Pflanzen und Fotosynthese - Grundlegende Funktionen der Fotosynthese benennen - G - Kompetenzraster Biologie 5

Einleitung

Die Fotosynthese ist ein faszinierender biologischer Prozess, der das Leben auf der Erde wie wir es kennen ermöglicht. Pflanzen, Algen und einige Bakterienarten können mit Hilfe der Sonnenenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glukose und Sauerstoff herstellen. Dieser Prozess ist nicht nur für die Produzenten selbst lebensnotwendig, da sie die Glukose als Energiequelle nutzen, sondern auch für fast alle anderen Lebewesen, die direkt oder indirekt von der durch Fotosynthese produzierten Biomasse abhängen. In diesem aiMOOC werden wir die grundlegenden Funktionen der Fotosynthese genauer betrachten und verstehen lernen, wie dieser Prozess die Grundlage für das Leben auf unserem Planeten bildet.

Grundlagen der Fotosynthese

Was ist Fotosynthese?

Fotosynthese ist ein chemischer Prozess, durch den Pflanzen, bestimmte Bakterien und Algen Lichtenergie in chemische Energie umwandeln, um ihre Nahrung herzustellen. Sie nutzen dabei Kohlenstoffdioxid aus der Luft, Wasser aus dem Boden und Lichtenergie, vornehmlich vom Sonnenlicht, um Glukose (eine Zuckerart) und Sauerstoff zu produzieren.

Die Hauptfunktionen der Fotosynthese

Die Fotosynthese erfüllt zwei Hauptfunktionen:

Energieumwandlung: Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in Form von Glukose. Diese Energie wird von den Pflanzen für Wachstum und Entwicklung genutzt.
Sauerstoffproduktion: Freisetzung von Sauerstoff als Nebenprodukt, welches für die Atmung der meisten Lebewesen auf der Erde unerlässlich ist.

Die zwei Phasen der Fotosynthese

Die Fotosynthese kann in zwei Phasen unterteilt werden: Die Lichtreaktion und die Dunkelreaktion (auch Calvin-Zyklus genannt).

Lichtreaktion

Während der Lichtreaktion wird Lichtenergie genutzt, um Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff zu spalten. Die Energie aus dem Licht wird in ATP (Adenosintriphosphat) und NADPH (Nicotinamidadenindinukleotidphosphat) umgewandelt, die als Energieträger für die Dunkelreaktion dienen.

Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus)

Im Calvin-Zyklus, der unabhängig von Licht stattfindet, wird Kohlenstoffdioxid mithilfe der Energie aus ATP und NADPH in Glukose umgewandelt. Dieser Prozess ist für die Synthese von Zucker verantwortlich, welcher als Energiequelle für die Pflanze und letztlich auch für die Ernährung anderer Organismen dient.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was ist das Hauptprodukt der Fotosynthese? (Glukose) (!Sauerstoff) (!Wasser) (!Kohlenstoffdioxid)

Welche Energiequelle wird für die Fotosynthese benötigt? (Sonnenlicht) (!Chemische Energie) (!Wärme) (!Bewegungsenergie)

Was wird bei der Lichtreaktion der Fotosynthese produziert? (ATP und NADPH) (!Glukose und Sauerstoff) (!Kohlenstoffdioxid und Wasser) (!ATP und Glukose)

Wo findet die Fotosynthese hauptsächlich statt? (In den Chloroplasten) (!In den Mitochondrien) (!Im Zellkern) (!In den Ribosomen)

Was wird bei der Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus) umgewandelt? (Kohlenstoffdioxid in Glukose) (!Lichtenergie in chemische Energie) (!Wasser in Sauerstoff) (!ATP in Kohlenstoffdioxid)

Welches Gas wird als Nebenprodukt der Fotosynthese freigesetzt? (Sauerstoff) (!Kohlenstoffdioxid) (!Stickstoff) (!Wasserstoff)

Was ist der erste Schritt der Lichtreaktion? (Spaltung von Wasser) (!Absorption von Kohlenstoffdioxid) (!Synthese von Glukose) (!Freisetzung von Sauerstoff)

Welches Molekül dient als Energieträger im Calvin-Zyklus? (ATP und NADPH) (!Glukose und Sauerstoff) (!Wasser und Kohlenstoffdioxid) (!Sauerstoff und Stickstoff)

In welcher Form wird die Energie bei der Fotosynthese gespeichert? (Als chemische Energie in Glukose) (!Als mechanische Energie) (!Als thermische Energie) (!Als elektrische Energie)

Was nutzt die Pflanze als Kohlenstoffquelle für die Fotosynthese? (Kohlenstoffdioxid aus der Luft) (!Kohlenstoff aus dem Boden) (!Kohlenstoff aus dem Wasser) (!Kohlenstoff aus Düngemitteln)

Memory

Lichtreaktion	Wasser wird in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten
Dunkelreaktion (Calvin-Zyklus)	Kohlenstoffdioxid wird in Glukose umgewandelt
ATP	Energieträger, der bei der Lichtreaktion produziert wird
NADPH	Energieträger, der bei der Lichtreaktion produziert wird
Sauerstoff	Nebenprodukt der Lichtreaktion

Offene Aufgaben

Leicht

Erkläre mit eigenen Worten, warum die Fotosynthese für das Leben auf der Erde wichtig ist.
Beschreibe den Unterschied zwischen der Licht- und der Dunkelreaktion.

Standard

Erstelle ein einfaches Diagramm, das die Schritte der Fotosynthese zeigt.
Recherchiere und präsentiere, wie verschiedene Umweltbedingungen die Fotosynthese beeinflussen können.

Schwer

Entwickle ein Experiment, um die Auswirkungen von Lichtintensität auf die Fotosynthese zu untersuchen.
Untersuche, wie sich die Abwesenheit eines der Hauptelemente der Fotosynthese (Licht, Wasser, Kohlenstoffdioxid) auf Pflanzen auswirkt.