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Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion 07:14 min

Textversion des Videos

Transkript Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion

Hallo! Wenn man dich fragt, was für die Fotosynthese benötigt wird und was dabei entsteht, dann weißt du einfach, dass Licht, Wasser und Co2 benötigt wird und dass Sauerstoff und Glukose entstehen.

Doch was für uns so einfach ist, galt es damals erst noch herauszufinden. Wie fand man heraus, dass Sauerstoff bei der Fotosynthese frei wird und wie weist man entstandene Glukose nach? Experimente dazu und noch mehr lernst du in diesem Video!

Geschichte der Fotosynthese

Zu Beginn des 19. Jahrhunderts wusste man bereits, dass Pflanzen Kohlenstoffdioxid und Wasser aufnehmen und dabei das lebenswichtige Gas Sauerstoff abgeben.

Man stellte fest, dass das Volumen an aufgenommenem Kohlenstoffdioxid gleich dem Volumen an abgegebenem Sauerstoff ist. Deshalb nahm man zunächst auch fälschlicherweise an, dass das Kohlenstoffdioxid bei der Fotosynthese gespalten wird und dabei Sauerstoff entsteht. Wie wir heute wissen stimmt das nicht und der abgegebene Sauerstoff stammt aus der Spaltung von Wasser.

Atmung, Fotosynthese und Kompensationspunkt

Es fiel auch auf, dass die Fotosynthese lichtabhängig ist und in Dunkelheit nicht abläuft. Nachts wird dagegen von der Pflanze Sauerstoff aufgenommen und Kohlenstoffdioxid abgegeben, da dann nur die Atmung in der Pflanze abläuft.

Das kann man leicht sehen, wenn man die Kohlenstoffdioxid-Aufnahme bzw. die -Abgabe untersucht, indem man eine Pflanze zum Beispiel unter eine Glasglocke stellt und dann die Gaszusammensetzung untersucht. In Dunkelheit gibt die Pflanze Kohlenstoffdioxid ab, da sie atmet.

Mit steigender Lichtintensität kann Fotosynthese stattfinden. Am Kompensationspunkt halten sich Fotosynthese und Atmung die Waage und es wird genauso viel Sauerstoff durch Atmung verbraucht wie durch Fotosynthese produziert wird. Bei höheren Lichtintensitäten überwiegt die Fotosynthese und es wird Kohlenstoffdioxid aufgenommen.

Wasserpest

Einfache Versuche zur Fotosynthese kann man mit Wasserpflanzen durchführen. Ein Versuch zur Abhängigkeit der Fotosynthese von Licht und Kohlenstoffdioxid wird mit einem Spross der Wasserpest durchgeführt. Die Wasserpest produziert bei Belichtung Sauerstoff, der als Bläschen sichtbar wird. Diesen Sauerstoff kann man mittels eines Trichters und eines Reagenzglases auffangen. Mit der Glimmspanprobe kann Sauerstoff nachgewiesen werden.

In Dunkelheit wird kein Sauerstoff freigesetzt, so dass dieser Versuch sehr anschaulich die Lichtabhängigkeit und die Sauerstoffproduktion der Fotosynthese zeigt. Wenn man das Wasser, in das die Wasserpest gelegt wird, vor Versuchsbeginn abkocht und so das gelöste Kohlenstoffdioxid entfernt, bilden sich bei Belichtung keine Bläschen. Dieses Experiment zeit dir also, dass auch Kohlenstoffdioxid für die Fotosynthese benötigt wird.

Fotosyntheseaktivitäten

Ein weiteres Experiment wurde von Engelmann mit Schraubenalgen durchgeführt. Dieser bestrahlte längliche Schraubenalgen mit Licht verschiedener Wellenlängen. Das kann man machen, indem man weißes Licht mittels einem Prismas in die einzelnen Wellenlängen zerlegt.

Engelmann konnte beobachten, dass sich aerobe, also sauerstoffabhängige, Bakterien in bestimmten Bereichen der Schraubenalge ansammeln. Das liegt daran, dass in diesem Bereichen Sauerstoff gebildet wird, der von den aeroben Bakterien benötigt wird.

Die Bakterien sammeln sich vor allem in den Bereichen, wo blaues und rotes Licht auf die Algen trifft. Dort wo grünes Licht auf die Algen trifft, sammeln sich nur wenig Bakterien an. Engelmann konnte daraus schließen, dass für Fotosynthese rotes und blaues Licht notwendig ist, während grünes Licht für die Fotosynthese nahezu unwirksam ist.

