geschwindigkeit ab und sinkt – hauptsächlich als Folge der Enzymdenaturierung. Die Tatsache, dass die Photosynthese temperaturempfindlich ist, deutet darauf hin, dass neben dem photochemischen auch ein vollständig chemischer Prozess beteiligt war. Wir wissen jetzt, dass der chemische Prozess die lichtunabhängige Reaktion ist.

Züchter nutzen Informationen über einschränkende Faktoren, um das Pflanzenwachstum zu steigern

Gewerbliche Züchter kennen die Faktoren, die das Pflanzenwachstum einschränken. Dies bedeutet, dass sie eine Umgebung schaffen können, in der Pflanzen die richtige Menge von allem bekommen, was sie brauchen, was das Wachstum und damit den Ertrag steigert.

Züchter schaffen auf folgende Weise optimale Bedingungen:


Wie beeinflusst die Temperatur die Photosynthese? - Biologie

Je höher die Temperatur ist, desto höher ist typischerweise die Photosyntheserate, die Photosynthese ist eine chemische Reaktion und die Rate der meisten chemischen Reaktionen nimmt mit der Temperatur zu. Bei der Photosynthese bei Temperaturen über 40 °C verlangsamt sich jedoch die Geschwindigkeit. Dies liegt daran, dass die an den chemischen Reaktionen der Photosynthese beteiligten Enzyme temperaturempfindlich sind und bei höheren Temperaturen zerstört werden.

Um die Auswirkungen der Temperatur auf die Photosynthese besser zu verstehen, ist es wichtig, den Einfluss der Temperatur auf die an der Photosynthese beteiligten Enzyme zu kennen. Enzyme werden stark von der Temperatur beeinflusst. Wenn die Temperatur zu niedrig ist, bewegen sich die Enzyme zu langsam, um auf das Substrat zu treffen und eine Reaktion ablaufen zu lassen. Mit steigender Temperatur steigt jedoch auch die Reaktionsgeschwindigkeit. Dies liegt daran, dass Wärmeenergie mehr Kollisionen zwischen dem Enzym und dem Substrat verursacht. Wie Sie sich jedoch erinnern werden, sind alle Enzyme Proteine ​​und bei zu hohen Temperaturen werden die Proteine ​​​​zersetzt. Das aktive Zentrum des Enzyms wird verzerrt, so dass das Substrat nicht mehr passt und somit die Reaktion nicht stattfindet. Wir sagen, dass das Enzym war denaturiert.

Gewächshäuser werden verwendet, um die Auswirkungen höherer Temperaturen zu nutzen, die die Photosyntheserate erhöhen. Pflanzen aus Regionen mit wärmeren Klimazonen können in kälteren Regionen erfolgreich wachsen, indem Gewächshäuser verwendet werden.

Die Photosyntheserate nimmt nicht bei allen Pflanzen mit höheren Temperaturen zu. Pflanzen, die in kälteren Klimazonen wachsen, haben bei niedrigen Temperaturen eine optimale Photosyntheserate. Daher haben verschiedene Pflanzenarten optimale Temperaturen für die Photosynthese.


Klimawandel und Photosynthese

Dieses Papier ist eine Rezension. Nach den neuesten Daten der UNO verursacht die globale Erwärmung Gefahren für die menschliche Gesundheit und das Wohlbefinden sowie für Tiere und Pflanzen. Da die globale Erwärmung hauptsächlich durch anthropogene Aktivitäten verursacht wird, wurde erwogen, den Ausstoß der sogenannten Treibhausgase zu reduzieren und in einigen Fällen sogar zu untersagen. Pflanzen sind leichter biologischen Schäden ausgesetzt als alle anderen lebenden Organismen. Das Papier befasst sich mit den biochemischen Maßnahmen, die das biologische Potenzial von Pflanzen, insbesondere ihre Photosynthese- und Energiemöglichkeiten, erhöhen und daher zur Dürreresistenz beitragen und einen Anstieg der Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre verhindern.

Solarenergie ist umweltfreundlich und ihre Umwandlung in Energie chemischer Substanzen erfolgt nur durch Photosynthese – ein für Pflanzen charakteristischer wirksamer Mechanismus. Die Photosynthese von Mikroorganismen tritt jedoch häufiger auf als die Photosynthese höherer Pflanzen. Mehr als die Hälfte der auf der Erdoberfläche stattfindenden Photosynthese findet in einzelligen Organismen, insbesondere Algen, insbesondere zweiatomigen Organismen statt.


Untersuchung des Einflusses der Temperatur auf die Photosyntheserate

Bevor ich mit meiner Untersuchung begann, wie die Temperatur die Photosyntheserate beeinflusst, habe ich einige Forschungen zur Photosynthese durchgeführt. Aus dieser anfänglichen Forschung habe ich eine Vorhersage gemacht, basierend auf den Beweisen, die ich über das Enzym Rubisco gefunden habe, das in den dunklen Stadien der Photosynthese verwendet wird, und auch auf die limitierenden Faktoren der Lichtintensität, Kohlendioxidkonzentration und Temperatur. Dann führte ich ein Vorexperiment durch, aus dem ich die Faktoren erfuhr, die die Untersuchung ungenau machten, und verbesserte sie daher für mein eigentliches Experiment.

Während meines eigentlichen Experiments habe ich 7 verschiedene Temperaturen zwischen 0 ° C und 65 ° C verwendet.

Die Elodea wurde bei diesen Temperaturen platziert und 5 Minuten lang mit Licht bestrahlt. Die Elodea wurde an einer Waage und einer Spritze befestigt, die verwendet wurde, um Sauerstoffblasen durchzuziehen, damit wir die Rate des freigesetzten Sauerstoffs messen und diese mit der Photosyntheserate in Beziehung setzen konnten. Ich fand, dass die Photosyntheserate mit der Temperatur zunahm.

“ Erstaunlich wie immer, gab ihr eine Woche Zeit, um einen großen Auftrag zu erledigen, und kam weit vor der Zeit durch. ”

Die Temperatur erreichte einen Spitzenwert von 42 °C, danach begann die Geschwindigkeit zu sinken. Wir sammelten einen Klassendurchschnitt und führten 3 T-Tests durch, um 2 Ergebnissätze zu vergleichen. Der T-Test ermöglicht es uns zu sehen, ob sich die Mittelwerte der Datensätze signifikant unterscheiden. Ich bin mir zu 95 % sicher, dass es einen signifikanten Unterschied in meinen Ergebnissen zwischen 0 °C und 35 °C, 0 °C und 65 °C und 35 °C und 65 °C gibt.

Ziel: Ziel dieses Experiments ist es, den Einfluss einer Temperaturvariation auf die Photosyntheserate zu untersuchen. Dies wird durch die Messung der von der Olodea freigesetzten Sauerstoffrate durchgeführt.

Indem Sie auf „Angebote von Autoren prüfen“ klicken, stimmen Sie unseren Nutzungsbedingungen und Datenschutzbestimmungen zu. Wir senden Ihnen gelegentlich Werbe- und kontobezogene E-Mails

In meinem Experiment werde ich die Sauerstoffmenge messen, die von der Elodea freigesetzt wird, indem ich eine Lampe anzünde, um die Lichtenergie der Elodea zu erzeugen, die für die Photosynthese benötigt wird. Ich werde das Experiment mit der Elodea bei verschiedenen Temperaturen wiederholen, um den Einfluss auf die Photosynthese zu sehen. Aus der Menge des freigesetzten Sauerstoffs werden wir dies verwenden, um die Photosyntheserate vorherzusagen.

