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Produktion von Farbstoffen in Deutschland 2007[27] Substanzklasse Jahresproduktion in Tonnen Umsatz in Millionen Euro Dispersionsfarbstoffe3 91131,0 Säure-

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1 Produktion von Farbstoffen in Deutschland 2007[27] Substanzklasse Jahresproduktion in Tonnen Umsatz in Millionen Euro Dispersionsfarbstoffe ,0 Säure- und Beizenfarbstoffe ,0 Basische Farbstoffe ,3 Direktfarbstoffe ,3 Andere Küpenfarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, organische Pigmente ,6 Optische Aufheller ,3 Produktion von Farbstoffen in Deutschland 2007

2 Procionbrilliantorange GS AnthrachinonIndanthren: gelbAlizarin: rot Kongorot Indigo

3 Lycopen (Tomate) Astaxanthin (Alge Haematococcus pluvialis)

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5 Molekül:ß-CarotinSpirilloxanthinIsorenieratin I Konjugation:11 C=C13C=C15 C=C absorbierte Farben:blaugelb-grünrot sichtbare Restfarben :gelb-orangepurpurngrün Vorkommen:Algen, PflanzenPurpurbakteriengrüne Bakterien Carotinoide mit ausgedehnterem delokalisierten Elektronensystem haben enger beieinander liegende Energieniveaus. Sie absorbieren Licht längerer Wellenlänge. Auf diese Weise gehen grüne und Purpurbakterien der direkten Konkurrenz untereinander und mit Algen aus dem Wege.

6 Carotinoide mit ausgedehnterem delokalisierten Elektronensystem haben enger beieinander liegende Energieniveaus. Sie absorbieren Licht längerer Wellenlänge. Auf diese Weise gehen grüne und Purpurbakterien der direkten Konkurrenz untereinander und mit Algen aus dem Wege

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8 NameC 3 -RestC 7 -RestC 8 -RestC 17 -RestC BindungSummenformel Chlorophyll a-CH=CH 2 -CH 3 -CH 2 CH 3 -CH 2 CH 2 COO-Phytyl *)Phytyl EinfachbindungC 55 H 72 O 5 N 4 Mg Chlorophyll b-CH=CH 2 -CHO-CH 2 CH 3 -CH 2 CH 2 COO-PhytylEinfachbindungC 55 H 70 O 6 N 4 Mg Chlorophyll c 1 -CH=CH 2 -CH 3 -CH 2 CH 3 -CH=CHCOOHDoppelbindungC 35 H 30 O 5 N 4 Mg Chlorophyll c 2 -CH=CH 2 -CH 3 -CH=CH 2 -CH=CHCOOHDoppelbindungC 35 H 28 O 5 N 4 Mg Chlorophyll d-CHO-CH 3 -CH 2 CH 3 -CH 2 CH 2 COO-PhytylEinfachbindungC 54 H 70 O 6 N 4 Mg Chemische Struktur von oxygenen Phototrophen Phorphyrin-Gerüst Phorphyrin-Metallkation-Komplex *) Phytol ist ein Diterpen-Alkohol. Es existiert das cis- und das trans-Isomer des Phytols. Als alkoholische Komponente kommt es verestert im Chlorophyll vor. Phytol besitzt einen leicht blumigen Geruch und wird auch als Duftstoff verwendet. Bei Raumtemperatur liegt Phytol als durchsichtige bis leicht gelbliche Flüssigkeit vor. Es wird für die Synthese von Vitamin E und Vitamin K benötigt. Phytol (2E,7R,11R)-3,7,11,15-Tetramethyl- 2-hexadecen-1-ol

