Prüfe das vorliegende Weizenprodukt auf das Vorhandensein von Stärke. Fordere dazu die notwendigen Materialien an, führe das Experiment durch und fertige ein Protokoll an.

Werte die Materialien 1 und 2 aus. Analysiere die dargestellten Untersuchungsergebnisse zum Enzym RuBisCO hinsichtlich ihrer möglichen Auswirkungen auf den Weizenertrag.

Stärkenachweis Stärke in Lebensmitteln kann durch die Iod-Kaliumiodid-Lösung (=Lugolsche Lösung) nachgewiesen werden. Daher sollte diese Substanz angefordert werden. Je nach Beschaffenheit des Weizenproduktes sollten weitere Materialien angefordert werden, die eine Zerkleinerung des Produktes ermöglichen. Es wird außerdem ein Gefäß benötigt, in dem der Versuch durchgeführt werden kann. Versuchsprotokoll

• Durchführung: Das vorliegende Weizenprodukt wird zerkleinert, und in ein geeignetes Gefäß (zum Beispiel Petrischale) gegeben. Es werden einige Tropfen der Iod-Kaliumiodid-Lösung auf das Produkt gegeben.
• Erwartete Beobachtung: Nach Zugabe der Lösung tritt eine blau-violett Färbung des Weizenproduktes ein.
• Interpretation: Eine Verfärbung des Weizenproduktes ist ein Hinweis auf die Anwesenheit von Stärke. Die Verfärbung beruht auf einer chemischen Reaktion der beiden Substanzen.

Hinweis: Die aufgeführten Ergebnisse und deren Interpretation sind Erwartungswerte. Je nach Versuchsdurchführung und Versuchsparametern können diese von der Erwartungshaltung abweichen.

Auswertung der Materialien Das Enzym RuBisCO kann sowohl CO₂ als auch O₂ binden. Geht CO₂ als Substrat in den Calvin-Zyklus ein, wird es mit 6 Ribulose-1,5-bisphosphat verbunden. Es entstehen 12 C₃-Körper PGS. Es erfolgt eine Umwandlung in 12 PGA. Von dem entstehenden PGA werden 2 Moleküle in Glucose umgewandelt, und die restlichen 10 regenerieren zu 6 Ribulose-1,5-bisphosphat. Die Reaktion mit Sauerstoff wird Fotorespiration genannt. Dabei werden 6 O₂ mit 6 Ribulose-1,5-bisphosphat zu 6 PGS und 6 Phosphoglycolat verbunden. Letzteres reagiert wiederum zu 3 PGS und 3 CO₂. Insgesamt entstehen so 9 PGS die vollständig in PGA umgewandelt werden, welches zu 6 Ribulose 1,5-bisphosphat regeneriert. Bei der Fotorespiration wird Energie verschwendet, da Sauerstoff verbraucht wird, und CO₂ freigesetzt wird. In Material 2 ist der Quotient aus CO₂-Spezifität und O₂-Spezifität von RubisCO gegen die Temperatur aufgetragen. Ein hoher Wert des Quotienten bedeutet, dass vermehrt CO₂ als Substrat verwendet wird, und weniger O₂. Ist die O₂-Spezifität vergleichsweise erhöht, so ist wird der Quotient kleiner. Ein hoher Wert für den Quotienten ist daher mit einem effizient arbeitenden Enzym gleichzusetzen. Für die ideale Arbeit des Enzyms muss die Temperatur in einem engen Bereich von etwa 10 - 20 °C liegen. Zu kalte oder warme Temperaturen führen zu einer Erhöhung der O₂-Spezifität von RubisCO, und es kommt vermehrt zur Fotorespiration. Auswirkungen auf den Weizenertrag Aus Material 2 geht hervor, dass das Enzym RubisCO in Weizen bei extremen Temperaturen ineffizient arbeitet. In diesen Fällen gewinnt die Pflanze weniger Energie, und muss daher ihr Wachstum regulieren. Die Folge ist ein verringerter Weizenertrag, falls die Temperaturen sehr kalt oder warm sind.