Photosynthese verstehen: Definition

Die Photosynthese ist ein chemischer Prozess, der von Pflanzen genutzt wird, um aus Sonnenenergie chemische Energie zu gewinnen. Dank dieser Energie aus der Sonne wandeln Pflanzen Bodenwasser und Kohlendioxid aus der Luft in Glukose um, einen essentiellen Nährstoff, der sie mit Energie versorgt und die Herstellung von Zellulose ermöglicht.

Die Photosynthese ist der wichtigste chemische Prozess auf der Erde, bei dem organische Substanzen aus Sonnenenergie hergestellt werden.

In der Natur gibt es Organismen, die sich von anderen Lebewesen ernähren und als Heterotrophe bezeichnet werden. Es gibt auch einige, die in der Lage sind, ihre eigene Nahrung zu synthetisieren, ohne organische Substanzen von anderen Lebewesen zu verwenden. Diese Organismen werden Autotrophen genannt. In diese Kategorie fallen Grünpflanzen, die den Prozess der Photosynthese durchführen.

Alle Pflanzen, Algen und Cyanobakterien, die Photosynthese betreiben, gelten als photoautotrophe Organismen.

Darüber hinaus gelten alle Pflanzen, Algen und Cyanobakterien, die die Photosynthese durchführen, als photoautotrophe Organismen. Die Energiequelle hierfür ist das Sonnenlicht, und die Hauptquelle für Wasserstoff ist Wasser, das als Abfall entsteht, in den meisten Fällen der für das Leben auf der Erde lebenswichtige Sauerstoff.

Photosynthese-Video

Die Photosynthese, die Grundnahrungsform des Plantae-Reiches , findet in Chloroplasten statt, in denen spezialisierte Proteine, sogenannte "photosynthetische Reaktionszentren", die das Sonnenlicht absorbieren und ein Pigment namens Chlorophyll aufweisen, gefunden werden. Dieser ist am Photosyntheseprozess beteiligt und verleiht den Pflanzen die charakteristische grüne Farbe.

Lichtenergie wird verwendet, um Elektronen aus einigen am Prozess beteiligten Substanzen freizusetzen, beispielsweise Wasserstoff, der aus einem Wassermolekül (H2O) zur Verwendung bei der Glukosesynthese entnommen wird, wobei der als Abfall verworfene Sauerstoff zurückbleibt. von Gas Vor der Umwandlung in Glucose werden aus Wasserstoff zwei Zwischenprodukte zur Speicherung von Energie hergestellt, beispielsweise NADPH (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) und ATP (Adenosintriphosphat).

Die Energie, die von Pflanzen für die Photosynthese auf dem gesamten Planeten aufgenommen wird, entspricht ungefähr 130 Terawatt (10 × 12 Watt).

Photosynthese

Die Gleichung des Photosyntheseprozesses lautet:

KOHLENDIOXID + WASSER + PHOTONEN → GLUKOSE + SAUERSTOFF

→ Was übersetzt in:

6CO2 + 6H2O → C6H1206 + 6O2

Jedes Jahr wandeln die Organismen, die die Photosynthese durchführen, 100.000.000 Tonnen Kohlenstoff in Biomasse um. Von hier aus können wir den lebenswichtigen Beitrag der Pflanzen beobachten, Kohlendioxid verbrauchen und bequem Sauerstoff liefern.

Die Produktion von Glukose, einer Zuckerart, ist sowohl für die Ernährung als auch für die Atmung der Pflanzen notwendig. Sie kann verwendet werden, um Stärke zu werden, Zellulose zu produzieren, die die Zellwand stärkt und schützt und sich beim Atmen zersetzt.

Die Geschwindigkeit der Photosynthese ist nicht immer gleich, da Temperatur, Lichtintensität und Kohlendioxidkonzentration die Geschwindigkeit verändern können.

Stadien der Photosynthese

Wie jeder Prozess besteht die Photosynthese aus zwei Phasen:

Leuchtphase

Während des lichtabhängigen Stadiums fängt die Pflanze Sonnenenergie durch Chlorophyll in Blattzellen ein und stellt ein Molekül namens Adenosintriphosphat oder Adenosintriphosphat (ATP) her, das Energie speichert.

Dabei absorbiert jedes Chlorophyllmolekül ein Lichtphoton und verliert dabei ein Elektron. Dieses Elektron ge>

Die Photosynthese besteht aus zwei Phasen: der hellen und der dunklen Phase.

Dunkle Phase.

Die Energie, die die Pflanze in der Lichtphase gewinnt, wird zur Synthese von Glukose aus Wasser und Kohlendioxid aus der Erdatmosphäre verwendet. Es wird die dunkle Phase genannt, da es anders als die vorherige kein Sonnenlicht benötigt.