Photosynthese ist der Prozess, bei dem Pflanzen, die Chlorophyll enthalten, Sonnenlicht nutzen, um Kohlendioxid und Wasser in Kohlenhydrate und Sauerstoff umzuwandeln. (http://www.chemsoc.org/networks/learnnet/cfb/Photosynthese.htm). Das eingeschlossene Kohlendioxid verwendet den Wasserstoff aus Wasser, um das Kohlenhydrat (üblicherweise Hexose-Zucker und Stärke) zu bilden. Hier wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt. Die Gesamtgleichung lautet wie folgt:

Es gibt zwei Arten von Reaktionen, die an der Photosynthese beteiligt sind. Dies sind die lichtabhängigen Reaktionen, bei denen Lichtenergie benötigt wird, und lichtunabhängige Reaktionen, bei denen keine Lichtenergie benötigt wird. In unserem Experiment wird die Lichtquelle eine Lampe sein, die direkt auf die Elodea strahlt. Die lichtabhängigen Reaktionen finden in Gegenwart geeigneter Pigmente statt, die Licht bestimmter Wellenlängen absorbieren. Mit Lichtenergie wird Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten. Sauerstoff ist ein Abfallprodukt der Reaktion. In unserem Experiment werden wir die freigesetzte Sauerstoffmenge messen, indem wir mit einer Spritze an den freigesetzten Sauerstoffbläschen ziehen und diese mit einer Skala messen. Lichtenergie wird auch benötigt, um chemische Energie (ATP) für die Reaktion von Kohlendioxid zu Kohlenhydrat in der lichtunabhängigen Reaktion bereitzustellen.

Photosynthetische Pigmente fangen Lichtenergie ein. Unterschiedliche Pigmente absorbieren unterschiedliche Wellenlängen des Lichts. Die photosynthetischen Pigmente höherer Pflanzen bilden zwei Gruppen: Chlorophylle und Carotinoide, die jeweils unterschiedliche Wellenlängen des Lichts absorbieren, so dass die Gesamtmenge des absorbierten Lichts größer ist, als wenn ein einzelnes Pigment beteiligt wäre.

Chlorophyll absorbiert Licht aus dem sichtbaren Teil des elektromagnetischen Spektrums. Chlorophyll besteht aus verschiedenen Pigmenten: Chlorophyll a, Chlorophyll b und Chlorophyll c usw. hauptsächlich in den roten (650-700 nm) und blauen (400-450 nm) Bereichen des Lichtspektrums, wie durch das Absorptionsspektrum-Diagramm und auch die Aktionsspektrum. Es absorbiert am wenigsten im grünen Bereich (550 nm), was bedeutet, dass es am meisten reflektiert wird und warum Pflanzen grün erscheinen.

Die Carotinoide absorbieren hauptsächlich im blau-violetten Bereich des Spektrums.

Die absorbierte Lichtenergie regt Elektronen in den Pigmentmolekülen an. Wenn eine Lösung von Chlorophyll a oder b mit ultraviolettem Licht beleuchtet wird, erscheint eine rote Fluoreszenz. Dies liegt daran, dass das absorbierte ultraviolette Licht die Elektronen anregte. In einer Lösung, die nur extrahiertes Pigment enthält, kann die absorbierte Energie nicht sinnvoll zur Arbeit weitergegeben werden und die Elektronen kehren in ihren nicht angeregten Zustand zurück und die absorbierte Energie wird als Wärmeenergie und als Licht mit einer längeren und energieärmeren Wellenlänge als . an die Umgebung abgegeben was absorbiert wurde, das ist die rote Fluoreszenz. Dies ist die Energie, die den Prozess der Photosynthese im System antreibt.

Die lichtabhängigen Reaktionen der Photosynthese

Diese Reaktionen laufen in der Grana ab und umfassen die Synthese von ATP bei der Photophosphorylierung und die Spaltung von Wasser durch Photolyse, um Wasserstoffionen zu ergeben. Die Wasserstoffionen verbinden sich mit einem Trägermolekül NADP zu reduziertem NADP. ATP und reduziertes NADP werden von den lichtabhängigen zu den lichtunabhängigen Reaktionen weitergegeben. Das Wasser in unserem Experiment befindet sich in dem Reagenzglas, in das die Elodea gegeben wird, und wird daher von hier zur Photosynthese verwendet.

Die Photophosphorylierung von ADP zu ATP kann in Abhängigkeit vom Muster des Elektronenflusses in einem oder beiden Photosystemen zyklisch oder nichtzyklisch sein.

An dieser Art der Photophosphorylierung ist nur das Photosystem I beteiligt. Licht wird von Chlorophyllmolekülen im Photosystem I absorbiert und an Chlorophyll a (P700) weitergegeben. Ein Elektron im Chlorophyll-Molekül wird auf ein höheres Energieniveau angeregt und vom Chlorophyll-Molekül emittiert. Anstatt in das Photosystem zurückzufallen und seine Energie als Fluoreszenz zu verlieren, wird es von einem Elektronenakzeptor eingefangen und über eine Kette von Elektronenträgern an ein Chlorophyll a (P700)-Molekül zurückgeführt. Dabei wird genügend Energie freigesetzt, um aus ADP und einer anorganischen Phosphatgruppe ATP zu synthetisieren. Das ATP geht dann zu den lichtunabhängigen Reaktionen über. Das Elektron wird dann zum Photosystem zurückgeführt, um stabil zu werden

Bei der nichtzyklischen Photophosphorylierung sind beide Photosysteme beteiligt, beide Photosysteme sind am Elektronenfluss beteiligt. Licht wird von beiden Photosystemen absorbiert und angeregte Elektronen werden von den Primärpigmenten beider Reaktionszentren (P680 und P700) emittiert. Diese Elektronen werden von Elektronenakzeptoren absorbiert und passieren Ketten von Elektronenträgern, wobei die Photosysteme positiv geladen sind. Der P700 des Photosystems I absorbiert Elektronen aus dem Photosystem II. P680 erhält Ersatzelektronen aus der Wasserspaltung. Wie bei der zyklischen Photophosphorylierung wird ATP synthetisiert, indem das ADP an eine Phosphatgruppe addiert wird, da die Elektronen beim Durchgang entlang der Trägerkette Energie verlieren.

Photosystem II enthält ein wasserspaltendes Enzym, das den Abbau von Wasser katalysiert (Photolyse):

Sauerstoff ist ein Abfallprodukt dieses Prozesses. Die Wasserstoffionen verbinden sich mit Elektronen aus Photosystem I und dem Trägermolekül NADP zu reduziertem NADP.

Dieses geht in die lichtunabhängigen Reaktionen über und wird bei der Kohlenhydratsynthese verwendet.

Die lichtunabhängigen Reaktionen der Photosynthese

Diese Reihe von Reaktionen findet im Stroma statt. Die Fixierung von Kohlendioxid ist ein lichtunabhängiger Prozess, bei dem sich Kohlendioxid mit einem Fünf-Kohlenstoff-Zucker, Ribulosebisphosphat (RuBP), verbindet, um zwei Moleküle einer Drei-Kohlenstoff-Verbindung, Glycerat-3-Phosphat (GP), zu ergeben. Wenn die Kohlendioxidkonzentration niedrig ist, kann weniger GP produziert werden. Das Kohlendioxid in unserem Experiment stammt aus dem H20, aus dem es gelöst wird. Wir werden Natriumbicarbonat hinzufügen, um die Menge an Kohlendioxid zu erhöhen, der die Elodea ausgesetzt ist, wodurch die Photosyntheserate erhöht wird.

In Gegenwart von ATP und reduziertem NADP wird GP zu Triosephosphat (3-Kohlenstoff-Zucker) reduziert.

Das Enzym Ribulose-Bisphosphat-Carboxylase (Rubisco) katalysiert die Kombination von Kohlendioxid und RuBP.

Einige dieser Triosephosphate kondensieren zu Hexosephosphaten, Saccharose, Stärke und Cellulose oder werden in Acetylcoenzym A umgewandelt, um Aminosäuren und Lipide herzustellen. Andere regenerieren RuBP. Dieser Zyklus ist der Calvin-Zyklus.

Faktoren, die die Photosyntheserate beeinflussen:

Die Hauptfaktoren, die die Photosyntheserate beeinflussen, sind Lichtintensität, Temperatur und Kohlendioxidkonzentration.

Mit zunehmender Lichtintensität nimmt die Photosyntheserate zu, bis ein Punkt erreicht wird, an dem die Rate abzuflachen beginnt. Bei geringer Lichtintensität erfolgt die Photosynthese langsam, da durch die lichtabhängigen Reaktionen nur eine geringe Menge an ATP und NADPH gebildet wird. Mit zunehmender Lichtintensität werden mehr ATP und NADPH gebildet, wodurch die Photosyntheserate erhöht wird. Bei hoher Lichtintensität gleicht sich die Photosyntheserate aufgrund anderer einschränkender Faktoren, einschließlich der Konkurrenz zwischen Sauerstoff und Kohlendioxid um das aktive Zentrum der RUBP-Carboxylase, aus.

