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Die Fotosynthese

Pflanzen stellen ihre Nahrung selbst her – aus Licht, Wasser und dem Kohlenstoffdioxid der Luft. In dieser Lektion lernst du die Wortgleichung der Fotosynthese, wo sie in der Zelle abläuft und wie sie mit der Zellatmung zusammenhängt.

  • Fach: Biologie
  • Klasse 8
  • Thema: Zellen
  • Dauer: 15 Min
  • Niveau: Mittel
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Wie Pflanzen sich selbst ernähren

Ein Baum wird über Jahrzehnte immer schwerer, ohne dass jemand ihn füttert. Woher kommt dieses Material? Der größte Teil stammt nicht aus dem Boden, sondern aus der Luft. Die Pflanze holt sich Kohlenstoffdioxid durch winzige Öffnungen an der Blattunterseite, die Spaltöffnungen, und Wasser über die Wurzeln. Daraus baut sie mithilfe von Lichtenergie Traubenzucker auf. Weil sie ihren Nährstoff selbst herstellt, nennt man Pflanzen Produzenten.

Der Ort dieses Vorgangs sind die Chloroplasten in den Zellen der Blätter. In ihnen sitzt der grüne Farbstoff Chlorophyll. Er nimmt vor allem rotes und blaues Licht auf und gibt grünes Licht zurück – deshalb sehen Blätter grün aus. Die aufgenommene Lichtenergie wird gebraucht, um die energiearmen Ausgangsstoffe Wasser und Kohlenstoffdioxid in den energiereichen Traubenzucker umzubauen. Fotosynthese ist also vor allem eine Energieumwandlung: aus Lichtenergie wird chemische Energie.

Der Traubenzucker ist der Baustein für fast alles Weitere. Die Pflanze verknüpft ihn zu Stärke als Speicherstoff und zu Cellulose für ihre Zellwände. Der Sauerstoff, der dabei entsteht, ist für die Pflanze ein Nebenprodukt – für dich ist er die Atemluft. Nahezu der gesamte Sauerstoff der Erdatmosphäre stammt aus der Fotosynthese von Pflanzen und Algen.

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Die Gleichung der Fotosynthese

Merke dir zuerst die Wortgleichung, sie wird am häufigsten abgefragt. Links stehen die energiearmen Ausgangsstoffe, rechts die Produkte. Über dem Pfeil stehen die beiden Bedingungen, ohne die nichts läuft: Lichtenergie und Chlorophyll.

In Worten lautet dieselbe Gleichung: Kohlenstoffdioxid und Wasser werden zu Traubenzucker und Sauerstoff. Achte in der Summenformel auf die Zahlen vor den Stoffen. Aus sechs Molekülen Kohlenstoffdioxid und sechs Molekülen Wasser entstehen ein Molekül Traubenzucker und sechs Moleküle Sauerstoff – es geht dabei kein einziges Atom verloren, es wird nur neu zusammengesetzt.

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2
C
Kohlenstoffdioxid (CO2) – aus der Luft über die Spaltöffnungen
H
Wasser (H2O) – über die Wurzeln aus dem Boden
G
Traubenzucker (C6H12O6) – energiereicher Nährstoff der Pflanze
O
Sauerstoff (O2) – Nebenprodukt, wird abgegeben
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Fotosynthese und Zellatmung als Gegenspieler

Vergleiche, was in einer Pflanze tagsüber und nachts abläuft, und erkläre, warum eine Pflanze auch nachts Sauerstoff verbraucht.

Gegeben:

  • Fotosynthese: Kohlenstoffdioxid + Wasser → Traubenzucker + Sauerstoff, nur bei Licht, in den Chloroplasten
  • Zellatmung: Traubenzucker + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser, rund um die Uhr, in den Mitochondrien

Gesucht:

Bilanz am Tag und in der Nacht

Lösung:

  1. Die beiden Gleichungen sind spiegelbildlich: Was die eine verbraucht, gibt die andere ab.
  2. Zellatmung läuft in jeder lebenden Zelle ständig ab, auch in der Pflanze – sie braucht die Energie aus dem Traubenzucker für Wachstum und Stofftransport.
  3. Tagsüber ist die Fotosynthese deutlich stärker als die Zellatmung. Es bleibt ein Überschuss: Die Pflanze gibt netto Sauerstoff ab und nimmt Kohlenstoffdioxid auf.
  4. Nachts fehlt das Licht, die Fotosynthese steht still. Übrig bleibt nur die Zellatmung – die Pflanze verbraucht dann Sauerstoff und gibt Kohlenstoffdioxid ab.

Eine Pflanze atmet immer, sie betreibt aber nur bei Licht Fotosynthese. Über den ganzen Tag gerechnet bleibt trotzdem ein Sauerstoffüberschuss, weil die Fotosynthese die Zellatmung übertrifft.

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Jetzt bist du dran!

Aufgabe 1 von 3

Welche Stoffe braucht eine Pflanze für die Fotosynthese?

Welche Stoffe braucht eine Pflanze für die Fotosynthese?
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Das Wichtigste in Kürze

  • Wortgleichung: Kohlenstoffdioxid + Wasser → Traubenzucker + Sauerstoff, mit Licht und Chlorophyll.
  • In Summenformeln: 6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2.
  • Ort ist der Chloroplast, das Chlorophyll darin nimmt die Lichtenergie auf.
  • Aus Lichtenergie wird chemische Energie, gespeichert im Traubenzucker.
  • Typischer Fehler: Fotosynthese und Zellatmung verwechseln. Die Zellatmung läuft in den Mitochondrien, rund um die Uhr, und verbraucht genau das, was die Fotosynthese herstellt.

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