Chloroplasten – Bau und Funktion (Expertenwissen)

Chloroplasten – Bau und Funktion

Chloroplasten und Fotosynthese gehören zusammen. Bei der Fotosynthese wird Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt, organische Stoffe wie Glucose gebildet und Sauerstoff freigesetzt. All das wäre ohne unsere grünen Pflanzen mit ihren Chloroplasten und dem grünen Farbstoff Chlorophyll nicht denkbar.

In diesem Text erklären wir dir Bau und Funktion des Chloroplasten als essenziellen Baustein im Prozess der Fotosynthese.

Chloroplasten – Definition und Vorkommen

Chloroplasten sind Zellorganellen, die in den Zellen grüner Pflanzenteile, Algen und einigen Protisten vorkommen. Das in ihnen enthaltene Chlorophyll absorbiert hauptsächlich blaues und rotes Licht, sodass sie durch die Reflexion des restlichen Lichts grün erscheinen. Zudem sind sie für die Durchführung der Fotosynthese in Pflanzenzellen verantwortlich. Chloroplasten gehören zu den Plastiden und sind kugel- oder linsenförmig aufgebaut. Plastiden sind Zellorganellen innerhalb der Zelle. Als vollständige Zellorganelle besitzen sie eine eigene DNA und Ribosomen.

Aufbau der Chloroplasten

Chloroplasten sind von einer Doppelmembran umgeben, deren Zwischenraum Intermembranraum genannt wird. Die innere Membran ist mehrfach gefaltet und bildet Lamellen, sogenannte Thylakoide (Stromalamellen). Die stapelartigen Strukturen aus mehreren Thylakoiden werden Grana (Einzahl: Granum) genannt. In den Thylakoidstapeln bzw. Grana sind der größte Teil des Chlorophylls und auch andere Pigmente (Farbstoffe) wie Carotinoide eingelagert. Die Flüssigkeit, die den Chloroplasten innerhalb der zwei Membranen als Grundsubstanz ausfüllt, wird Stroma oder Matrix genannt. Im Stroma der Zellorganelle sind außerdem Stärkekörner und Ribosomen zu finden. Zusätzlich enthält der Chloroplast noch die eigene, ringförmige DNA und kleine, freie Fetttröpfchen.

Funktion der Chloroplasten

Chloroplasten sind der Ort der Fotosynthese, wichtig dafür sind insbesondere das Stroma und das Chlorophyll der Zellorganelle.

In die aus einer Lipiddoppelschicht bestehende Thylakoidmembran sind neben Eiweißmolekülen auch die Pigmente (Farbstoffe) Chlorophyll und Carotin eingelagert. Die Ansammlung von Proteinen und Pigmentmolekülen in der Thylakoidmembran von Chloroplasten wird auch als Fotosystem bezeichnet. Die Farbstoffmoleküle absorbieren das Sonnenlicht, sodass mithilfe der daraus gewonnenen Energie aus Wasser und Kohlenstoffdioxid Traubenzucker als organische Substanz und Sauerstoff entstehen kann. Die Summenformel dazu findest du hier:

$\ce{6 CO2 + 6 H2O -> C6H12O6 und 6 O2}$

Das Stroma, das selbst kein Chlorophyll enthält, dient als Ort verschiedener Stoffwechselvorgänge, bei denen Stärke und Fette synthetisiert werden. In Form von Fetttröpfchen, sogenannten Plastoglobuli, und Stärkekörnern können die Stoffe dann gelagert werden. Die ringförmige Plastiden-DNA im Stroma codiert die Herstellung bestimmter Eiweiße. Durch ihr eigenes Erbgut können sich Chloroplasten auch unabhängig vom Zellzyklus vermehren. Ihre Reproduktion wird jedoch mit dem Zellzyklus koordiniert und ihre Funktion stark von der Wirtszelle beeinflusst und reguliert.

Chloroplasten – Zusammenfassung

Chloroplasten sind spezialisierte Zellorganellen, die in allen Zellen grüner Pflanzenteile vorkommen. Sie sind nicht nur in Pflanzen, sondern auch in Algen und einigen Protisten zu finden. Innerhalb der Chloroplasten gibt es zwei Hauptkompartimente: die Thylakoidmembran und das Stroma. Die Thylakoidmembran spielt eine entscheidende Rolle bei der Fotosynthese. Hier befinden sich das Chlorophyll und andere eingelagerte Proteinkomplexe, die in der Lage sind, Sonnenlicht zu absorbieren und es in chemische Energie umzuwandeln – ein Prozess, der als Lichtreaktion der Fotosynthese bekannt ist. Das Stroma hingegen beherbergt Stärkekörner, Fetttröpfchen, DNA und Ribosomen, in denen wichtige Stoffwechselprozesse stattfinden.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Chloroplasten – Bau und Funktion