Da dies ein Faktor ist, der die Photosyntheserate beeinflusst, kann dies zu Ungenauigkeiten in meinen Ergebnissen führen, wenn die Lichtintensität durch mein Experiment variiert wird. Daher muss ich die Lichtintensität, der die Elodea ausgesetzt ist, für jedes Experiment gleich halten, damit es ein fairer Test ist. Dazu wird bei jedem Experiment der Abstand der Lampe von der Elodea gemessen, um den Abstand gleich zu halten. Ich werde auch die Lichtintensität mit einem Lichtintensitätsmesser messen

Mit steigender Kohlendioxidkonzentration nimmt die Photosyntheserate zu. Bei hohen Konzentrationen beginnt sich die Photosyntheserate aufgrund von Faktoren auszugleichen, die nicht mit der Kohlendioxidkonzentration zusammenhängen. Ein Grund könnte sein, dass einige der Enzyme der Photosynthese mit maximaler Geschwindigkeit arbeiten.

Kohlendioxid kommt in geringer Konzentration in der Atmosphäre vor, und daher können die atmosphärischen Kohlendioxidkonzentrationen bei niedrigen Konzentrationen ein wichtiger limitierender Faktor für die Photosynthese sein.

Da dies ein Faktor ist, der die Photosyntheserate beeinflusst, könnte dies in meinem Experiment möglicherweise zu ungenauen Ergebnissen führen, wenn der Elodea unterschiedliche Konzentrationen von Kohlendioxid ausgesetzt werden.

Wenn die Temperatur über den Gefrierpunkt steigt, nimmt die Photosyntheserate zu. Dies geschieht, weil sich Moleküle schneller bewegen und die Wahrscheinlichkeit einer Kollision größer ist, die zu einer chemischen Reaktion führt. Irgendwann wird eine Temperatur erreicht, die eine optimale Temperatur ist. Die photosynthetische Reaktionsgeschwindigkeit ist zu diesem Zeitpunkt am schnellsten. Oberhalb dieser Temperatur beginnen die Enzyme zu denaturieren (wie bei der RUBP-Carboxylase), wodurch die Photosyntheserate verlangsamt wird, bis eine Temperatur erreicht wird, bei der die Photosynthese überhaupt nicht stattfindet.

Bei geringen Lichtintensitäten ist der limitierende Faktor für die Photosyntheserate die Lichtintensität. Mit zunehmender Lichtintensität steigt auch die Rate. Aber bei hohen Lichtintensitäten müssen ein oder mehrere andere Faktoren limitierend sein, wie Temperatur oder Kohlendioxidzufuhr.

Bei konstanter Lichtintensität und Temperatur nimmt die Photosyntheserate mit steigender Kohlendioxidkonzentration zunächst zu, nimmt aber bei höheren Konzentrationen wieder zu. Ein Diagramm der Photosyntheserate bei verschiedenen Kohlendioxidkonzentrationen hat die gleiche Form wie das für verschiedene Lichtintensitäten. Bei geringen Kohlendioxidkonzentrationen ist die Kohlendioxidzufuhr der geschwindigkeitsbegrenzende Faktor. Bei höheren Kohlendioxidkonzentrationen sind andere Faktoren geschwindigkeitsbegrenzend, wie Lichtintensität oder Temperatur.

Ich sage voraus, dass die Photosyntheserate minimal sein wird, wenn die Elodea in Wasser mit einer Temperatur von 0 °C gelegt wird. Ich sage voraus, dass, wenn überhaupt, nur wenige Sauerstoffblasen produziert werden. Dies liegt daran, dass das Enzym RUBISCO bei höheren Temperaturen am besten funktioniert, da es mehr kinetische Energie gewinnt und daher schneller an aktive Zentren bindet. Das aktive Zentrum ist die spezifische Region des Enzyms, die sich mit dem Substrat verbindet. Das aktive Zentrum hat eine spezifische Form, die sich eindeutig an die geometrische Form des Substrats anpasst. Dies ist die Schloss- und Schlüsseltheorie, dass nur ein bestimmtes Substrat (Schlüssel) in ein bestimmtes aktives Zentrum (oder Schlüsselloch) im Enzym (Schloss) passen kann.

Bei 0 °C hat das Enzym wenig kinetische Energie, und da die Dunkelphase der Photosynthese durch Enzyme gesteuert wird, katalysiert RUBISCO die Kombination von Kohlendioxid und RuBp, dies geschieht langsamer als bei einer höheren Temperatur. Daher wird der gesamte Calvin-Zyklus langsamer abgeschlossen.

Wenn sich die Elodea in Wasser mit einer Temperatur von 15 ° C befindet, sage ich voraus, dass die Photosyntheserate von 0 ° C erhöht wird. Dies liegt daran, dass die Dunkelphase durch das Enzym Rubisco gesteuert wird, das Kohlendioxid und RuBP katalysiert. Enzyme funktionieren am besten bei warmen Temperaturen, da sie mehr kinetische Energie haben und daher schneller mit aktiven Zentren kollidieren. Daher sage ich voraus, dass die Elodea bei 15 °C mehr Sauerstoffblasen produzieren wird. Erfahren Sie, was die optimale Konzentration von Pektinase ist

Wenn die Elodea in ein Wasserbad von 35 °C gelegt wird, sage ich voraus, dass die Photosyntheserate weiter ansteigen wird, weil das Enzym Rubisco näher an seiner optimalen Rate arbeitet. Dies ist die Temperatur, bei der Enzyme mit ihrer maximalen Geschwindigkeit arbeiten. Die optimale Temperatur für Enzyme in Pflanzen liegt bei etwa 40 °C. Daher sage ich voraus, dass bei dieser Temperatur mehr Sauerstoffblasen produziert werden.

Wenn die Elodea in ein Wasserbad von 65 °C gelegt wird, sage ich voraus, dass die Photosyntheserate steil abnimmt. Dies liegt daran, dass Enzyme das Dunkelstadium der Photosynthese steuern. Enzyme werden nach der optimalen Temperatur (40 °C) denaturiert, da sich ihre dreidimensionale Form ändert und intra- und intermolekulare Bindungen aufgebrochen werden, so dass Enzym und Substrat nicht lange genug an Ort und Stelle gehalten werden können, um zu reagieren, und aufgrund der sich ändernden Formen auch nicht mehr so ​​spezifisch binden wie zuvor. Daher sage ich voraus, dass nach der optimalen Temperatur die Photosyntheserate abnimmt und ein geringeres Sauerstoffvolumen freigesetzt wird.

1. Füllen Sie weniger als die Hälfte des Bechers mit Wasser bei Raumtemperatur.

2. Geben Sie die Elodea in ein Reagenzglas und füllen Sie es bis zum Rand mit Wasser auf.

3. Stellen Sie sicher, dass sich die Elodea oben im Reagenzglas befindet und legen Sie sie verkehrt herum in das Becherglas mit Wasser, wobei Sie das Reagenzglas mit so viel Wasser wie möglich füllen. Der Wasserstand muss höher als elodea sein, um Kohlendioxidblasen zu zählen.

4. Reagenzglas und Becherglas direkt mit Licht beleuchten und eine Minute akklimatisieren lassen. Verwenden Sie eine Stoppuhr, um dies zu messen.

5. Nachdem sie sich akklimatisiert hat, stellen Sie die Stoppuhr zurück und starten Sie die Zeit erneut.

6. Zählen Sie 5 Minuten lang die von der Elodea freigesetzten Blasen. Kontrollieren Sie die Stoppuhr regelmäßig, damit die Zeit nicht überläuft.

