Photosynthese – Vorgänge einfach erklärt!

Um zu überleben, braucht jedes Lebewesen Energie. Entweder nehmen sie dafür andere Organismen zu sich oder sie stellen diese Energie, wie Pflanzen, selber mithilfe der Photosynthese her. Aber wie machen sie das?

Hier lernst du…

  • was Photosynthese ist
  • den Zusammenhang zwischen Photosynthese und Zellatmung
  • den Ablauf der Photosynthese

Legen wir direkt los!

Pflanzen sind autotrophe Organismen. “Autos” steht für “selbst” und “trophe” für “ernährend”. Sie stellen ihre Nahrung also selber her und schaffen das durch die Photosynthese.
Die drei Hauptbestandteile für die Photosynthese sind:

  • Licht/ Energie
  • Wasser
  • Kohlenstoffdioxid

Gleichung der Photosynthese – Glukose-Herstellung
6CO2+6H2O+Lichtenergie → C6H12O6+6O2
Kohlenstoffdioxid+Wasser+Lichtenergie → Glukose+Sauerstoff

Das benötigte Wasser wird aus dem Boden aufgenommen und den Kohlenstoffdioxid erhalten sie aus der Luft. Die Lichtenergie erhalten die Pflanzen von der Sonne.

Bei der Photosynthese werden Kohlenhydrate mithilfe von Lichtenergie und CO2 gebildet. Energiearmer, anorganischer Kohlenstoff wird in energiereichen organischen Kohlenstoff umgewandelt, bei dem Sauerstoff als Nebenprodukt entsteht.

Nahaufname einer Pflanze
Nahaufname einer Pflanze

Sowohl bei Pflanzen als auch bei Tieren findet die Zellatmung statt. Nahrung wird dort in Energie umgewandelt.

Das funktioniert durch die Aufspaltung von Sauerstoff (O2) und Zucker (C6H12O6), die dann in Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) umgewandelt werden.

Bei dieser Reaktion entsteht nutzbare Energie, die in ATP gespeichert wird.

Was ist ATP?
Adenosintriphosphat oder kurz ATP ist ein Molekül, welches Energie speichert, und von allen Zellen schnell genutzt werden kann.

Pflanzenzelle
Pflanzenzelle Aufbau

Zellatmung

Die Zellatmung findet in den Mitochondrien statt, welche sich mit den Chloroplasten in der Pflanzenzelle befinden.

Sie sind sozusagen das Kraftwerk der Zelle, weil die innere Membran mit dem Enzym ATP-Synthase verankert ist, welches für die ATP-Herstellung benötigt wird. Das ATP wird für alle Zellreaktionen genutzt.

Für die Photosynthese wird das in den Mitochondrien gebildete ATP allerdings nicht benötigt, da die Chloroplasten selbstversorgend sind und es selber herstellen.

Gleichung der Zellatmung — Glukose-Verbrennung
C6H12O6+6O2 → 6CO2+6H2O+Energie (38 ATP)
Glukose+Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid+Wasser+Energie

Wenn man die Gleichung der Photosynthese und die der Zellatmung miteinander vergleicht, ist zu erkennen, dass die Photosynthese genau die Stoffe produziert, die die Pflanzen für die Zellatmung benötigen und umgekehrt.

Photosynthese Ablauf

Chloroplast Aufbau

Die Photosynthese lässt sich in zwei Abschnitte unterteilen, die lichtabhängige und die lichtunabhängige Reaktion. Die Reaktion der Photosynthese ist nämlich eine Redoxreaktion, also eine Reaktion, in der eine Reduktion und eine Oxidation gleichzeitig stattfindet.

Licht-/Dunkelreaktion
Licht-/Dunkelreaktion

Lichtabhängige Reaktion

Bei der lichtabhängigen Reaktion spielt der grüne Farbstoff Chlorophyll eine wichtige Rolle. Er befindet sich in großen Mengen in der Membran der Chloroplasten, die dadurch die Fähigkeit erhalten, Lichtenergie aufzunehmen.

Was sind Chloroplasten?
Chloroplasten sind die Organellen in den Pflanzenzellen, in denen die Photosynthese stattfindet.

Ablauf der lichtabhängigen Reaktion:

Bei der lichtabhängigen Reaktion regt Sonnenlicht das Chlorophyll in der Thylakoidmembran an.

Die Energie aus dem Sonnenlicht wird genutzt, um Wassermolekülen Elektronen zu entziehen. Dabei wird das Wasser gespalten und Sauerstoff als Nebenprodukt freigesetzt.

Die freigesetzten Elektronen in der Thylakoidmembran durchlaufen als nächstes die Elektronentransportkette. Während des Transportes des Elektrons werden durch die Energie H+Ionen in den Thylakoidinnenraum gepumpt.

Zeitgleich läuft die Photolyse des Wassers ab, was die Aufspaltung des Wassers in Sauerstoff, H+ Ionen und Elektronen bedeutet. Sauerstoff verlässt nun die Pflanzenzelle, während die H+ Ionen im Lumen (Inneres der Thylakoide) verbleiben.

Die Elektronen werden vom Photosystem aufgenommen und mithilfe des H+Gradienten wird ATP hergestellt.

 

⇒ Speicherung von Lichtenergie in ATP und NADPH, und Spaltung von Wassermolekülen

Lichtunabhängige Reaktion

Bei der lichtunabhängigen Reaktion werden die Produkte aus der lichtabhängigen Reaktion benötigt, um aus Kohlenstoffdioxid Nahrung bzw. Glukose herzustellen.

Ablauf der lichtunabhängigen Reaktion:

Beide Produkte der Lichtreaktion, ATP und NADPH, werden zur Aufnahme von Kohlenstoff genutzt.

Die CO2 Aufnahme kann theoretisch auch in Dunkelheit ablaufen, anders als bei der Bildung von ATP und NADPH, die direkt lichtabhängig sind. Daher wird diese Reaktion auch Dunkelreaktion genannt.

Diese läuft im Stroma der Chloroplasten ab. Die lichtunabhängige Reaktion bildet einen Stoffwechselkreislauf. Daher wird dieser Abschnitt der Photosynthese auch Calvin-Benson-Zyklus genannt. In diesem Calvin-Zyklus wird aus den Stoffen ATP und NADPH Glukose gewonnen.

CO2 wird fixiert und es entstehen Triosen. Triosen sind nichts anderes als Zucker, die aus 3 Kohlenstoffatomen bestehen. Aus diesen Triosen wird mit ATP und NADPH Glukose und daraus dann Stärke synthetisiert.

Das übrig gebliebene ADP und NADP wird wieder in der Lichtreaktion genutzt, um ATP und NADPH zu bilden.

 

⇒ Umwandlung Kohlenstoffdioxid in Glukose

FAQ

Photosynthese Definition

Photosynthese meint die Selbstversorgung der Pflanze durch die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid, die Produktion von Glukose und die Abgabe von Sauerstoff mithilfe von Lichtenergie.

Photosynthese Formel

6CO2+6H2O+Lichtenergie → C6H12O6+6O2
Kohlenstoffdioxid+Wasser+Lichtenergie → Glukose+Sauerstoff

Ort der Photosynthese

Die Photosynthese findet in den Chloroplasten der Pflanzenzelle statt.

Jetzt weißt du alles, was du über die Photosynthese wissen musst! Schreib uns doch gerne in die Kommentare, wenn wir dir weiterhelfen konnten oder ob noch Fragen offen geblieben sind.

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