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FOTOSYNTHESE
SCHUHBÖCK Felix William
Theodor Kramer GRG
13.6.2016
Inhaltsverzeichnis
1.0)
Die Fotosynthese ........................................................................................................... 2
1.1)
Die Lichtreaktion........................................................................................................ 3
1.2)
Die Dunkelreaktion .................................................................................................... 4
2.0)
Blattaufbau .................................................................................................................... 5
2.1)
Obere Epidermis: ....................................................................................................... 5
2.2)
Palisadengewebe: .................................................................................................... 5
2.3)
Schwammgewebe: .................................................................................................. 5
2.4)
Untere Epidermis: ....................................................................................................... 5
3.0)
Comics:........................................................................................................................... 6
4.0)
Rätsel .............................................................................................................................. 7
5.0) Versuche: ........................................................................................................................... 8
5.1) Versuch 1: ...................................................................................................................... 8
5.2) Versuch 2: ...................................................................................................................... 9
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1.0) Die Fotosynthese
Die Fotosynthese ist eine biochemische Reaktion, bei der Pflanzen Licht, Wasser und
Kohlenstoffdioxid nützen, um daraus Glucose aufzubauen und als Nebenprodukt
Sauerstoff abzugeben. Daher auch das Wort Fotosynthese, dass von den
griechischen Worten „phos“ (Licht), „syn“ (zusammen) und „thesis“ (setzen) stammt.
Einfach dargestellt beschreibt folgende chemische Summenformel die Fotosynthese:
6 CO2 + 6 H2O + Lichtenergie → C6H12O6 + 6 O2
Doch wie ist diese Formel genau zu erklären? Den Prozess der Fotosynthese unterteilt
man in zwei Prozesse: die Lichtreaktion, bei der Sonnenergie in chemische Energie
umgewandelt wird und die Dunkelreaktion, in der die energiereichen Substanzen
zusammengesetzt werden. Diese Arbeit wird näher auf dies eingehen.
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1.1) Die Lichtreaktion
1) Beim ersten Schritt der Leichtreaktion, auch als Primärreaktion bekannt,
werden zwei Elektronen eines Chlorophyll Moleküls durch die
Energieübertragung der Sonne (Photonen) auf ein höheres Energieniveau
gehoben.
2) Dem Chlorophyll Molekül fehlen somit zwei Elektronen, diese nimmt es von
einem Wasserstoffmolekül auf, um nicht weiterhin positiv zu bleiben. Das
Wasserstoffmolekül wird dabei in Wasserstoff-Ionen1 (H+) und molekularen
Sauerstoff gespalten. Der Sauerstoff wird somit als Nebenprodukt der
Fotosynthese von der Pflanze in die Atmosphäre abgegeben.
3) Sobald die Elektronen zurück in den Grundzustand fallen, wird dabei die
eingebrachte Energie der Photonen (aus dem ersten Schritt) frei, um
energiereiche Moleküle aufzubauen wie ATP.
4) Regen Photonen des Sonnenlichts ein weiteres Chlorophyll Molekül an, spricht
man von der 2.Energieübertragung. Hier werden zwei weitere Elektronen auf
ein höheres Energieniveau gehoben, allerdings wird die Elektronenlücke
diesmal von den Elektronen des ersten Vorgangs gefüllt.
5) Die beiden Elektronen der 2.Energieübertragung werden auf den
Wassersstoffüberträger NADP+ übertragen und bilden zusammen mit den
Wasserstoff-Ionen der ersten Energieübertragung das Molekül NADPH2+.
Dieses und das ATP ermöglichen den Umbau von CO2 zu Glucose bei der
Dunkelreaktion oder Sekundärreaktion, beziehungsweise dem Calvin-Zyklus.
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1.2) Die Dunkelreaktion
1) Die Kohlenstofffixierung ist der erste Schritt der Dunkelreaktion. Hier wird ein
CO2 Molekül an den Zucker Ribulose (mit 5 Kohlenstoff Atomen- C5-Körper)
angelagert. Dieser Prozess wird von dem häufigsten Enzym der Welt, dem
Enzym Rubisco, gesteuert. Der instabile C6 Körper zerfällt jedoch gleich wieder
in zwei C3 Moleküle.
2) Auf die zwei C3 Moleküle werden nun Phosphat Moleküle übertragen, diese
stammen von dem ATP. Daraus entstehen nun zwei Zuckerphosphate, die den
Zyklus verlassen und zusammen einen C6-Körper bilden. Für diese Reaktionen
oxidiert das NADPH2+ Molekül zu NADP. In weiterer Folge entsteht aus dem
Molekül mit 6 Kohlenstoff Atomen die Glucose.