7. Ergebnisse in Ergebnistabelle notieren.

8. Wiederholen Sie dieses Experiment in einem Becherglas mit Eiswasser (0 °C) und bei Temperaturen von 30 °C und 40 °C.

Anzahl der nach 5 Minuten freigesetzten Blasen

Anzahl der freigesetzten Blasen

Während unseres vorläufigen Experiments traten viele Fehler auf, die die Genauigkeit und die Ergebnisse des Experiments beeinträchtigen würden. Folgendes wird geändert:

Der Raum, in dem das Experiment durchgeführt wurde, war nicht dunkel genug, daher wird die Lichtintensität beeinflusst und kann nicht gesteuert werden. Daher werden in unserem aktuellen Experiment die Fenster verdunkelt, damit die Elodea nur Licht von der Lampe bekommt und verwenden Sie einen Lichtstärkemesser.

Wir haben den Abstand von der Lampe zum Experiment nicht gemessen, daher kann die Lichtintensität unterschiedlich gewesen sein, was das Experiment unfair macht und zu Ungenauigkeiten führen kann. Im eigentlichen Experiment werde ich den Abstand zwischen Lampe und Experiment konstant halten.

Es war schwierig, die Temperatur des Wassers konstant zu halten, dazu mussten wir Eis/Wasser hinzufügen, um die Temperatur konstant zu halten. Dies war jedoch nicht sehr genau. Daher verwenden wir in unserem aktuellen Experiment ein Wasserbad, da dies die Temperatur konstant hält. Wir könnten auch einen Hitzeschild gebrauchen.

In unserem Vorversuch ließen wir die Elodea 1 Minute lang akklimatisieren. Dies war möglicherweise nicht genug Zeit für das Experiment, um genau zu sein. Daher lassen wir es in unserem aktuellen Experiment 5 Minuten lang akklimatisieren.

Die Experimente fanden zu unterschiedlichen Tageszeiten statt, daher hätte es für verschiedene Experimente unterschiedliche Lichtintensitäten gegeben, was zu Ungenauigkeiten in unseren Ergebnissen führen würde. Dies zeigt, dass es kein fairer Test war. Für unser aktuelles Experiment wird der Raum verdunkelt, so dass das Licht von außen das Experiment nicht beeinflusst.

In unserem vorläufigen Experiment haben wir die Photosyntheserate gemessen, indem wir die Menge der freigesetzten Sauerstoffblasen gezählt haben. Dies war nicht sehr genau, da Blasen hätten übersehen werden können. Anstatt Blasen zu zählen, werden wir daher nach Ablauf der Zeit alle Sauerstoffblasen durchziehen. Daher sind alle Blasen zusammen und ergeben eine genauere Anzeige, da Blasen nicht übersehen werden.

Die Photosyntheserate wird durch den freigesetzten Sauerstoff gemessen. In unserer Vorabentscheidung haben wir dies jedoch durch das Zählen von Blasen getan. Dies ist jedoch auch ungenau, da die Blasen alle unterschiedliche Größen haben und daher das Volumen nicht genau gemessen wird. In unserem aktuellen Experiment verwenden wir eine Skala. Dies misst das Volumen der Blasen und ist daher genauer, um die Geschwindigkeit zu messen.

In unserem Experiment haben wir zwei Wiederholungen gemacht. Dies ist nicht genug Wiederholungen, um die Ergebnisse zuverlässig zu machen. Deshalb werden wir in unserem aktuellen Experiment mindestens drei Wiederholungen machen. Wenn sich die Ergebnisse nicht ähneln, werden mehr Ergebnisse erhalten, um einen genaueren und zuverlässigeren Durchschnitt zu erhalten.

Wir haben nur mit vier verschiedenen Temperaturvariationen experimentiert. Dies reicht nicht aus, um eine genaue Vorstellung davon zu bekommen, wie sich die Temperatur auf die Photosynthese auswirkt. Daher werden wir in unserem aktuellen Experiment mindestens zehn verschiedene Temperaturen durchführen, um die Ergebnisse zuverlässiger zu machen. Daher können wir eine bessere Vorstellung davon bekommen, wie die Temperatur die Photosyntheserate beeinflusst.

Damit die Photosynthese betrieben werden kann, ist Licht zwingend erforderlich.

Um das Reagenzglas und Wasser mit unterschiedlichen Temperaturen zu enthalten.

Größeres Wasservolumen als ein Becherglas, daher weniger leicht Temperaturwechsel.

Thermometer (auf 1oC genau)

Um sicherzustellen, dass das Wasser die richtige Temperatur hat.

Lichtstärkemesser (1-10) (nicht sehr genau, da Hebel schwankt)

Um zu überprüfen, ob die Lichtintensität in allen Experimenten gleich ist, um sicherzustellen, dass es ein fairer Test ist.

Zum Anbringen an Spritze und Skala, damit Blasen durchgezogen werden können.

Um Sauerstoffblasen durchzuziehen.

Zum Messen des freigesetzten Sauerstoffvolumens.

Um die Temperatur zu senken, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.

Um die Temperatur zu erhöhen, bis die gewünschte Temperatur erreicht ist.

Großes Volumen, daher ändert sich die Wassertemperatur weniger schnell und hält die gewünschte Temperatur aufrecht,

Zum Halten und Abstützen der Waage und auch des Reagenzglases, wenn es ins Wasserbad gestellt wird.

Lineal (millimetergenau)

Um den Abstand von der Lampe zur Elodea zu messen, wird die Lichtintensität gleichmäßiger.

Um die Photosyntheserate bei verschiedenen Temperaturen zu testen.

Wird im Reagenzglas sein und die Elodea enthalten.

Um die Photosyntheserate zu erhöhen, wenn sie nicht stattfindet.

1. Decken Sie die Fenster und Türen mit schwarzem Papier ab. Dadurch kommt kein Licht durch und beeinflusst unser Experiment, was zu ungenauen Ergebnissen führen kann.

2. Wir begannen unser Experiment mit einer Temperatur von 15oC. Wir werden uns eine Wasserwanne besorgen und sie mit Wasser aus dem Wasserhahn füllen. Beginnen Sie mit Leitungswasser, da dessen Temperatur am nächsten bei 15 °C liegt.

3. Messen Sie die Temperatur mit einem Thermometer. Wenn die Temperatur etwas höher als 15 Grad ist, geben wir einige Eiswürfel in die Wasserwanne, um die Temperatur zu senken. Wenn genau 15 Grad erreicht sind, entfernen wir die Eiswürfel. Würde man sie weiter schmelzen lassen, würde die Temperatur unter die gewünschte Temperatur fallen. Wenn die Temperatur etwas niedriger als 15 Grad ist, fügen wir Menuettmengen warmes Wasser hinzu, bis genau 15 Grad erreicht sind. Wir haben Thermometer verwendet, um die Temperatur gradgenau zu messen, da sie relativ genau ist.

4. Experiment wie in der Abbildung gezeigt aufbauen und Skala und Spritze mit Ständer und Klemme festhalten.

5. Wir werden die Elodea auf genau 7 cm schräg zuschneiden. Die Elodea ist schräg geschnitten, da weniger Luftblasen eingeschlossen werden. Notieren Sie die Länge der Elodea, damit sie für jedes Experiment gleich bleibt.

6. Geben Sie mit einer Spritze etwas Elodea-Wasser zusammen mit dem Elodea in das Reagenzglas.

7. Halten Sie das Reagenzglas mit Ständer und Klemme nach oben und halten Sie elodea verkehrt herum, indem Sie es in den Schlauch stecken. Ziehen Sie alle Blasen durch, bevor Sie mit dem Experiment beginnen. Dies geschieht, damit keine überschüssigen Blasen vorhanden sind, die das Experiment ungenau machen.

8. Messen Sie mit einem Lineal den Abstand der Lampe von der Elodea. Dies ist so, dass die Lampe zu jeder Zeit gleich lang von der elodea entfernt ist, um einen fairen Test zu ermöglichen.

9. Die Lichtintensität wird mit einem Lichtintensitätsmesser gemessen. Dies muss für jedes Experiment gleich sein. Dies liegt daran, dass die Lichtintensität die Photosyntheserate beeinflusst und daher durchgehend gleich gehalten werden muss. Dies ist jedoch nicht sehr genau, da das Messgerät ständig schwankt.

10. Wenn das Experiment korrekt eingerichtet ist, starten Sie die Stoppuhr für 1 Minute. So kann sich die Elodea akklimatisieren.

11. Wenn sich die Elodea 1 Minute lang akklimatisiert hat, stellen Sie die Stoppuhr erneut ein und lassen Sie sie 5 Minuten stehen. Beobachten Sie die Stoppuhr gut, damit die Zeit nicht überläuft.

