Bei der Photosynthese wandeln Pflanzen Kohlendioxid in energiereiche Stoffe um. Dabei setzen sie Sauerstoff frei, der für Menschen und Tiere lebensnotwendig ist. Wie ist der Ablauf des wichtigsten biologischen Prozesses?
Voraussetzungen für Fotosynthese
Die Fotosynthese findet in pflanzlichen Zellen statt. Die Basis bildet das Chlorophyll, der in den Blättern enthaltene grüne Farbstoff. Ohne das Blattgrün können Pflanzen keinen Sauerstoff produzieren. Vor allem die Bäume wirken wie Filteranlagen. Sie verbrauchen das Kohlendioxid aus der Luft und produzieren Sauerstoff.
Neben Pflanzen nutzen auch Algen und einige Bakterien diesen Stoffwechselprozess.
Ablauf der Fotosynthese
Die Bezeichnung Photosynthese enthält die beiden griechischen Wortteile „Licht“ und „Zusammensetzung“. Sie beschreibt den Prozess der Transformation energiearmer Ausgangsprodukte in energiereiche Stoffe unter Nutzung des Sonnenlichts. Dabei werden Kohlenstoff aus der Atmosphäre und Wasser aus dem Boden aufgenommen. Im Ergebnis des Stoffwechselvorganges entstehen Zucker und Sauerstoff, der die Lebensgrundlage für Menschen und Tiere bildet.
Formel
Die der Photosynthese zugrunde liegende Formel ist ganz unkompliziert aufgebaut und lässt sich ebenso einfach erklären.
Die hier abgebildete Gleichung bedeutet nichts weiter, als dass aus sechs Molekülen Wasser (H2O) und sechs Molekülen Kohlendioxid (CO2) sechs Moleküle Sauerstoff (O2) und ein Molekül Zucker (C6H12O6) entstehen. Der so entstandene Sauerstoff wird dabei an die Umwelt abgegeben, der Zucker dagegen gespeichert.
Reaktionsschema
Der biochemische Prozess der Fotosynthese läuft in zwei Abschnitten ab. Er wird in einem Reaktionsschema dargestellt. Der erste Teil, der die Beteiligung des Sonnenlichts erfordert, wird als Lichtreaktion oder primäre Reaktion bezeichnet. Die Dunkelreaktion beschreibt den zweiten Teil des Prozesses, der ohne Lichteinfluss vonstattengeht.
Lichtreaktion
- Absorption der elektromagnetischen Energie des Sonnenlichts unter Nutzung der Farbstoffe (Chlorophyll oder Carotinoide)
- Umwandlung elektromagnetischer Energie in chemische Energie
- Übertragung von Elektronen, die durch das Sonnenlicht aufgeladen wurden (Redoxreaktion)
Dunkelreaktion
- Umwandlung der in der durch die Lichtreaktion entstandenen Stoffe in organische Verbindungen
- Nutzung der gebildeten Stoffe für Wachstum und Energiegewinnung der Pflanze
Häufig gestellte Fragen
Als autotrophe Assimilation wird der Prozess der Stoff- und Energieumwandlung in pflanzlichen Zellen bezeichnet, bei dem aus körperfremden Stoffen körpereigene gebildet werden.
Neben Glucose und Sauerstoff werden in der Pflanze Kohlenhydrate, Eiweiße und Fette gebildet. Kohlenhydrate wie Zellulose sind zum Aufbau der Zellwände erforderlich. Eiweiße bilden den Hauptbestandteil des Zellplasmas. Fette sind in den Samen vieler Pflanzenarten enthalten. Des Weiteren entstehen Vitamine, Duftstoffe, Harz, Nektar, Alkaloide und Farbstoffe.
Ein einhundert Jahre alter Baum erzeugt pro Tag 13 Kilogramm Sauerstoff. Diese Menge reicht aus, um zehn Menschen zu versorgen.
