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Fotosynthese: Ablauf, Formel und Stärkenachweis
Bei der Fotosynthese stellen grüne Pflanzen mithilfe von Licht aus Wasser und Kohlenstoffdioxid energiereiche Glucose her. Dabei entsteht Sauerstoff. Der Vorgang läuft in den Chloroplasten ab und bildet eine wichtige Grundlage für Biomasse und Nahrungsketten.
Hake ab, was du schon kannst — und komm am Ende hierher zurück!
Welche Stoffe werden umgewandelt?
Eine Pflanze benötigt für die Fotosynthese Wasser, Kohlenstoffdioxid und Lichtenergie. Sie bildet daraus Glucose und Sauerstoff.
Glucose
Glucose, auch Traubenzucker genannt, ist ein energiereicher Stoff. Die Pflanze nutzt sie unter anderem für Wachstum und kann sie in Form von Stärke speichern.
Die Wortgleichung lautet:
Wasser + Kohlenstoffdioxid + Lichtenergie → Glucose + Sauerstoff
Lichtenergie ist kein Stoff, der in der Glucose steckt. Sie liefert die Energie für die Stoffumwandlung.
Die ausgeglichene Formelgleichung lautet:
$$6\,CO_2 + 6\,H_2O \xrightarrow{\text{Lichtenergie}} C_6H_{12}O_6 + 6\,O_2$$
Die Zahlen vor den Formeln sorgen dafür, dass auf beiden Seiten gleich viele Atome jedes Elements stehen: 6 Kohlenstoffatome, 12 Wasserstoffatome und 18 Sauerstoffatome.
Aus energiearmen Ausgangsstoffen entsteht mit Lichtenergie energiereiche Glucose. Für die Pflanze ist Glucose das zentrale Produkt; Sauerstoff wird freigesetzt.
Wo findet Fotosynthese statt?
Die Fotosynthese findet in grünen Pflanzenzellen in den Chloroplasten statt. Das sind Zellbestandteile, die den grünen Farbstoff Chlorophyll enthalten.
Chlorophyll
Chlorophyll ist ein grüner Farbstoff in den Chloroplasten. Es nimmt Licht auf und ermöglicht so die Nutzung der Lichtenergie für die Fotosynthese.
Ein Blatt erscheint grün, weil seine Zellen viele chlorophyllhaltige Chloroplasten besitzen. Nicht das gesamte Blatt und nicht die Wurzel sind deshalb automatisch gleich gut für die Fotosynthese geeignet.
Ein grüner, belichteter Blattbereich besitzt Chlorophyll und erhält Licht. Sind außerdem Wasser und Kohlenstoffdioxid verfügbar, kann dort Fotosynthese stattfinden. Ein abgedeckter Bereich erhält dagegen kein Licht und kann während dieser Zeit keine neue Glucose durch Fotosynthese bilden.
Wähle in jeder Lücke die passende Form und prüfe anschließend deine Antworten.
Die Fotosynthese findet in den statt. Dort nimmt Licht auf. Aus Wasser und entsteht unter anderem Glucose, die als gespeichert werden kann.
Wie gelangen die Stoffe zum Reaktionsort?
Wasser und Kohlenstoffdioxid erreichen das Blatt auf unterschiedlichen Wegen:
- Wurzelhaarzellen nehmen Wasser aus dem Boden auf.
- Das Xylem, ein pflanzliches Leitgewebe, transportiert Wasser zu den Blättern.
- Kohlenstoffdioxid gelangt aus der Luft durch Stomata in das Blatt.
- Stomata sind regulierbare Blattöffnungen, über die auch Sauerstoff nach außen gelangen kann.
- Die gebildeten Zucker können über Leitbündel in andere Pflanzenteile transportiert werden.
Stomata
Stomata sind kleine, regulierbare Öffnungen in der Blattoberfläche. Durch sie findet der Gasaustausch mit der Umgebung statt.
Wie weist man Fotosynthese nach?
Glucose lässt sich im beschriebenen Schulversuch indirekt über ihre Speicherform Stärke nachweisen. Ein positiver Stärkenachweis zeigt eine Schwarzblaufärbung.
Ein teilweise abgedecktes grünes Blatt wird belichtet. Anschließend führt man an einem zuvor belichteten und an einem zuvor abgedeckten Bereich einen Stärkenachweis durch.
- Der grüne, belichtete Bereich färbt sich schwarzblau: Dort wurde Glucose gebildet und als Stärke gespeichert.
- Der abgedeckte Bereich zeigt diese Färbung nicht: Ohne Licht wurde dort keine entsprechende neue Stärke aufgebaut.
Der Vergleich der beiden Bereiche ist wichtig. Beide stammen vom selben Blatt; der entscheidende Unterschied ist die Belichtung.
Der Nachweis zeigt Stärke und nicht das Licht selbst. Die Schlusskette lautet: Licht ermöglicht Fotosynthese → dabei entsteht Glucose → Glucose kann als Stärke gespeichert werden → Stärke verursacht den positiven Nachweis.
Warum ist Fotosynthese so wichtig?
Fotosynthese baut Biomasse auf. Damit sind energiereiche Stoffe gemeint, aus denen Pflanzen wachsen und weitere pflanzliche Stoffe bilden können.
Pflanzen stehen als Produzenten am Anfang vieler Nahrungsketten. Pflanzenfresser übernehmen die gespeicherte chemische Energie durch ihre Nahrung. Fleischfresser erhalten sie indirekt über andere Tiere.
Eine mögliche Nahrungskette lautet:
Pflanze → Heuschrecke → Maulwurf → Wiesel → Fuchs
Die Fotosynthese stellt außerdem Sauerstoff bereit. Bei der Zellatmung nutzen Pflanzen, Tiere und Menschen Glucose und Sauerstoff zur Energiegewinnung. Dabei entsteht wieder Kohlenstoffdioxid.
Fotosynthese baut energiereiche Stoffe auf. Zellatmung nutzt solche Stoffe zur Energiegewinnung. Die beiden Vorgänge haben unterschiedliche Aufgaben und sind nicht einfach derselbe Prozess in umgekehrter Tageszeit.
Karteikasten
Überlege zuerst selbst und drehe die Karte anschließend zum Prüfen um.
Alles auf einen Blick
- Fotosynthese
- Voraussetzungen: Wasser, Kohlenstoffdioxid und Licht
- Ort: Chloroplasten mit Chlorophyll
- Produkte: Glucose und Sauerstoff
- Speicherung: Glucose wird zu Stärke
- Transport: Xylem, Stomata und Leitbündel
- Nachweis: Schwarzblaufärbung zeigt Stärke
- Bedeutung: Biomasse, Nahrungsketten und Sauerstoff
Abschluss-Check
Prüfe zum Schluss deine Erklärung: Kannst du den Weg von Wasser und Kohlenstoffdioxid bis zur gespeicherten Stärke beschreiben und anschließend begründen, warum davon auch ein Pflanzenfresser abhängt? Dann hast du Stoffumwandlung, Nachweis und ökologische Bedeutung miteinander verbunden.