12. Stellen Sie sicher, dass sich die Temperatur nicht von 15 Grad ändert. Wenn dies der Fall ist, fügen Sie Eis oder warmes Wasser hinzu, um die genaue Temperatur zu erreichen. Die Temperatur muss überwacht werden, da sie sich im Verlauf des Experiments ändern kann, da sie leicht variieren kann, was zu Ungenauigkeiten in den Ergebnissen führen kann.

13. Unmittelbar nach dem Stoppen der Stoppuhr werden wir mit der Spritze langsam durch die Sauerstoffblasen ziehen. Dies muss langsam geschehen, da die Blasen schnell durchdringen. Wenn Sie also nicht aufpassen, kann es direkt in die Spritze gelangen, daher können die Blasen nicht gemessen werden.

14. Ziehen Sie an den Blasen, bis sie mit der Skala übereinstimmen, notieren Sie die freigesetzte Sauerstoffmenge.

15. Beim Versuch von 0oC Apparat wie zuvor aufstellen, nur mit einem Becherglas statt einer Wasserwanne. Stattdessen wird ein Becherglas verwendet, da 0 Grad schwer zu erreichen sind, daher ist es einfacher, die Temperatur in einer kleineren Wassermenge drastischer zu senken.

16. Verwenden Sie in allen Experimenten die gleiche Ausrüstung. Dies ist so, dass es ein fairer Test ist und die Ergebnisse genauer sind.

17. Vorgang wiederholen und Menge des produzierten Sauerstoffs notieren.

18. Bei Temperaturen von 35 °C, 45 °C, 55 °C und 65 °C wird ein Wasserbad anstelle eines Bechers oder einer Wasserwanne verwendet. Dieser fasst das größte Wasservolumen und die Temperatur wird elektronisch geregelt. Dies macht die Temperatur genauer, da es weniger wahrscheinlich ist, dass die Temperatur schwankt.

Während unseres Experiments müssen wir Vorkehrungen treffen, um unser Experiment so sicher wie möglich durchzuführen. Dazu müssen wir:

Wear safety goggles- this is because we are working with water, and in some experiments the water will be hot. If water is accidentally splashed in our eyes it can be very serious, therefore goggles need to be worn to prevent this.

Be careful not to slip, therefore walk and not run in the class. This is because water can easily be spilt in during the experiment, therefore a chance it will be on the floor, making it a hazard.

The water bath needs to be plugged in to electronically keep the temperature accurate. Therefore we will need to be careful not to get water near the plug points, as their could be a risk of an electric shock.

During my experiment I will vary one factor, this factor will be temperature. The temperature of the water will be changed for all experiments, this will be what we will measure. We will also change the water baths. In some experiments we will use a beaker, some a water tub and some a water bath. This is because of how efficient it is for that particular temperature.

The factors we will keep the same in order to make the experiment accurate are: the length of the elodea for each temperature. This will be 7cm each time. This will be because a longer elodea may mean more leaves, which provides a larger surface area in total, allowing more light to be absorbed, therefore increasing the rate of photosynthesis. The time to allow the elodea to photosynthesis will be kept the same this will be 5 minutes and will be measured using a digital stop clock, as this is more accurate than a non-digital stop clock. We will try to keep the amount of sodium bicarbonate the same, at 2g that will b measured using scales. It will be added to the water by a spatula. The amount of spatulas of sodium bicarbonate will be kept equal throughout all experiments.

The light intensity will be kept the same, by keeping the lamp an equal distance from the elodea in each experiment. This will be done by measuring the distance between these using a ruler (correct to 1mm), and also using a light intensity meter.

Table of results showing the average rate of oxygen produced at different temperatures

Length of bubble in 5 minutes (mm)

Volume of oxygen made in 5mm (mm3/ 5mins)

Rate of oxygen produced per min (mm3/ min)

Average rate of oxygen produced (mm3/ min)

LUX (light intensity value) 1-10

Average rates of photosynthesis for each group (mm3/min)

A t-test allows you to see whether the means of sets of data differ significantly. Therefore we will do 3 t-tests on 2 sets of class results to determine whether these figures vary greatly.

We first thing we do is calculate the mean. To do this the values in each set will need to be added and divided by the total number of measurements. The general formula is:

With the mean, we can now calculate the standard deviation. The standard deviation is a measure of the extent to which individual measurements vary around the mean. The greater the variation among the individual measurements, the bigger the standard deviation the less the variation among the individual measurements, the smaller the standard deviation.

The standard deviation, Sx, is given by the following formula:

?x2 = (0.42 + 0.102 + 0.072 + 0.102 + 0.132 + 0.082 + 0.102 + 0.102 + 0.102 + 0.402 + 0.132 + 0.272 + 0.402)

(?x)2 = (0.4+ 0.1+ 0.07+ 0.1+ 0.13+ 0.08+ 0.1+ 0.1+ 0.1+ 0.4+ 0.13+ 0.27 +0.4)2

Standard deviation for 35oC:

Standard deviation at 65oC:

We will now use the standard deviations to calculate the significance of the difference between two means.

1. Work out the means of the two sets of data:

2. Subtract the smaller mean from the larger one.

3. Work out the standard deviation of one set of data and square it. Divide by the number of pieces of data in that set of data.

4. Complete step 3, for the second set of data.

5. Add together the figures from 3 & 4.

1.360749506 x 10-3 + 9.935638952

6. Find the square root of this figure.

7. Divide the figure in step 2 by the figure calculated in step 6. This is the t value.

8. Use the table to see whether your value of t could be expected by chance. For the t- test, the degrees of freedom are simply 2 less that the total number of individual measurements in the two samples.

Degrees of freedom: (13 x 2) – 2 = 24

Since the value of t is bigger than the critical value -the one that corresponds to a 5% probability that chance could have produced it- in the table I can be at least 95% confident that the difference between the means is significant.

1. Mean volume of oxygen released at 35oC = 34.27307692.

Mean volume of oxygen released at 65oC = 4.929230769.

2. Difference between means = 29.34384615.

3. Standard deviation of the volume of oxygen released at 35oC squared, divided by number of pieces of data = (11.36500358)2 = 9.935638952

4. Standard deviation of the volume of oxygen released at 65oC squared, divided by number of pieces of date = (27.83292436 )2 = 2.120994181

5. The sum of the figures calculated in steps 3 and 4 =

9.935638952 + 2.140994181 = 12.07663313

6. The square root of the figure calculated in step 5 = 3.475145052

7. The difference between the two means (step 2) divided by the figure calculated in step 6 = 29.34384615 = 8.443919812.

8. 8.44 is greater than the critical value of t, which for of 24 degrees of freedom equals 2.06. This means that we are at least 95% confident that the mean volume of oxygen released at 35oC and 65oC differs.

1. Mean volume of oxygen released at OoC = 0.1830769231.

Mean volume of oxygen released at 65oC = 4.929230769.

2. Difference between means = 4.746153846

3. Standard deviation of the volume of oxygen released at 0oC squared, divided by number of pieces of data

= (0.1330027954)2 = 1.360749506 x 10-3

4. Standard deviation of the volume of oxygen released at 65oC squared, divided by number of pieces of date

5. The sum of the figures calculated in steps 3 and 4 =

1.360749506 x 10-3 + 2.120994181= 2.122354931.

6. The square root of the figure calculated in step 5 = 1.45683044.

7. The difference between the two means (step 2) divided by the figure calculated in step 6 = 4.746153846 = 3.257862903.

8. 3.26 is greater than the critical value of t, which for of 24 degrees of freedom equals 2.06.

The critical value of the table at 5% confidence is 2.06.

My t value is bigger than the value from the table therefore I am 95% confident that there is a significance difference in the results between the two temperatures.

