Abitur NRW Biologie 2025 · GK · Weißklee

Stoffwechsel beim Weißklee

Der Weißklee ( Trifolium repens) ist eine in Europa, Nordafrika, Südwest- und Zentralasien weit verbreitete Pflanze, die wie alle Lebewesen von abiotischen Faktoren in Wachstum und Entwicklung beeinflusst wird.

Material 1: Der Calvin-Zyklus

In folgender Abbildung (Abb. 1) sind wesentliche Vorgänge bei der Sekundärreaktion der Fotosynthese, dem sogenannten Calvin-Zyklus, modellhaft dargestellt.

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Beschreiben Sie die Phasen des Calvin-Zyklus (M 1). Erläutern Sie den stofflichen und energetischen Zusammenhang zwischen Primär- und Sekundärreaktion der Fotosynthese. [9 BE]

Material 2: Fotosyntheserate des Weißklees in Abhängigkeit von der Lichtintensität

Mit Weißkleepflanzen wurden Versuche zur Ermittlung der Fotosyntheserate bei verschiedenen Lichtintensitäten durchgeführt. Der Kohlenstoffdioxidgehalt der Umgebung lag während der Messungen konstant bei 410 ppm und die Umgebungstemperatur bei 23 °C. Die Ergebnisse sind in Abbildung 2 dargestellt.

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Interpretieren Sie das dargestellte Diagramm (M 2). [6 BE]

Stoffwechsel beim Weißklee

Der Weißklee ( Trifolium repens) ist eine in Europa, Nordafrika, Südwest- und Zentralasien weit verbreitete Pflanze, die wie alle Lebewesen von abiotischen Faktoren in Wachstum und Entwicklung beeinflusst wird.

Material 3: Bildung von Cyanid-Ionen bei der cyanogenen Form des Weißklees

Vom Weißklee sind eine giftige und eine ungiftige Form bekannt. Bei der giftigen cyanogenen Form ist ein ungiftiges Glykosid innerhalb der Vakuole eingelagert, welches erst bei Verletzung der Zellen durch Frost oder Fressfeinde (z. B. Schnecken) u. a. zu giftigen Cyanid-Ionen umgewandelt wird (Abb. 3).

Cyanid-Ionen blockieren die Cytochrom-c-Oxidase. Diese ist ein zentraler Bestandteil der Atmungskette der Zelle, die in der inneren Mitochondrienmembran lokalisiert ist. Das Vorhandensein von Cyanid-Ionen macht die Blätter bitter und ungenießbar. Die Wirkung der Cyanid-Ionen ist von der aufgenommenen Menge abhängig. Bei geringen Mengen zeigen Tiere und Pflanzen nur geringe Vergiftungserscheinungen.

(in Anlehnung an: Ballhorn, 2007)

3 Beschreiben Sie den Stoffwechselweg zur Bildung der Cyanid-Ionen (M 3). Erläutern Sie die Funktion der eingelagerten ungiftigen Glykoside für den Weißklee und in diesem Zusammenhang die Bedeutung der Kompartimentierung (M 3).

[9 BE]

Stoffwechsel beim Weißklee

Der Weißklee ( Trifolium repens) ist eine in Europa, Nordafrika, Südwest- und Zentralasien weit verbreitete Pflanze, die wie alle Lebewesen von abiotischen Faktoren in Wachstum und Entwicklung beeinflusst wird.

Material 4: Verbreitung der cyanogenen und nicht-cyanogenen Form des Weißklees in Europa

Bereits Mitte des 20. Jahrhunderts wurde die Verbreitung der Weißklee-Formen in Europa untersucht. Neben der unterschiedlichen Verteilung der beiden Formen in den untersuchten Gebieten wurden auch die dort auftretenden Durchschnittstemperaturen im Januar ermittelt. In Nord- und Osteuropa liegen die Durchschnittstemperaturen im Januar z. T. deutlich unter 0 °C und es kommt regelmäßig zu starken Frösten. In West- und Südeuropa liegen die Durchschnittstemperaturen im Januar über 0 °C. Die cyanogene Form des Weißklees ist in West- und Südeuropa stärker verbreitet als die nicht-cyanogene Form. In Nord- und Osteuropa findet man vorwiegend die nicht-cyanogene Form des Weißklees.

(in Anlehnung an: Rempt, Gierus, 2018, S. 206 -208)

4 Erklären Sie das unterschiedlich häufige Vorkommen der beiden Weißkleeformen in den verschiedenen Verbreitungsgebieten (M 3, M 4).

[6 BE]