Stärke

Wie Du ja sicher weißt, entsteht bei der Fotosynthese zunächst Traubenzucker, der dann in Stärke umgewandelt wird. Das kann man leicht in einem Versuch mit zum Beispiel einem Laubblatt eines Baumes zeigen. Dazu deckt man einen Teil des Blattes mit einem Streifen Alufolie ab, während der andere Teil des Blattes dem Licht ausgesetzt ist.

Entfernt man nach einiger Zeit die Blattfarbstoffe mit Alkohol und behandelt dann das Blatt mit einer Jod-Lösung, die ein Nachweis für Stärke ist, färben sich die belichteten Bereiche des Blattes schwarzblau. Die rot-braune Jodlösung wird bei Vorhandensein von Stärke nämlich schwarzblau. Damit zeigt man, dass in diesem Bereichen des Blattes Stärke gebildet wird.

Nichtgrüne Bereiche eines Blattes bilden wie die abgedeckten Bereiche keine Stärke. Das zeigt dir also auch, dass die grünen Blattfarbstoffe, die Chlorophylle, für die Fotosynthese notwendig sind.

Zusammenfassung

Jetzt hast Du jede Menge Versuche zur Fotosynthese und Atmung kennengelernt. Du hast gesehen, dass die Lichtintensität und die Wellenlängen des Lichtes entscheidend für die Fotosynthese ist und wie man am Wasserpest die Abhänigkeit des CO2 für die Fotosynthese zeigen kann. Außerdem weißt du nun, dass bei der Fotosynthese Sauerstoff frei wird und dass Glukose in den Chloroplasten entsteht. Den Sauerstoff weist du mit der Glimmspanprobe nach, die Glukose in den Chloroplasten mit einer Iodlösung. Tschüss und bis zum nächsten Mal!

5 Kommentare
  1. wow

    Von Itslearning Nutzer 2535 894623, vor 5 Tagen
  2. cool

    Von Itslearning Nutzer 2535 894623, vor 5 Tagen
  3. ein tolles Video! weiter so ^^

    Von Flan Chan, vor 2 Monaten
  4. Hallo Alper,
    unter der Fotosynthese versteht man den Aufbau von organischen Substanzen aus anorganischen Substanzen mithilfe von Lichtenergie. Das bedeutet, grüne (also chlorophyllhaltige) Pflanzen sind in der Lage Kohlenstoffdioxid und Wasser in Glucose und Sauerstoff umzuwandeln. Glucose ist sehr energiereich und wird von der Pflanze für andere Prozesse gebraucht. Folgende Videos könnten dir beim Verstehen der Fotosynthese helfen. Das zweite Video erklärt die Reaktionsgleichung der Fotosynthese.
    http://www.sofatutor.com/biologie/videos/entdeckung-der-fotosynthese
    Viele Grüße aus der Redaktion!

    Von Serpil Kilic, vor mehr als 2 Jahren
  5. Und was ist jetzt Fotosynthese ???

    Von Alpercaner2004, vor mehr als 2 Jahren

Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion kannst du es wiederholen und üben.

  • Ordne den Tatsachen die entsprechenden Erkenntnisse über die Fotosynthese zu.

    Tipps

    Traubenzucker (Glukose) wird im Blatt als Stärke gespeichert.

    Lösung

    Die Fotosynthese ist für die meisten Organismen ein lebensnotwendiger Prozess. Im 19. Jahrhundert dachte man noch, dass der gebildete Sauerstoff aus dem $CO_2$ stammt.

    Dank zahlreicher Experimente wissen wir heute aber besser über die Fotosynthese Bescheid. Ein grundlegender Versuch mit der Wasserpest zeigt zunächst, dass bei der Fotosynthese $O_2$ entsteht, dies aber nur bei Licht und der Anwesenheit von $CO_2$ geschieht.

    Engelmann zeigte, dass aber nicht jedes Licht wirksam ist, sondern nur bestimmte Wellenlängen des Lichtes die Fotosynthese ermöglichen. Dass dabei dann $CO_2$ in Glukose und schließlich in Stärke umgewandelt wird, kann man mit einem Stärkenachweis und einer abgedunkelten Stelle am Blatt zeigen. Nur Teile des Blattes, die dem Licht ausgesetzt waren, werden eine dunkle Färbung bei der Iodprobe erhalten.