By looking at my graph of average results from the class, the best fit curve starts to increase slowly from 0oC to 15oC, where is goes from 0.4mm3/min to 6mm3/min. This is an increase of 5.6mm3/min in a range of 15 degrees. Over the next 15 degrees, as the temperature increases from 15 degrees to 30 degrees, the volume of oxygen goes from 6mm3/min to 28.4mm3/min. This is an increase of 22.4mm3/min, which shows the volume of oxygen increases more rapidly as the temperature increases. The shape of the graph shows this as steepness of the best-fit curve increases till around 25oC. This is the same pattern for graph 1, as after 25 degrees the curve of best fit increases steadily. After around 25 degrees the line increases steadily till around 32 degrees on graph 2, and the same on graph 1, where after the steepness of the curve starts to decrease. The curve peeks at around 42oC where the elodea releases an average rate of 41.2mm3/min of oxygen on graph 2. On graph 1 the curve of best fit peeks at around 42 degrees as well but with a rate of 35.4mm3/min. After this temperature the best-fit curve decreases as steeply as it increased before it peeked. At 50oC, on graph 2, the average rate of oxygen released is 35mm3/min and at 65oC the rate of oxygen released is 5.6mm3/min. The difference between these results with a range of 15 degrees is 29.4mm3/min.

By looking at the class average graph and our group graph they both follow the same trend. On graph 1 (group average) the curve increases rapidly from 0oC to around 22oC, where the average rate of oxygen released rises from 0.6mm3/min to 12mm3/min. This large increase occurs between 0oC and 24oC on graph 2 (class average). The average rate of oxygen released rose from 0.4mm3/min to 17mm3/min. This happens because as the temperature starts to increase, the enzyme rubisco gains more kinetic energy. This enzyme is needed in the dark stage of photosynthesis to catalyse the conversion of ribulose bisphosphate and carbon dioxide into gycerate 3-phosphate in the Calvin cycle.

The enzyme works as its active site, which is a specific part of the enzyme that reacts, binds to a substrate molecule. The substrate and active site have a specific 3-D shape that fit together in a ‘lock and key’ form, so that only a particular active site and substrate can combine and react.

The substrate is then released forming a product, which in this case is GP. As the temperature increased from 0oC to 22oC on graph 1, and 0oC to 24oC on graph 2, the enzymes gain more kinetic energy, therefore colliding and binding with the substrate at a faster rate and also with more energy. This will cause reactions to speed up, hence the graph increases rapidly. I correctly predicted the rate of oxygen produced would rise, as temperatures get warmer, due to the increased kinetic energy of the enzyme rubisco.

The line of best-fit increases steadily from 22oC and 35oC on graph 1, where the average rate of oxygen released went from 12mm3/min to 30.8mm3/min. It increased steadily from 24oC to 33oC on graph 2, where the average rate of oxygen released goes from 17mm3/min to 34.1mm3/min. This is because as the temperature increases the kinetic energy the enzyme rubisco has will also increase. Making the substrate bind to the active site of the enzyme at a faster pace, increasing the rate of reaction. Therefore rubisco will catalyse carbon dioxide and ribulose bisphosphate to GP faster as temperature increases. The curve increases steadily during these temperatures as the enzymes and substrate acclimatise to the gradual rise in temperature. I correctly predicted that at 35oC the temperature would increase further as the kinetic energy rubisco has increases.

The graph peaks at 44oC on graph 1, where the average rate of oxygen released is 35.2mm3/min. On graph 2 the curve of best-fit peaks at 43oC, where the average rate of oxygen released is 41.2mm3/min. This is the enzyme rubisco’s optimum temperature, meaning the temperature where the enzyme works at its maximum rate. This is where the enzymes have the maximum amount of kinetic energy, therefore the active site and substrate will collide more, with more energy forming the product GP at the fastest possible rate. My prediction was close to my results, as I predicted the optimum temperature would be 40oC, although this is slightly lower that the results I obtained, it is still relatively near to 44oC and 43oC.

Above the optimum temperature the rate decreases as more and more of the enzyme molecules denature. The thermal energy breaks the hydrogen bonds holding the secondary and tertiary structure of the enzyme together, so the enzyme (and especially the active site) loses its shape to become a random coil. The substrate can no longer bind, and the reaction is no longer catalysed. At very high temperatures this is irreversible. Only the weak hydrogen bonds are broken at these mild temperatures.

The graphs starts to decrease after 44oC for graph 1, and 43oC for graph 2. Graph 1 rapidly decreases from 44oC to 75oC where the average rate of oxygen decreases from 35.2mm3/min to 0mm3/min. Graph 2 begins to decrease from 43oC to 75oC where the average rate of oxygen released goes from 41.2mm3/min to 0.4mm3/min. This is because as temperature increases above optimum temperature, more bonds break, and the 3D shape changes further, making it less likely for the enzyme and substrate to bind, as the lock and key theory will no longer work. When GP cannot be made the Calvin cycle cannot be completed, therefore the dark stage of photosynthesis cannot occur, releasing less and less oxygen.

My graphs for both my group and the class average generally follow this pattern therefore I correctly predicted the effect of temperature on the rate of photosynthesis.

During my experiment I got one anomalous result (graph1), which was a considerable distance from the trend curve. This was the rate of oxygen released at 25oC, the average rate of oxygen released for this temperature was 6mm3/min. For it to fit exactly on the best-fit curve the average rate of oxygen should be 15.4mm3/min. On the class average graph (graph 2), there is also one anomalous result. This is the result for 35oC with an average rate of oxygen released of 34.27. To fit the trend line exactly, the average rate of oxygen released should be around 37mm3/min.

There are many possible reasons that could result in these anomalous results. Human error could have affected them, this is because the elodea was changed in between the days. This could have a drastic affect on the results as even thought the length of it was the same on both occasions, the number of leaves could have been different, the surface area of the leaves could vary and the amount of chlorophyll on both elodea could be different, therefore absorbing different amounts of light, affecting the rate of photosynthesis. The light intensity varied between 6 and 7 on the light intensity meter, even thought this is not a big difference it could still be significant enough to cause inaccuracies in the results. The light intensity meter was not digital and was constantly fluctuating, therefore exact readings were not possible. Other human errors could be the measurement of the volume of oxygen against the scale. This is because on many occasions the bubbles did not show as one continuous bubble, but in fact many small ones. Therefore we had to add these up separately, this could have been done inaccurately, and as the scale was against graph paper, it is difficult to get an exact reading. The temperature of the water could be inaccurate where the water was not monitored electronically the temperature could fluctuate. Adding ice and warm water is not an accurate way to keep the temperature constant. This could have caused the enzymes to work at different speeds, causing the rate of photosynthesis to alter.

We could not fully control the light intensity, as even thought the room was blacked out to ensure no excess light contributed to the experiment, there were many other experiments occurring in the same room, therefore many other lamps. This means that light from lamps other than ours could have affected our experiment, as it means the chlorophyll received a higher intensity than was intended, therefore increasing the rate of photosynthesis. The light intensity meters were not digital, therefore did not give a definite reading. The meter was constantly fluctuating therefore it is not completely certain how constant light intensity was in each experiment.

The elodea was changed between days this could have made a big difference to our results. This is because both elodeas will most likely have a different number of leaves, and also the leaves will have different surface areas. This means there will be different numbers of chlorophyll on each, therefore light absorption will vary between elodea, meaning different rates of photosynthesis and different amount of oxygen released as a result of this.

The distance of the lamps from the elodea was measured by only a ruler. This was very inaccurate, as the curvature of the lamp was different, therefore affecting the height of it also. As some of the experiments took place in a water bath, the lamp had to be held higher than it otherwise would, therefore shining on a different part of the elodea, this could be a part where there are more or less leaves, affecting the rate of photosynthesis. Also if light is shining from the top, the bottom leaves will be shielded from this light, which in other experiments will more often not.

The temperature of the water may not have been completely accurate. This is because during the 5 minutes the elodea was left, the temperature often drifted from what was needed. In this case, we added ice or warm water to allow the temperature to return to the desired. This is not a very accurate way to keep the temperature level. The temperature in the electronic water baths, were sometimes not on the temperature programmed, therefore we had to change it with ice and warm water also.

Sodium carbonate was added to speed up the rate of photosynthesis the amount of this however was not measured. Therefore this will mean the rate of photosynthesis was sped up by different amounts, causing the oxygen bubbles to be released at different rates than it might have, if sodium bicarbonate levels were the same.

During the experiment, the whole of the elodea was not emerged in water. This is because the top of it had to attach to the tube. This means that not all the oxygen bubbles released could be counted, as it would be released into the atmosphere rather than the water.