3) Um den Kreislauf wieder zu schließen, muss der Ausgangszucker Ribulose
wieder hergestellt werden. Aus verbleibenden C3-Körpern werden mit ATP C4
und C7 Zwischenstufen gebildet. Schlussendlich entsteht wieder ein C5-Körper.
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2.0) Blattaufbau
2.1) Obere Epidermis:
Diese ist die oberste Blattschicht und mit der aufgelagerten
Wachsschicht, die Cuticula, die nur wenig Wasserdampf durchlässt,
verhindert sie einen zu hohen Wasserverlaust. Die Zellen dieser
Blattschicht liegen dicht aneinander und enthalten nur selten
Chloroplasten.
2.2) Palisadengewebe:
Hier findet man die länglichen Palisadenparenchymzellen, die
besonders viele Chloroplasten enthalten, um Fotosynthese zu
betreiben. Die Leitbündel, bestehend aus dem Xylem und Phloem, sind
ebenfalls im Palisadengewebe zu finden. Das Xylem transportiert
Wasser zu den Blättern, während das Phloem organische Substanzen in
der ganzen pflanze verteilt.
2.3) Schwammgewebe:
Im Schwammgewebe sind deutlich weniger Chlorplasten vorzufinden,
außerdem gibt es hier Interzellularräume, die Freiräume zwischen den
Zellen bilden. Diese dienen zum Transport und zur Durchlüftung von
Gasen (CO2, O2 und Wasserdampf).
2.4) Untere Epidermis:
Ähnlich wie bei der oberen Epidermis dient
die untere Epidermis als Schutz. Die
enthalten Spaltöffnungen, die Stomata
(siehe links), ermöglichen den Gasaustausch
von Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und
Wasserdampf.
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3.0) Comics:
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4.0) Rätsel
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5.0) Versuche:
5.1) Versuch 1:
Materialien:
- Teelicht
- Zylinder
- Stoppuhr
- kleiner Ast
Durchführung:
1) Man zündet die kleine Kerze an und stellt den Zylinder darüber. Hat man dies
gemacht, beginnt man sofort die Zeit zu stoppen.
2) Man zündet die kleine Kerze an, stellt diese neben einer
kleinen Pflanze oder einem kleinem abgebrochenem Ast eines
Baums, stellt den Zylinder über die Kerze und über die Pflanze
und beginnt sofort die Zeit zu stoppen.
Beobachtungen:
Die Kerze mir der gemeinsamen Pflanze brennt wesentlich
länger. (Um etwa 10 Sekunden länger.)
Schlussfolgerung:
Die Flamme der Kerze braucht Sauerstoff, um zu brennen. Der
kleine Ast oder die kleine Pflanze gibt Sauerstoff in die
Atmosphäre des Zylinders ab und somit brennt die Kerze hier
wesentlich länger.
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5.2) Versuch 2:
Wir wollen mit unserem Versuch herausfinden, welche Frequenz von Licht am besten
für das Wachstum von Kresse geeignet ist.
Materialien:
- 5 Gläser
- Seidenpapier in 5 verschiedenen Farben (rot, gelb, grün,
schwarz, blau)
- 5 Wattepads
- Kresse Samen
Durchführung:
Wir haben 5 Gläser mit verschieden farbigem Seidenpapier
abgeklebt und in die Gläser Kresse Samen auf Wattepads
gepflanzt. Anschließend haben wir die Oberseite der Gläser
ebenfalls mit Seidenpapier abgeklebt und haben mit einer
Stecknadel kleine Löcher in die Papieroberseite gemacht,
damit eine Sauerstoff Zufuhr beseht. Wir wissen, dass die
verschiedenen Seidenpapiere, verschiedene Frequenzen von Licht durchlassen.
Beobachtungen:
Die Kresse in dem bläulichen abgeklebten
Glas ist bei unserem Versuch am Bestem
gewachsen. Die Gläser standen am
Balkon und am dritten Tag des Versuchs
hat es in der Nacht geregnet. Leider hat
das Seidenpapier dies nicht ausgehalten
und somit konnte das Experiment nicht
unter den geplanten Umständen
fortgesetzt werden.
Ergebnisse:
Ein Teil des Lichtspektrums wird von Pflanzen mithilfe der Farbstoffmoleküle
aufgenommen und absorbiert. Es handelt sich dabei um den Wellenlängen Bereich
zwischen 380 und 780nm (sichtbares Licht). Chlorophyll absorbiert vor allem
langwelliges, rotes und kurzwelliges, blaues Licht. Grünes Licht wird hingegen kaum
oder gar nicht aufgenommen. Dies war wegen dem regen bei unserem Experiment
nur bedingt erkennbar.
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