9 NameR 1 -RestR 2 -RestR 3 -RestR 4 -RestR 5 -RestR 6 -Rest R 7 - Rest Bchl a–CO–CH 3 –CH 3 a –CH 2 CH 3 –CH 3 –CO–O–CH 3 –Phytyl–H Bchl b–CO–CH 3 –CH 3 a =CH–CH 3 –CH 3 –CO–O–CH 3 –Phytyl–H Bchl c–CHOH–CH 3 –CH 3 –C 2 H 5 b –C 3 H 7 –C 4 H 9 –CH 3 –C 2 H 5 –H–Farnesyl–CH 3 Bchl c s –CHOH–CH 3 –CH 3 –C 2 H 5 –CH 3 –H–Stearylalkohol–CH 3 Bchl d–CHOH–CH 3 –CH 3 –C 2 H 5 b –C 3 H 7 –C 4 H 9 –CH 3 –C 2 H 5 –H–Farnesyl–H Bchl e–CHOH–CH 3 –CHO –C 2 H 5 b –C 3 H 7 –C 4 H 9 –C 2 H 5 –H–Farnesyl–CH 3 Bchl g–CH=CH 2 –CH 3 a –C 2 H 5 –CH 3 –CO–O–CH 3 –Farnesyl–H Chemische Struktur von anoxygenen Phototrophen: Bakteriochlorophylle (Bchl) Phorphyrin-Gerüst Phorphyrin-Metallkation-Komplex Metallkation = Mg 2+

10 Chloroplasten in Zellen des Laubmooses Plagiomnium affine Chloroplasts are organelles found in plant cells and other eukaryotic organisms that conduct photosynthesis. Chloroplasts capture light energy to conserve free energy in the form of ATP and reduce NADP + to NADPH through a complex set of processes called photosynthesis.

11 Absorptionsspektren von Chlorophyll a, - b und -Carotin Wellenlänge /nm

12 Abhängigkeit der mittleren Bindungsdissoziationsenergie von der Bindungslänge Bindungslänge d in Å ( m), Bindungsenthalpie ΔH in kJ/mol Halogene untereinandermit Wasserstoffmit Kohlenstoffmit Sauerstoffgleiches Element BindungΔHΔHd ΔHΔHd ΔHΔHd ΔHΔHd ΔHΔHd FF HH CC N=O607 HH ClCl HC C=C ON NN BrBr HO CC OP N=N II HN CH OF NN BrCl HP CO OCl OO BrF HS C=O OBr234 O=O BrI178 HF CN OI234PP ClF HCl C=N SS ClI HBr CN HI CP CS C=S CF CCl CBr CI

13 AbsorptionsmaximaEnergie pro Photon///pro Mol Photonen absorbiert k /nm m /s -1 E/eVE/JE/(kJ mol -1 ) blau-grün E E rot-orange E E c 0 =2.9979E+08m/sNADNicotinsäureamid-Adenin-Dinucleotid h =4.1357E-15eV s NADP + NADPH Nicotinsäureamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat oxidierte / reduzierte Form h =6.6261E-34J s N A =6.0221E+23mol -1 Redox-Reaktion Energiebilanz ox: H 2 O l 2 H + + 1/2 O e - red: 2 H + l H e - im Gleichgewicht: D G = 237 kJ mol -1 ca. 30 % der Strahlungsenergie werden für die Hydrolyse verbraucht. ox: H 2 O l 2 H + + 1/2 O e - Red: NADP H e - l NADPH + H + Einsatz: 694 kJ mol -1 Differenz: 457 kJ mol -1 Energiebilanz Photolyse

14 Elektronentransportkette: Jedes Photosystem (PS1, PS2) erhöht das Energieniveau eines Elektrons mittels jeweils eines Photons Ladungstrennung vergleichbar mit Elektrolyse! Oxidation: H 2 O 1/2 O H e - Reduktion: NADP + + 2H e - NADPH + H +

15 Photosystem II

16 Photosystem II (of cyanobacteria and green plants) is composed of 20 subunits as well as other accessory light harvesting proteins. Each photosystem II contains at least 99 cofactors - 35 chlorophyll a, 12 beta- carotene, two pheophytin, three plastoquinone, two heme, bicarbonate, 25 lipid and seven n-dodecyl-beta-D- maltoside detergent molecules, the six components of the Mn 4 Ca cluster (including chloride ion), and one Fe 2+ and two putative Ca 2+ ion per monomer.

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