Aufbau und Grundlagen der Fotosynthese

Der Prozess der Fotosynthese findet in den Blättern der Pflanzen statt, die eine komplexe Struktur aufweisen. Das Blatt besteht aus mehreren Schichten, die jeweils spezifische Funktionen erfüllen:

• Die Kutikula bildet eine wachsartige Schutzschicht gegen Verdunstung und Krankheitserreger.
• Die obere und untere Epidermis dienen als Schutz und Barriere.
• Das Palisadengewebe enthält viele Chloroplasten und ist der Hauptort der Fotosynthese.
• Das Schwammgewebe ist locker strukturiert und ermöglicht den Gasaustausch.
• Leitbündel transportieren Wasser, Nährstoffe und Mineralien.
• Spaltöffnungen regulieren den Gasaustausch.

Die Fotosynthese einfach erklärt lässt sich durch folgende Bruttogleichung darstellen:

6CO₂ + 12 H₂O → C6H₁2O6 + 6 H₂O + 6O₂

Diese Gleichung zeigt, wie Kohlendioxid und Wasser unter Einwirkung von Lichtenergie in Glucose und Sauerstoff umgewandelt werden.

Highlight: Die Chloroplasten sind die Kraftwerke der Pflanzenzelle, in denen die Fotosynthese stattfindet.

Vocabulary: Autotrophe Organismen wie Pflanzen können sich selbst ernähren, indem sie anorganische Stoffe in organische umwandeln. Heterotrophe Organismen wie Tiere sind auf die Aufnahme organischer Stoffe angewiesen.

Example: Ein Beispiel für autotrophe Organismen sind Bäume, die durch Fotosynthese Energie aus Sonnenlicht gewinnen. Katzen sind hingegen heterotrophe Organismen, da sie ihre Energie aus der Nahrung beziehen.

Lichtabsorption und Pigmente in der Fotosynthese

Die Lichtabsorption ist ein entscheidender Schritt in der Fotosynthese. Dabei spielen verschiedene Pigmente eine wichtige Rolle:

1. Absorptionsspektrum: Es beschreibt, welche Wellenlängen des Lichts von den Fotosynthesepigmenten aufgenommen werden. Diese Pigmente befinden sich in der Thylakoidmembran der Chloroplasten.

2. Wirkungsspektrum: Dieses zeigt die Fotosyntheserate in Abhängigkeit von der Wellenlänge des eintreffenden Lichts. Es gibt Aufschluss darüber, welche Lichtfarben besonders effektiv für die Fotosynthese sind.

Die wichtigsten Fotosynthesepigmente sind:

• Chlorophyll a und b: Diese grünen Pigmente sind die Hauptakteure der Lichtabsorption. Sie unterscheiden sich durch einen Rest am Porphyrinring.
• Carotinoide: Diese zusätzlichen Pigmente, wie β-Carotin, unterstützen die Lichtabsorption.

Definition: Fotosynthese einfach erklärt für Kinder: Pflanzen fangen Sonnenlicht mit ihren grünen Blättern ein und verwandeln es zusammen mit Wasser und Luft in Nahrung und Sauerstoff.

Highlight: Die Fotosysteme in den Chloroplasten funktionieren wie kleine Sonnenkollektoren, die Lichtenergie einfangen und in chemische Energie umwandeln.

Der Prozess der Lichtabsorption in den Fotosystemen läuft folgendermaßen ab:

1. Ein Lichtpartikel (Photon) trifft auf ein Pigmentmolekül.
2. Ein Elektron im Pigment wird angeregt und auf ein höheres Energieniveau gehoben.
3. Die Energie wird von Pigment zu Pigment weitergegeben (Energietransfer).
4. Im Reaktionszentrum des Fotosystems wird die Energie genutzt, um ein Elektron auf einen Akzeptor zu übertragen (Elektronentransfer).

Vocabulary: Der Lichtsammelkomplex ist eine Ansammlung von Pigmentmolekülen, die Lichtenergie aufnehmen und zum Reaktionszentrum leiten.