Aufgabe 3.2 – Petersilie

Die Petersilie Petroselinum crispum gehört in ganz Europa zu den meist genutzten Küchenkräutern. Ursprünglich stammt sie aus Nordafrika und Vorderasien. Formula: 2023 wurde die Pflanze vom Botanischen Garten in Hamburg Wandsbek zur Giftpflanze des Jahres erklärt.

Fertige eine beschriftete schematische Zeichnung vom Zellorganell der Fotosynthese an.

Erläutere anhand von zwei Merkmalen dieses Zellorganells den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion.

9 BE

2.1

Erkläre das Prinzip der Chromatografie (Material 1).

4 BE

2.2

Leite mithilfe der experimentell ermittelten $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ -Werte die Blattfarbstoffe der Petersilie ab (Material 1).

Fertige ein Kurzprotokoll an.

Sollte dir die Durchführung nicht gelingen, so kannst du bei der Aufsicht führenden Fachlehrkraft Ersatzergebnisse anfordern. In diesem Fall werden 6 BE nicht erteilt.

16 BE

2.3

Beschreibe die Funktionsweise der Fotosysteme I und II.

4 BE

Erläutere die antidepressive Wirkungsweise von Myristicin als MAO-Hemmer (Material 2).

7 BE

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Material 1: Chromatografie der Blattfarbstoffe

Folgende Geräte und Materialien stehen Ihnen zur Verfügung:

Geräte:

Reibschale mit Pistill, Schere, Glaskapillaren, Lineal, Becherglas $Formula: 300\;\mathrm{mL}$ $Formula: 300\;\mathrm{mL}$ mit Petrischale zur Abdeckung als Chromatografiekammer, DC-Platte, Uhr, Messzylinder ( $Formula: 10\;\mathrm{mL}$ $Formula: 10\;\mathrm{mL}$ ), Spatel, Uhrglasschale, weicher Bleistift

Chemikalien:

Brennspiritus, Laufmittel

Materialien:

Laubblätter der Petersilie, Quarzsand

Durchführung:

Verreibe in der Reibschale zwei fein zerschnittene Blätter der Petersilie gründlich mit einer Spatelspitze Quarzsand unter Zugabe von $Formula: 10\;\mathrm{mL}$ $Formula: 10\;\mathrm{mL}$ Brennspiritus.
Gieße vorsichtig den Flüssigkeitsüberstand auf eine Uhrglasschale.
Markiere $Formula: 1{,}5\;\mathrm{cm}$ $Formula: 1{,}5\;\mathrm{cm}$ vom unteren Rand den Startpunkt auf der DC-Folie mit einem weichen Bleistift.
Trage die gewonnene Flüssigkeit mit Hilfe einer Kapillare auf Höhe des Startpunktes auf die DC-Platte als schmalen Streifen auf.
Wiederhole das Auftragen nach einer kurzen Trocknungszeit noch drei- bis viermal.
Fülle das Laufmittel etwa $Formula: 1\;\mathrm{cm}$ $Formula: 1\;\mathrm{cm}$ hoch in die Chromatografiekammer und stelle die DC-Platte hinein. Achte dabei darauf, dass sich der Flüssigkeitsspiegel des Laufmittels unterhalb des Farbstoffstreifens (Startpunkt) befindet. Decke das Gefäß ab.
Entnimm die DC-Platte nach $Formula: 10\;\mathrm{Minuten}$ $Formula: 10\;\mathrm{Minuten}$ beziehungsweise wenn das Fließmittel fast die Oberkante der DC-Platte erreicht hat (Endpunkt). Markiere sofort mit dem weichen Bleistift den Endpunkt.

Ermittlung der Blattfarbstoffe:

Zur Ermittlung der Blattfarbstoffe dient die Berechnung des $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ -Wertes ( $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ : Retentionsfaktor). Dieser berechnet sich jeweils aus dem Quotienten der zurückgelegten Strecke jedes Farbstoffs vom Startpunkt bis zur Beendigung der Chromatografie und der Gesamtstrecke vom Startpunkt bis zum Endpunkt (Abb. 1).

Schematische Darstellung einer DC-Platte mit Startpunkt, Endpunkt, Farbstoffbanden und Rf-Formel.

Abbildung 1: Ermittlung der $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ -Werte

Tab. 1: $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ -Werte ausgewählter Blattfarbstoffe

Farbstoffe	Farbe	beispielhafte $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ -Werte
Xanthophylle	gelb
Chlorophyll b	hellgrün
Chlorophyll a	dunkelgrün
β-Carotin	gelb-orange

Hinweis: Die $Formula: R_{\mathrm{f}}$ $Formula: R_{\mathrm{f}}$ -Werte können bei Versuchen deutlich variieren. Die Reihenfolge bleibt erhalten.