The most significant limitation is that we cannot fully associate the rate of photosynthesis with the amount of oxygen released by the elodea. This is because some of the oxygen in the elodea is used to allow the plant to respire. Respiration releases energy, of which is needed in photosynthesis. This means the oxygen released is only part of the oxygen produced by the plant, as some has already been used up.

I believe my results were quite accurate. This is because most results are close to the trend line, and both graphs follow the same pattern. However, some of the equipment we used was not as accurate as it could have been.

The light intensity meter was not digital, and the arm fluctuated constantly, therefore not giving an accurate reading of the light intensity. This piece of equipment was the least accurate in our experiment.

The temperatures of the water often varied, therefore we had to add ice and warm water. This was not very accurate therefore all experiments should be carried out in a water bath, which will electronically keep the temperature constant. However in some water baths, even though the temperature was set, when we checked with the thermometer, it wasn’t that temperature exactly. Therefore even the water bath is not completely accurate.

The distance of lamp to the experiment was not kept as constant as it could have. This is because the distance was measured by a ruler, and is only accurate to the nearest mm. Also the distance was only measured and not the height of the lamp compared to the elodea.

The thermometer was not as accurate as it could have been, as it was only accurate to 1oC. Therefore this is the closest we could measure the temperature to. Also as it is thin, it is hard to measure with the human eye exactly the temperature desired, which can cause inaccuracies.

The syringe pulls the bubbles through fast therefore we need to pull very slowly to align the bubbles correctly with the graph paper beneath. This was often done inaccurately, as the graph paper is only correct to a mm. Also there usually is more than one bubble, therefore they all need to be added. This could make it inaccurate, as each measurement is accurate to the nearest mm.

During my experiment, we did 2 repeats for each temperature. For the temperature of 0oC, the maximum difference between the three results for rate of oxygen produced per minute is 0.4mm3/min. This is a small difference, therefore the set of results for 0 degrees is very accurate. For 15 degrees the maximum difference in rate of oxygen between the 3 results is 0.8mm3/min. This is a relatively small difference, although not as minor as for 0 degrees, it is still accurate. For the temperature of 25oC the rate of oxygen released from the 3 sets of results has a maximum difference of 0.4mm3/min. This is a very small difference, therefore the results for 25 degrees is very reliable. For the temperature of 35oC the maximum difference between the results for the rate of oxygen released is 6.44mm3/min. This is a significant difference, therefore the results for 35 degrees is largely inaccurate. For 45oC the maximum difference between the results is 4.42mm3/min. This is a big difference therefore the results for 45 degrees are unreliable. For the temperature of 55oC, the maximum difference between the 3 sets of results for rate of oxygen released is 1.21mm3/min. This is quite a significant difference therefore the results for 55 degrees were slightly inaccurate. For the results for 65 degrees the maximum difference for the set of 3 results is 1.24mm3/min. This is also slightly inaccurate as there is a significant difference.

Errors that could have been made during our experiment were:

* The bubbles could be pulled through too fast, therefore going into the syringe, causing inaccuracies when being pushed back out. This will cause our measurements to be wrong when we are reading off the scale. Also as there were often many small bubbles, which we had to add together to get one reading, this was often done inaccurately because it is hard to measure the size of small bubbles.

* The timing was another inaccuracy. This is due to human error, as the clock was not stopped at exactly 5 minutes. Also after the clock was stopped, different times were taken to pull the bubbles through, therefore allowing photosynthesis to occur a few moments longer. This could affect the results in that there was less photosynthesis taking place than our results show. Read the answer what is the optimum concentration of pectinase

* The amount of sodium bicarbonate added to the experiment is different in each experiment, as the amounts were not measured. This means that the rate of photosynthesis will be at different rates in all experiments, releasing oxygen at rates that are inaccurate.

* The temperature was rarely kept completely constant during the experiment. Therefore we had to always add ice, and warm water to the water bath. This was very inaccurate as even small amounts of warm water affect the temperature by a large amount. This means if the temperature goes higher than needed, ice needs to be added. It takes long for the ice to melt and for it to affect the temperature. The time taken for the correct temperature to be reached could affect the results and cause inaccuracies, which could make the volume of oxygen released more or less than it otherwise would be

The first improvement I could make to my coursework if I had to repeat it is measure the mass of sodium bicarbonate being put into each experiment. Making sure that each experiment gets the same mass in order for the results to be accurate.

I would also use a water bath for all experiments, and not just some. This will mean that the temperature in all experiments will stay constant, as adding ice and warm water is not accurate.

A data logger will be a lot more accurate way of measuring fluctuations in temperature. A data logger is an electronic instrument that records measurements (temperature, relative humidity, light intensity, on/off, open/closed, voltage, pressure and events) over time. Temperature is measured in my experiment. Typically, data loggers are small, battery-powered devices that are equipped with a microprocessor, data storage and sensor. Most data loggers use turn-key software on a personal computer to start the logger and view the collected data. First, the data logger is connected to a personal computer. Then the turn-key software is used to select logging parameters (sampling intervals, start time, etc.) and initiate the logger. The logger is then disconnected and deployed in the desired location. The logger records each measurement and stores it in memory along with the time and date. The logger is then reconnected to the personal computer and the software is used again to readout the data and see the measurements as a graph, showing the profile over time, this will allow us to see any fluctuations that may occur.

A digital light intensity meter should be used instead of analogue this is so the light intensity can be measured in exact figures. Therefore on all experiments, the elodea can receive the same light intensity, allowing the experiment to be more accurate and fair.

We could also experiment with more temperatures, this will allow our results to be more accurate, as they would be tested more and a clearer trend can be seen. These temperatures will all be between 0oC and 70oC.

I would also do more repeats, if I could do the experiment again. As I have shown, the reliability of some results is low therefore I would do more repeats for these results in particular. This will make the results more reliable.


How does temperature affect photosynthesis? - Biologie

Carbon dioxide is used to make sugar in the photosynthesis reaction. The concentration of carbon dioxide in the Earth’s atmosphere varies between 0.03% and 0.04%. An increase in the concentration of carbon dioxide gives an increase in the rate of photosynthesis. It is difficult to do this out in the open air but is possible in a greenhouse.

The rate of photosynthesis increases linearly with increasing carbon dioxide concentration (from point A to B on the graph).

Gradually the rate falls of and at a certain carbon dioxide concentration the rate of photosynthesis stays constant (from point B to C on the graph). Here a rise in carbon dioxide levels has no affect on the rate of photosynthesis as the other factors such as light intensity become limiting.

Many crops such as tomatoes and lettuce give higher yield when grown in greenhouses. Farmers add additional carbon dioxide into the greenhouse to increase the concentration and so the rate of photosynthesis of the crops. The additional cost of the carbon dioxide is worthwhile because of the increased yield.

Some companies have used this to great environmental use. Rather than pump waste carbon dioxide into the atmosphere as a pollutant they redirect it into big greenhouses where plants such as tomatoes use it during photosynthesis. This not only reduces their carbon footprint but gives an additional profitable product.


What factors affect the rate of photosynthesis in plants?

Three main factors affect the rate of photosynthesis:

Light intensity: Increasing light intensity will increase the rate of photosynthesis, until the maximum amount of light is being absorbed. The main photosynthetic pigment in green plants is chlorophyll, which absorbs red and blue wavelengths (explaining their green appearance). So it's more efficient to use only these wavelengths.

Kohlendioxid: The rate of photosynthesis will increase up to an optimal CO2 concentration of

0.4% (normal atmospheric levels are

0.04%). Above 0.4%, stomata begin to close, hindering diffusion into the leaves.

Temperature: 25°C is the optimal temperature for photosynthesis. Below 10°C, enzymatic activity is very low - but above 40°C, crucial enzymes begin to denature (e.g. PSI, PSII, ATP synthase and Rubisco).

N.B. Wasser und Feuchtigkeit also affect photosynthetic rate. Aside from its role as a source of electrons in the light independent reaction, adequate water absorption by the roots ensures that the stomata remain open (maximizing CO2 uptake). High air humidity also helps keep the stomata open. However, if the soil becomes waterlogged, the root system will struggle to absorb essential minerals.


