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Engelmanischer Versuch
14.1.2021
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ENGELMANISCHER VERSUCH BIOLOGIE Aufgabe 1. Der Biologe Engelmann hat bereits im 19. Jahrhundert die Wirksamkeit von Lichtenergie unterschiedlicher Wellenlänge auf die Fotosynthese nachgewiesen. Theodor W. Engelmann zeigte mit einem Algenfaden, einem Prisma und sauerstoffliebenden Bakterien das Wirkungsspektrum der Fotosynthese. Engelman versuchte zu beweisen, dass die Photosynthese und die Produktion von Sauerstoff von der Wellenlänge des Lichts abhängen. In seinem Experiment verwendete er ein Prisma, um Licht in einzelne Farbkomponenten zu zerlegen. Als nächstes beleuchtete er eine Reihe von Grünalgen mit verschiedenen hellen Lichtern. Um die Photosyntheserate zu messen, fügte er aerobe Bakterien hinzu, die sich an Orte bewegen, an denen Sauerstoff vorhanden ist. Er konnte feststellen, dass die Bakteriendichte unter rotem und blauem Licht am größten ist, daher muss die Photosyntheserate bei diesen Wellenlängen am höchsten sein. Er konnte auch feststellen, dass die Photosynthese im Chloroplasten stattfindet: Die Beler ung des Chloroplasten zieht Bakterien an, während die Beleuchtung anderer zellulärer Komponenten dies nicht tut. Aufgabe 2. Engelmann verwendete die Anzahl der akkumulierten Bakterien als ungefähres Maß für die Photosyntheserate, die der Sauerstoffproduktionsrate entspricht. Die Ergebnisse zeigen deutlich, dass der beste Bereich der Photosynthese zwischen langwelligem Rot und kurzwelligem Blau liegt und zwischen den grünen und gelben Bereichen die Photosyntheserate niedriger ist. Aufgabe 3. Abhängig von der Farbe des Lichts, das auf die Algenlinie trifft (von langwelligem Rot über Orange, Gelb, Grün und Blau...
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bis hin zu kurzwelligem Purpur), produziert das im Chloroplasten enthaltene Photosynthesesystem mehr oder weniger Sauerstoff und die Bakterien greifen mehr oder weniger stark an Sauerstoff sammelt sich an relevanten Stellen an. Höchstwahrscheinlich bedeutet es, dass Bakterien ein Indikator für Sauerstoff sind, da wir auch sehen bei welchen Licht die einzelnen Bakterien vorzufinden sind und dadurch auch der Sauerstoff Biologie 11 Schallschmidt Das ENGELMANNsche Experiment 400 Der deutsche Physiologe Theodor Wilhelm ENGELMANN (1843-1909) führte im Jahre 1881 ein berühmt gewordenes Experiment durch. Mit diesem wollte er erforschen, ob unterschiedliche Wellenlängen des Lichts unterschiedliche Auwirkungen auf die Fotosyntheseleistung haben. Hierzu legte er auf einen Objektträger die fädige Grünalge Spirogyra. Zu dieser Fadengrünalge wurde ein Wassertropfen mit aerophilen (sauerstoffliebenden) Bakterien (Bacterium termo), die den Sauerstoff aktiv aufsuchen, hinzu gefügt. Diese Zellatmung betreibenden, heterotrophen Bakterien waren zunächst gleichmäßig im Wasser des Objektträgers verteilt. Fortführend nutzte Engelmann ein Prisma¹, um das Sonnenlicht in verschiedene elektromagnetische Spektralbereiche aufzutrennen und damit Spirogyra zu bestrahlen. Verschiedene Abschnitte dieser Grünalge wurden so von Licht unterschiedlicher Wellenlängen getroffen. Einige Abschnitte also mit blauem, andere mit grünen, mit gelben und wieder andere durch rotes Licht bestrahlt. Ein paar Minuten nach der Bestrahlung ergab sich folgendes Bild unter dem Mikroskop: 500 Sauerstoff verbrauchende Bakterien Algenstreifen Fotosynthese 600 Wellenlänge (nm) 700 nm Arbeitsaufträge: 1. Beschreibe kurz den ENGELMANNSchen Versuchsaufbau. 2. Beschreibe die Verteilung der Bakterien. In welchen Wellenlängenbereichen sind besonders viele Bakterien zu finden? 3. Vermute und benenne für was die Bakterien „Indikatoren", also beweiskräftige Anzeichen sind? Beachte dabei auch die Ausgangs- oder Forschungsfrage von ENGELMANN (Haben unterschiedliche Wellenlängen des Lichts unterschiedliche Auswirkungen auf die Fotosyntheseleistung?). 1 Das Prisma: hier: ein geometrischer Körper, der das einfallende Licht nach Wellenlängen auffächert /bricht. Häufig hat ein Prisma ein Dreieck als Grundfläche.