Stoffwechsel: Überblick über die Photosynthese & Nachweis der Produkte

Namen: Video von Laura und Marie Weber, 2020-07
Hopemaster, 2020-12

Die Photosynthese ist der Prozess, bei dem grüne Pflanzen aus Sonnenlicht energiereiche Produkte wie Traubenzucker (Glucose) und Stärke herstellen. Von diesen Produkten ernähren sich dann Menschen und Tiere.

Die Photosynthese benötigt nicht nur Wasser, sondern auch Kohlenstoffdioxid. Zum Ablaufen der Photosynthese braucht die Pflanze Licht. Dabei entsteht Stärke,  aber nur dort, wo auch Licht auf grüne Blätter trifft. Diese enthalten Chloroplasten, welche Chlorophyll enthalten. Das ist das Blattgrün. Im Chloroplasten findet mithilfe des Chlorophylls die ganze Photosynthese statt.

Die endgültige Photosynthesegleichung:

Lichtenergie + Wasser + Kohlenstoffdioxid  ---> Sauerstoff + Stärke

6 H₂O + 6 CO₂ —> 6 O₂  + C₆H₁₂O₆

Bei der Photosynthese entstehen eigentlich zuerst Zucker und Sauerstoff. Der Traubenzucker wird aber meistens in Stärke umgewandelt, da diese besser speicherbar ist. Aus diesen Produkten werden im Folgenden weitere aufgebaut, wie Zellstoff (Zellulose) und viele mehr.

Die Produkte der Fotosynthese können mit verschiedenen Nachweisen nachgewiesen werden. Dazu weiter unten mehr.

Erklärvideo zur Photosynthese von Laura und Marie:

Nachweis der Produkte der Photosynthese

a) Sauerstoffnachweis mit Indigokarmin

Indigokarmin ist eine wasserlösliche Substanz, die aufgelöst eine leicht gelbliche Farbe hat. Kommt Indigokarmin nun mit Sauerstoff in Kontakt, so oxidiert es zu seiner dunkelblauen Form. Diese Farbreaktion ist ein sehr feiner Nachweis für entstehenden Sauerstoff:

Stellt man eine Pflanze in Wasser, sieht man, dass bei Belichtung das Wasser sich zuerst leicht, dann später stark blau färbt. Das ist der Beweis, dass Sauerstoff entstanden ist.

Verwendet man eine Pflanze mit Wurzeln und Blüten und belichtet diese, so erkennt man, dass nur Wasser, welches die grünen Bereiche der Pflanze umfließt sich blau färbt. Denn nur diese Bereiche enthalten Chloroplasten und Chlorophyll. Das ist der Beweis, dass die Photosynthese in den Chloroplasten stattfindet.

Photosynthese nur in grünen Pflanzenteilen

=> die grünen Blattbestandteile bilden mit Licht Sauerstoff!

b) Nachweis der Stärkebildung

Zuerst wird bei der Photosynthese Traubenzucker gebildet. Dieser wird zum Teil verbraucht (durch die eigene Zellatmung der Pflanze) der Rest wird in Stärke umgewandelt. Die Stärke kann leicht mit (hellroter) Iodlösung nachgewiesen werden. Bei Kontakt entsteht eine stark dunkelblaue Farbe.

Stärkenachweis durch Iod

Der Stärkenachweis aus belichteten Blättern funktioniert in mehreren Schritten:

1. Zuerst nimmt man ein Blatt, welches ca zwei Tage in Dunkelheit war. In dieser Zeit hat das Blatt seine eigenen Stärkereserven verbraucht.
2. Ein Bereich wird nun mit einem Papieraufkleber abgeklebt. Das Papier ist lichtundurchlässig.
3. Nun wird das Blatt 12 Stunden belichtet. Es findet jede Menge Photosynthese statt und es wird Stärke gebildet. Unter dem Aufkleber kann aber kein Licht die Zellen erreichen.
4. Nun schaltet man das Licht wieder aus und entfernt den Aufkleber.
5. Um den Stärkenachweis durchzuführen, wird das Blatt erstmal (bei Dunkelheit!) entfärbt, da man die blaue Farbe so besser sieht. Dazu wird es kurz in heißen Alkohol (Spiritus) gelegt. Die Hitze zerstört die Membranen. Durch die defekte Membran kann der Blattfarbstoff Chlorophyll entweichen und sich im Spiritus auflösen.
6. Das Blatt wird nun mit einer Pinzette in ein Gefäß mit Iodlösung gelegt. Die Iodlösung dringt in das Blatt ein und verfärbt sich durch die Stärke dunkel.

Man sieht deutlich ein helles Viereck in der Form des Aufklebers. Diese Bereiche haben sich nicht verfärbt, da hier keine Stärke vorhanden war.
Der Grund liegt darin, dass ohne Licht in diesen Bereichen keine Photosynthese stattfand.

=> Bei der Photosynthese entsteht mithilfe von Licht Stärke!