  • Vervollständige die Fotosynthesereaktion.

    Tipps

    Licht ist eine Voraussetzung für die Fotosynthese.

    Lösung

    Die Fotosynthese benötigt Licht, $CO_2$ (Kohlenstoffdioxid) und $H_2O$ (Wasser). Daraus entsteht $O_2$ (Sauerstoff) und Traubenzucker (Glukose).

  • Beschreibe das Diagramm zum Lichtkompensationspunkt.

    Tipps

    Die Fotosyntheserate beschreibt, wie effektiv die Fotosynthese abläuft.

    Lösung

    Eine Pflanze verbraucht wie wir Menschen Sauerstoff. Auch Pflanzen betreiben Zellatmung, um ihre Zellen am Leben zu halten. Der Unterschied ist jedoch, dass Pflanzen ihren Sauerstoff selbst produzieren und sogar eine Überschussproduktion leisten können. In Dunkelheit läuft jedoch keine Fotosynthese ab. Pflanzen können nur die Atmung nutzen und nehmen hierfür Sauerstoff aus der Umgebung auf und geben $CO_2$ ab. Je höher die einfallende Lichtmenge ist, umso effektiver wird die Fotosynthese und es wird $CO_2$ aufgenommen und Sauerstoff abgegeben. Der Punkt, an dem beide Prozesse gleich groß sind, heißt Lichtkompensationspunkt. Über diesen Punkt hinaus beginnt der Bereich, in dem die Fotosynthese überwiegt.

  • Fasse den Versuch zum Stärke-Nachweis zusammen.

    Tipps

    Iod weist eigentlich nur die Stärke nach, nicht den Traubenzucker.

    Lösung

    Zunächst muss ein Bereich des Blattes abgedeckt werden, damit hier keine Fotosynthese ablaufen kann. Erst dann wird das Blatt in das Licht gelegt, damit die Fotosynthese $CO_2$ in Traubenzucker umwandelt. Dies geschieht in den Chloroplasten, welche den grünen Blattfarbstoff Chlorophyll enthalten. In den Chloroplasten wird der Traubenzucker dann auch sofort in Stärke umgewandelt und kurzzeitig gespeichert. Dieser Prozess findet natürlich nur in den Chloroplasten statt, wenn Licht auf sie fällt. Die Chloroplasten im abgedeckten Bereich bilden keine Stärke. Entfärbt man nun das Blatt mit Alkohol und gibt anschließend Iodlösung hinzu, verbinden sich die Iod-Teilchen mit der Stärke. Es entsteht eine blaue dunkle Färbung. Die abgedeckte Stelle bleibt dementsprechend entfärbt, da die Iod-Teilchen keine Stärke zum Binden nutzen können.

  • Erläutere die Versuchsergebnisse von Engelmann.

    Tipps

    Engelmann untersuchte die Wirkung von verschiedenen Wellenlängen des Lichtes auf die Fotosynthese.

    Lösung

    Engelmann zeigte, dass die Fotosynthese von bestimmen Wellenlängen abgängig ist. In seinem Versuch nutzte er

    • Algen zur Sauerstoffproduktion,
    • sauertoffliebende Bakterien, um den Ort der Sauerstoffproduktion anzuzeigen, und
    • verschiedene Wellenlängen des Lichtes.
    Er zeigte, dass Pflanzen grünes Licht kaum verwerten können und dieses weitgehend reflektieren. Darum sind die meisten Pflanzen auch grün.

  • Erläutere das Experiment von Joseph Priestley.

    Tipps

    Die brennende Kerze und die Maus scheinen den gleichen Stoff zu benötigen.

    Lösung

    Priestley konnte zeigen, dass sowohl Kerze als auch Maus ein Substanz aus der Luft benötigen. Er kam zu der Überlegung, dass diese Substanz jedoch irgendwie produziert werden müsse, da alle lebenden Tiere der Erde diese Substanz sonst verbrauchen würden. Er stellte fest, dass Pflanzen in der Lage sind, diese Substanz herzustellen und die „verbrauchte Luft“ wieder nutzbar zu machen. Heute weiß man, dass Kerze und Maus $O_2$ verbrauchen und ohne diesen nicht brennen bzw. atmen können. Pflanzen hingegen produzieren $O_2$. Setzt man Pflanze und Maus unter die Glasglocke, herrscht ein Kreislauf zwischen Produktion durch die Pflanze und Verbrauch durch die Maus.