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Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion

Pflanzen nutzen Sonnenlicht und Kohlenstoffdioxid, um energiereiche Glucose und Sauerstoff zu produzieren - ein Prozess namens Fotosynthese. Entdecke historische Experimente zur Fotosynthese von Helmont und Priestley und lerne, wie Licht und Gase mit diesem Prozess zusammenhängen. Interessiert? Dies und vieles mehr erfährst du im folgenden Text!

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Fotosynthese – experimentelle Nachweise der Reaktion
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

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.

  • 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.

  • 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.