Das RuBisCO-Enzym fängt Kohlendioxid aus der Atmosphäre ab und verwendet in einem anderen Prozess, dem so genannten Calvin-Zyklus, das in der leichten Phase erzeugte NADPH und ATP und setzt drei Kohlenstoffzucker frei, die dann in Saccharose oder Stärke umgewandelt werden können. Sechs Moleküle Kohlendioxid werden verwendet, um ein Molekül Glucose zu erzeugen.

Der Calvin-Zyklus, auch Calvin-Benson-Zyklus genannt, besteht aus drei Phasen:

Schritt 1. Die Kohlenstofffixierung, Ribulosediphosphat, wird verwendet, um PGA (3-Phosphoglycerinsäure) zu bilden.

Stufe 2. Das PGA wird unter Verwendung des NADPH und des ATP der leichten Phase zu einem Zucker reduziert.

Stufe 3. Ribulosediphosphat wird regeneriert.

Pflanzen wandeln Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von 3-6% in chemische Energie um.

An der Photosynthese beteiligte Teile der Pflanzenzelle.

Chloroplasten

Diese Organellen sind ausschließlich Pflanzen und Algen vorbehalten. Die Hauptfunktion von Chloroplasten besteht in der Photosynthese, da sie Chlorophyll und andere zur Durchführung des Verfahrens erforderliche Enzyme enthalten.

Chlorophyll absorbiert Energie aus dem Sonnenlicht, wandelt sie um und speichert sie in NADPH- und ATP-Molekülen, wobei Sauerstoff aus dem Wasser freigesetzt wird. Anschließend verwenden sie diese energieliefernden Moleküle, um organische Moleküle aus Kohlendioxid in einem Prozess herzustellen, der als Calvin-Zyklus bekannt ist.

Eine typische Pflanzenzelle enthält zwischen 10 und 100 Chloroplasten.

Zellmembran.

Ermöglicht den Ein- und Austritt von Wasser, Gas und Molekülen in die Zelle.

Vacuola

Pflanzenzellen enthalten eine große zentrale Vakuole, die mit Wasser gefüllt und von einer Membran namens Tonoplast bedeckt ist. Seine Funktion besteht darin, die Bewegung von Molekülen zwischen dem Cytosol und dem Saft zu steuern.

Zellwand.

Es besteht aus Zellulose, die den Zellinhalt schützt und ihm Festigkeit und Steifheit verleiht. Zusätzlich enthält es Kommunikationsleitungen mit benachbarten Zellen.

Cytoplasma

Es enthält die Enzyme und Proteine, die die Zelle zur Photosynthese benötigt.

Zellkern.

Es ist ein Ort, an dem sich die DNA von Enzymen und Proteinen befindet, die während der Photosynthese verwendet werden.

Bedeutung der Photosynthese für Lebewesen

Die Photosynthese ist der wichtigste chemische Prozess auf der Erde und für das Überleben der Lebewesen unverzichtbar. Tiere, einschließlich Menschen, leben, weil Pflanzen existieren und sie leben dank Photosynthese.

Da Pflanzen auf diese Weise ernährt werden können, ernähren sich andere Organismen von ihnen: Wurzeln, Stängel, Rinde, Blätter, Blüten und Früchte. Andererseits setzt der Prozess eines der wichtigsten Produkte für die Atmung frei: Sauerstoff.

In jüngster Zeit wurde das Vorhandensein von Pflanzen hinsichtlich ihrer Fähigkeit, schädliche Gase, die Industrie und Autos in die Atmosphäre abgeben, zu reduzieren, überdacht. Deshalb sind Laubwälder eine Art "Lunge" für die Erde.

Geschichte der Photosynthese

Der Schweizer Jean Senebier hat gezeigt, dass Pflanzen Kohlendioxid verbrauchen und bei Sonneneinstrahlung Sauerstoff abgeben.

Während des siebzehnten Jahrhunderts brachte der Engländer Stephen Hales die Idee auf, dass Pflanzen die Luft in ihrer Umgebung als Nahrungsquelle nutzen, doch bis zum achtzehnten Jahrhundert entdeckte ein anderer Engländer, Joseph Priestley, dass Gemüse auf irgendeine Weise Sauerstoff produzierte.

Es war um das Jahr 1778, als Jan Ingenhousz entdeckte, dass Pflanzen ein Gas freisetzten, das Menschen vergiften könnte, aber bei Sonnenlicht Sauerstoff freisetzten, der der Gesundheit zuträglich war. Die Photosynthese wurde nur an den Blättern durchgeführt.

1796 zeigte der Schweizer Jean Senebier, dass Pflanzen Kohlendioxid verbrauchen und Sauerstoff abgeben, wenn sie Sonnenlicht erhalten. Schon bald zeigte Nicolás Theodore de Saussure, dass sie neben CO2 auch Wasser benötigen und so das Grundschema der Photosynthese definieren.

Von dort aus hat eine vielfältige Gruppe von Wissenschaftlern neue Erkenntnisse zu einem Phänomen gebracht, das noch einige Probleme zu lösen hat.

Photosynthese Infografik

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