Material 2: Inhaltsstoffe der Petersilie

Der besondere Geschmack der Petersilie ist auf ätherische Öle zurückzuführen. Dabei handelt es sich um eine Mischung verschiedener Verbindungen wie z. B. Myristicin, Limonen und Apiol.

Myristicin hat eine schwache antidepressive Wirkung, da es als Monoaminoxidase-Hemmer (MAO-Hemmer) wirkt. Monoaminoxidasen sind Enzyme, die Transmitter abbauen. In der Volksheilkunde wird Myristicin deshalb unter anderem zur Behandlung von Angstzuständen verwendet.

Es wird angenommen, dass bei Menschen mit Depressionen häufig eine verringerte Produktion und Ausschüttung von Serotonin auftritt. Dies kann zu einer Beeinträchtigung der Stimmung und zur Entstehung depressiver Symptome führen.

Schematische Darstellung des Serotoninabbaus ohne und mit MAO-Hemmer.

Abbildung 2: Vermuteter Wirkmechanismus eines MAO-Hemmers an einer (neuro-neuronalen) Synapse

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schematisches Zeichnen

Beschriften:

äußere und innere Membran, DNA
Stroma, Stromathylakoide, Granathylakoide,
Ribosomen, Assimilationsstärke

Erläutern:

Oberflächenvergrößerung: auf den gefalteten Thylakoidmembranen kann mehr fotosynthetisch aktiver Farbstoff untergebracht werden als auf einer glatten Membran
Kompartimentierung: Schaffung von Reaktionsräumen für den gleichzeitigen Ablauf verschiedener Teilreaktionen

2.1

Erklären:

die Chromatografie ist ein Trennverfahren für Stoffgemische
sie beruht auf der unterschiedlichen Haftfähigkeit von Stoffen eines Stoffgemisches an einer stationären Phase
das Stoffgemisch bewegt sich in einer mobilen Phase entlang der stationären Phase
die einzelnen Stoffe des Gemischs bewegen sich abhängig von ihrer Haftfähigkeit mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, so werden die Komponenten voneinander getrennt

2.2

Durchführen des Experiments:

planvolles Experimentieren unter Einhaltung des Arbeitsschutzes

Hinweis: Bei Anforderung der Ersatzergebnisse werden 6 BE nicht erteilt.

Anfertigen eines Kurzprotokolls:

Aufgabenstellung

Beobachtung:

Der Abstand vom Startpunkt zum Endpunkt beträgt z. B. $Formula: 2{,}5\;\mathrm{cm}$ $Formula: 2{,}5\;\mathrm{cm}$ .

Bande (von oben nach unten)	Farbe	zurückgelegte Strecke vom Startpunkt
	gelb-orange	$Formula: 2{,}3\;\mathrm{cm}$ $Formula: 2{,}3\;\mathrm{cm}$
	dunkelgrün	$Formula: 1{,}6\;\mathrm{cm}$ $Formula: 1{,}6\;\mathrm{cm}$
	hellgrün	$Formula: 1{,}4\;\mathrm{cm}$ $Formula: 1{,}4\;\mathrm{cm}$
	gelb	$Formula: 1{,}2\;\mathrm{cm}$ $Formula: 1{,}2\;\mathrm{cm}$

Auswertung:

Auf Grundlage der Referenzwerte, der Farben und der Hinweise, dass es Abweichungen geben kann, werden folgende Farbstoffe abgeleitet:

Bande (von oben nach unten)	$Formula: \boldsymbol{R}_{\boldsymbol{\mathrm{f}}}$ $Formula: \boldsymbol{R}_{\boldsymbol{\mathrm{f}}}$ – Werte	abgeleiteter Farbstoff
		β-Carotin
		Chlorophyll a
		Chlorophyll b
		Xanthophylle

2.3

Beschreiben:

FS II absorbiert Licht der Wellenlänge $Formula: 680\;\mathrm{nm}$ $Formula: 680\;\mathrm{nm}$
damit werden Elektronen angeregt und in eine Elektronentransportkette überführt
zur Aufrechterhaltung der Funktionsweise des Fotosystems II Fotolyse des Wassers
FS I absorbiert Licht der Wellenlänge $Formula: 700\;\mathrm{nm}$ $Formula: 700\;\mathrm{nm}$ , angeregte Elektronen werden auf $Formula: \ce{NADP+}$ $Formula: \ce{NADP+}$ übertragen

Erläutern:

Serotonin wirkt als Transmitter an neuro-neuronalen Synapsen
eine verringerte Ausschüttung kann zur Entstehung depressiver Symptome führen
Myristicin blockiert Monoaminoxidase
Serotonin wird nach der Wiederaufnahme in die Präsynapse nicht durch MAO abgebaut
die Konzentration von Serotonin in der Präsynapse ist somit höher als ohne MAO-Hemmer
bei einer eintreffenden Erregung wird mehr Serotonin in den synaptischen Spalt abgegeben
mehr Serotonin-Rezeptoren werden besetzt, mehr PSP, Verringerung depressiver Symptome

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