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Photosynthese

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Einführung

Stoffwechsel: Photosynthese
Abb. 1: Prozesse in einem Baum, bei der Photosynthese.
Stoffwechsel: Photosynthese
Abb. 1: Prozesse in einem Baum, bei der Photosynthese.
Immer, wenn du richtig außer Atem bist, merkst du wie wichtig sie ist: Die Luft! Genauer der Sauerstoff. Er ist lebensnotwendig für alle Lebewesen. Dabei ist sein Vorhandensein nicht selbstverständlich. Dass wir einfach mal durchatmen können, verdanken wir einem Prozess, der sich Photosynthese nennt.

Mit der Photosynthese gewinnen viele Lebewesen (Pflanzen, Algen und einige Bakterien) ihre Energie und ihre Stoffe für ihren Stoffwechsel. Dabei benutzen sie die Energie des Sonnenlichts und wandeln diese in Traubenzucker und Sauerstoff um. Das Wort "Photosynthese" stammt aus dem Griechischen. "Photos" steht für "Licht", "synthesis" kann in etwa mit "Zusammensetzung" übersetzt werden.

Damit die Reaktion der Photosynthese ablaufen kann, müssen zunächst die Ausgangsstoffe der Reaktion bereit gestellt werden:

  • Wasser (H$_2$O)
  • Kohlenstoffdioxid (CO$_2$)
  • Licht
Das Wasser nehmen die Pflanzen über ihre Wurzeln aus dem Boden auf. Von den Wurzeln aus wird das Wasser durch die Sprossachse in die Blätter geleitet, denn dort läuft der Prozess der Photosynthese ab. In den Blättern befinden sich Spaltöffnungen (=Stomata), durch welche das nötige Kohlenstoffdioxid aufgenommen wird. Die nötige Energie für den Ablauf der Reaktion liefert die Sonne.

Ablauf der Photosynthese

Die zusammengefasste, allgemeine chemische Reaktionsgleichung der Photosynthese lautet wie folgt:

$6 \text{CO}_2 + 12 \text{H}_2O \xrightarrow{Lichtenergie}\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2 + 6 \text{H}_2\text{O}$
$6 \text{CO}_2 + 12 \text{H}_2O \xrightarrow{Licht}\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2 + 6 \text{H}_2\text{O}$

Da auf beiden Seiten der Gleichung 6 Wassermoleküle stehen, kann man sie, wie in einer mathematischen Gleichung, herauskürzen, um die vereinfachte Form der Photosynthesegleichung zu erhalten:

$6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{Lichtenergie}\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$
$6 \text{CO}_2 + 6 \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{Licht}\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6 \text{O}_2$

In Worten: Kohlenstoffdioxid gewinnt die Pflanze in der Regel aus der Luft, Wasser zieht sie aus dem Boden. Die 6 Kohlenstoffdioxidmoleküle werden zusammen mit 12 Wassermolekülen durch die Energie, die aus dem Licht gewonnen wird, in ein Traubenzucker-Molekül (= Glucose-Molekül, $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6$) und 6 Sauerstoff-Moleküle umgewandelt. Diese Reaktion läuft sehr oft in der Pflanze ab. Die vielen Traubenzuckermoleküle, die dabei gebildet werden, verwendet die Pflanze zum Stoffaufbau und für ihren Energiehaushalt. Die Sauerstoffmoleküle werden wieder an die Umgebung abgegeben.

Stoffwechsel: Photosynthese
Abb. 2: Schematische Darstellung der Photosynthese in einem Chloroplast.
Stoffwechsel: Photosynthese
Abb. 2: Schematische Darstellung der Photosynthese in einem Chloroplast.

Die Reaktion der Photosynthese läuft in den Chloroplasten ab (Abbildung 2). In ihnen wird die Energie der Sonne in Traubenzucker umgewandelt. So speichert die Pflanze Energie langfristig in Form von Stärke (Traubenzucker ist Bestandteil der Stärke).
Der für uns so überlebenswichtige Sauerstoff, ist dabei für die Pflanze einfach nur ein „Abfallprodukt“.

Bildnachweise [nach oben]
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© 2015 – SchulLV.
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