Factors affecting rates of Photosynthesis (part 2): Grade 9 Understanding for IGCSE Biology 2.20 2.23

In the previous post on photosynthesis, you revised how there were four environmental factors that can affect rates of photosynthesis in a plant:

  • Lichtintensität
  • light wavelength
  • Temperatur
  • carbon dioxide concentration

This post will explain the results from experiments with Elodea in which one factor is altered (the independent variable) and the other three are kept exactly the same (control variables)

Lichtintensität

The independent variable (light intensity) is on the x axis and the dependent variable (number of bubbles per minute) is on the y axis.

How do we explain the pattern in this graph?

As the light intensity increases the rate of photosynthesis increases. This is because a higher light intensity gives more energy to the chloroplasts and so more reactions can happen per second and the rate goes up. But beyond the orange dot on the graph, the increases in rate slows down until at around 12 units of light, adding more light has no effect on the rate. At these high light intensities some other factor is now the Begrenzungsfaktor as opposed to light intensity. The limiting factor remember is the factor in the shortest supply. So perhaps above 12 units of light photosynthesis is limited by the concentration of carbon dioxide. The only way to find the limiting factor is to repeat the experiment with more carbon dioxide and see whether the rate is higher above 12 units.

Light wavelength

Although this graph is not perfect, it does show how the rate of photosynthesis varies at different light wavelength.

Rates of photosynthesis peak in the blue-violet and red parts of the visible spectrum with a much lower rate in green light. The reason for this is that chlorophyll pigments do not absorb green light well.

Carbon Dioxide concentration

The pattern is similar to the light intensity relationship. When carbon dioxide concentrations are low, it is the limiting factor for photosynthesis and so increasing the concentration will increase the rate. As the graph levels off, some other factor is now the limiting factor – perhaps light intensity or temperature.

Temperatur

Temperature is a factor that affects photosynthesis because of enzymes. Many reactions in photosynthesis are catalysed by enzymes and enzymes all have an optimum temperature.

This pattern is not explained by limiting factors. At low temperatures the rate is low because the enzymes and the substrate molecules are moving really slowly. This means there are few collisions between the substrate and the active site of the enzyme. As temperature increases, the rate increases as there are more collisions and more enzyme-substrate complexes are formed per second. But high temperatures denaturieren enzymes: the bonds that hold the enzyme in its precious 3-D shape are broken and the enzyme molecule unravels. So the active site may either change shape or may be lost as a catalyst. This slows the rate down to an extremely low rate.


Temperature effect on RuBP

Hello, I'm doing OCR A Biology, this is A2 unit f214, about photosynthesis.

The specification states "describe the effect on the rate of photosynthesis, and on the levels of GP, RuBP and TP, of changing carbon dioxide concentration, light intensity and temperature".

I understand how the rate of photosynthesis and the concentration of GP, TP and RuBP are effected in terms of light intensity and carbon dioxide concentration.

What I need help on is how the concentration of the molecules are effected by temperature.

(Ignore temperatures above 25 degrees as I understand how photo-respiration will act to decreases rate of photosynthesis).

If I increase the temperature, for example from 10 degrees to 20 degrees.

The rate of photosynthesis increases, because molecules have more kinetic energy hence more successful collisions per unit time.

From this it is clear that TP concentration must increase.
Therefore GP concentration must have increased, correct?

Now, how is RuBP concentration effected?

RuBP concentration increases? --> if so, how can they all increase? then there is a gain of carbon, is there not?

RuBP concentration decreases? --> this is what was suggested at college, but is this correct? An explanation was not given.

Please explain this to me it has been annoying me for months now.

All the books on the topic seem to avoid answering this.
And it can't be the concentration of all TP, GP, and RuBP all stay the same, can it? Because TP concentration must increase as this is the product of the Calvin Cycle, to use to make glucose/etc.

Nicht das, was Sie suchen? Versuchen Sie&hellip

Bump - need an answer if anyone knows it please

So if you increase the temperature, the rate of photosynthesis increases because Rubisco, RuBP and CO2 move more and there is more likely to be successful collisions between the active site of Rubisco, the RuBP, and the CO2. So this means that the concentration of GP increases. Since there's more GP, there's more GP to be converted into TP, so the concentration of TP increases. Then because there's more TP, the concentration of RuBP increases, but you could say the concentration of RuBP would also decrease because it was being converted into GP more quickly.

I get what you mean! It's confusing. perhaps the concentrations stay the same, but the Calvin cycle just speeds up? Have you tried asking your teacher? I'd quite like to know the answer now too!

(Originalpost von supergrace)
Hallo,

So if you increase the temperature, the rate of photosynthesis increases because Rubisco, RuBP and CO2 move more and there is more likely to be successful collisions between the active site of Rubisco, the RuBP, and the CO2. So this means that the concentration of GP increases. Since there's more GP, there's more GP to be converted into TP, so the concentration of TP increases. Then because there's more TP, the concentration of RuBP increases, but you could say the concentration of RuBP would also decrease because it was being converted into GP more quickly.

I get what you mean! It's confusing. perhaps the concentrations stay the same, but the Calvin cycle just speeds up? Have you tried asking your teacher? I'd quite like to know the answer now too!

Hey, thanks for your reply!

Yes we actually did it in class, and she said RuBP concentration would decrease, but I asked why and she couldn't properly explain it haha, and this also conflicts with one of my textbooks, and then websites on the Internet all conflict with each other! So it really is very confusing :-(

I had this theory on why RuBP would decrease but I'm not so sure.

RuBP + CO2 ---> GP
Occurs faster than TP is combined to regenerate RUBP, because
TP --> RuBP occurs over multiple steps, hence although all the steps would increase in rate, RuBP concentration would actually decrease from what it was previously?

Let me know what you think and if you have any other ideas on what happens.


Temperature response of photosynthesis in C3, C4, and CAM plants: temperature acclimation and temperature adaptation

Most plants show considerable capacity to adjust their photosynthetic characteristics to their growth temperatures (temperature acclimation). The most typical case is a shift in the optimum temperature for photosynthesis, which can maximize the photosynthetic rate at the growth temperature. These plastic adjustments can allow plants to photosynthesize more efficiently at their new growth temperatures. In this review article, we summarize the basic differences in photosynthetic reactions in C3, C4, and CAM plants. We review the current understanding of the temperature responses of C3, C4, and CAM photosynthesis, and then discuss the underlying physiological and biochemical mechanisms for temperature acclimation of photosynthesis in each photosynthetic type. Finally, we use the published data to evaluate the extent of photosynthetic temperature acclimation in higher plants, and analyze which plant groups (i.e., photosynthetic types and functional types) have a greater inherent ability for photosynthetic acclimation to temperature than others, since there have been reported interspecific variations in this ability. We found that the inherent ability for temperature acclimation of photosynthesis was different: (1) among C3, C4, and CAM species and (2) among functional types within C3 Pflanzen. C3 plants generally had a greater ability for temperature acclimation of photosynthesis across a broad temperature range, CAM plants acclimated day and night photosynthetic process differentially to temperature, and C4 plants was adapted to warm environments. Moreover, within C3 species, evergreen woody plants and perennial herbaceous plants showed greater temperature homeostasis of photosynthesis (i.e., the photosynthetic rate at high-growth temperature divided by that at low-growth temperature was close to 1.0) than deciduous woody plants and annual herbaceous plants, indicating that photosynthetic acclimation would be particularly important in perennial, long-lived species that would experience a rise in growing season temperatures over their lifespan. Interestingly, across growth temperatures, the extent of temperature homeostasis of photosynthesis was maintained irrespective of the extent of the change in the optimum temperature for photosynthesis (T opt), indicating that some plants achieve greater photosynthesis at the growth temperature by shifting T opt, whereas others can also achieve greater photosynthesis at the growth temperature by changing the shape of the photosynthesis–temperature curve without shifting T opt. It is considered that these differences in the inherent stability of temperature acclimation of photosynthesis would be reflected by differences in the limiting steps of photosynthetic rate.

Dies ist eine Vorschau von Abonnementinhalten, auf die Sie über Ihre Institution zugreifen können.


Schau das Video: Photosynthesis: Comparing C3, C4 and CAM (September 2022).