Chloroplasten – Bau und Funktion (Expertenwissen)

Chloroplasten – Bau und Funktion (Expertenwissen) Übung

• Beschreibe den Aufbau der Chloroplasten.

  Tipps

  Die Thylakoidstapel erinnern in ihrem Aufbau an Geldrollen.

  Im Stroma laufen viele Stoffwechselvorgänge ab.

  Lösung

  Der Chloroplast besteht aus zwei Membranen, einer äußeren und einer inneren. Mit dieser Doppelmembran liegt er im Zytoplasma der Zelle. Die innere Membran ist vielfach eingestülpt und bildet Membranzisternen, sogenannte Thylakoide. Liegen solche Thylakoide übereinander, nennt man diesen Thylakoidstapel auch Granum (Plural: Grana). Das Membransystem liegt im Stroma (=Matrix). Im Stroma liegen DNA, Ribosom, Lipidtröpfchen und Stärkekorn.

• Bestimme die Reaktionsgleichung der Fotosynthese.

  Tipps

  Die Zellatmung verläuft genau umgekehrt wie die Fotosynthese.

  Lösung

  Die Pflanze benötigt sechs Moleküle Wasser und sechs Moleküle Kohlenstoffdioxid sowie Licht zur Fotosynthese. Daraus entstehen in einem chemischen Prozess sechs Sauerstoffmoleküle und Glucose. Glucose (= Traubenzucker) benötigt die Pflanze für Synthesen von Fetten und Eiweißstoffen. Den Sauerstoff braucht sie nicht, daher gibt sie ihn die Atmosphäre ab. Gut für uns, denn ohne diesen Sauerstoff könnten wir nicht auf der Erde leben.

• Erkläre die Bedeutung der Fotosynthese für Organismen.

  Tipps

  Bei der Fotosynthese wird Lichtenergie zum Aufbau energiereicher organischer Stoffe aus energiearmen anorganischen Stoffen genutzt.

  Lösung

  Bei der Fotosynthese wird mithilfe des Sonnenlichts Glucose hergestellt. Somit ist die Fotosynthese ein Aufbauprozess (Assimilation). Die Glucose wird von vielen Pflanzen in Stärke umgewandelt, da diese schwer löslich und osmotisch wenig wirksam ist. Die Fotosynthese ist einer der wichtigsten Prozesse auf der Erde, da als „Abfallprodukt“ Sauerstoff entsteht. Ebenso bedeutsam ist die Fixierung des Kohlenstoffdioxids aus der Atmopshäre.

• Entscheide, welche Strukturen die Endosymbiontentheorie bestätigen.

  Tipps

  Chloroplasten und Mitochondrien können sich selbstständig durch Teilung vermehren.

  Lösung

  Als Endosymbiose wird eine Form der Symbiose bezeichnet, bei der der Symbiont innerhalb des Wirtsorganimus lebt. Bei der Endosymbiontentheorie geht man davon aus, dass große organellfreie Prokaryoten bakterienähnliche Organismen aufnahmen und diese nicht verdauten.

  Für diese Theorie spricht:

  die Doppelmembran; Vorläufer der Chloroplasten und Mitochondrien gelangen durch Phagocytose in die Wirtszelle. Daraus ergibt sich, dass sie von zwei Membranen umgeben sind. Die Äußere ist die der Wirtszelle, die Innere ist die der Prokaryoten.

  Die beiden Organellen besitzen ihre eigene DNA und Ribosomen.

• Definiere die Funktion der Chloroplasten.

  Tipps

  Chlorophyll wird auch als Blattgrün bezeichnet.

  Lösung

  Chloroplasten liegen im Zytoplasma der Zellen und sind die Organellen der Fotosynthese. Ihre Thylakoidmembran besteht aus einer Lipiddoppelschicht. In dieser sind Eiweißmoleküle und Farbstoffmoleküle eingelagert. Zu den Farbstoffmolekülen zählen das grüne Chlorophyll und das gelbrote Carotin. Durch die zahlreichen Einstülpungen der inneren Chloroplastenmembran wird die Fläche, auf der fotosynthetisch aktive Pigmente zu finden sind, stark vergrößert. Der Bereich des Stromas ist eine fast farb- und strukturlose Grundsubstanz. Das Stroma enthält Enzyme und Substrate, die für die Dunkelreaktion der Fotosynthese notwendig sind. Außerdem liegen im Stroma Lipidtröpfchen, Stärkekorn sowie DNA und Ribosome.

• Überlege, welche Aussagen zum Chlorophyll a passen.

  Tipps

  Am Chlorophyll a bindet eine Methylgruppe.

  Am Chlorophyll b bindet eine Aldehygruppe.

  Lösung

  Chlorophyll a ist das eigentliche Fotosynthese-Pigment, es bildet das Reaktionszentrum. Die blauen und roten Wellenlängen werden von ihm absorbiert.

  Chlorophyll b dient neben den Carotinoiden der Lichtsammlung, es ist nicht direkt an der Energieumwandlung beteiligt. Das Absorptionsspektrum und die Strukturformel ähneln dem Chlorophyll a.