Fotosynthese-Experimente und Stärke
Auf dem Balkon in Köln steht eine Pelargonie. Sie bekommt nur Wasser und Licht, keine Nahrung wie ein Tier. Trotzdem wächst sie. Woher kommt ihr Baumaterial, und wie kann man das in der Schule beweisen? Das findest du in diesem Abschnitt heraus. Am Ende kommst du auf die Pelargonie zurück.
Was ist Fotosynthese?
Grüne Pflanzen stellen ihre Nährstoffe selbst her. Dazu brauchen sie Licht, Wasser und Kohlenstoffdioxid aus der Luft. Es entstehen Traubenzucker (Glucose) und Sauerstoff. Diesen Vorgang nennt man Fotosynthese. Er läuft in den grünen Blattteilen ab, in den Chloroplasten.
Als Wortgleichung:
Kohlenstoffdioxid + Wasser → (Licht, Chloroplasten) → Traubenzucker + Sauerstoff
Warum ist Licht nötig? Es liefert die Energie. Die Pflanze speichert sie in den Stoffen, die sie baut: Aus Lichtenergie wird chemische Energie.
Nenne zwei Stoffe, die für die Fotosynthese benötigt werden, und zwei Stoffe, die entstehen.
Nenne zwei Stoffe, die für die Fotosynthese benötigt werden, und zwei Stoffe, die entstehen.
Stärke als Speicherstoff
Der Traubenzucker wird nicht sofort ganz verbraucht. Die Pflanze wandelt einen Teil in Stärke um und lagert sie in den Blättern ein. Stärke ist ein Speicherstoff, der sich nicht im Zellsaft löst. Nachts oder im Winter greift die Pflanze darauf zurück.
Zum Wachsen und Transportieren wird Stärke wieder in löslichen Zucker umgewandelt. Dieser wird in den Leitungsbahnen zu Wurzeln, Knospen und Früchten gebracht. Transportiert wird also gelöster Zucker, keine Stärke. Dort baut die Pflanze daraus Stoffe auf oder wandelt den Zucker wieder in Stärke um und speichert sie, zum Beispiel in der Kartoffelknolle. Die Knolle selbst ist unterirdisch und kann keine Fotosynthese betreiben, sie bekommt den Zucker aus den Blättern.
Daraus folgt: Auch nachts wächst die Pflanze, weil sie von der Stärke lebt, die sie tagsüber angelegt hat. Im Frühjahr treiben Kartoffeln aus der gespeicherten Stärke aus, bevor sie Blätter haben.
Kartoffelknollen enthalten viel Stärke, werden aber unterirdisch gebildet. a) Erkläre, wie die Stärke in die Knolle gelangt. b) Beschreibe einen Nachweis der Stärke in…
Kartoffelknollen enthalten viel Stärke, werden aber unterirdisch gebildet.
- a) Erkläre, wie die Stärke in die Knolle gelangt.
- b) Beschreibe einen Nachweis der Stärke in der Knolle.
- c) Erkläre den Nutzen dieser Speicherung für die Pflanze im Jahreslauf.
Der Stärkenachweis
Stärke weist du mit Iod-Kaliumiodid-Lösung (Lugolsche Lösung) nach. Sie ist gelbbraun. Bei Stärke färbt sie sich blauschwarz. Ohne Stärke bleibt sie gelbbraun.
Das Blatt ist grün, die Blaufärbung wäre kaum zu sehen. Deshalb entfärbt man es vorher:
Sicherheit (RISU): Schutzbrille tragen, Ethanol nur im warmen Wasserbad erwärmen, Iodlösung nicht auf Haut und Kleidung bringen.
Nenne das Reagenz, mit dem man Stärke in einem Blatt nachweist, und gib die Farbe bei positivem Ergebnis an.
Nenne das Reagenz, mit dem man Stärke in einem Blatt nachweist, und gib die Farbe bei positivem Ergebnis an.
Erkläre, warum man ein Blatt vor dem Stärkenachweis in heißem Wasser und dann in warmem Ethanol entfärbt.
Erkläre, warum man ein Blatt vor dem Stärkenachweis in heißem Wasser und dann in warmem Ethanol entfärbt.
Versuche planen und auswerten
Die Chloroplasten, in denen die Fotosynthese abläuft, kannst du unter dem Mikroskop in Blättchen der Wasserpest sehen. Wie du mikroskopierst und die Vergrößerung bestimmst, lernst du in den Abschnitten „Mikroskop, Zelle und Vergrößerung“ und „Blattaufbau und Chloroplasten“.
Ein gutes Experiment prüft immer nur einen Faktor. Alles andere bleibt gleich. Man braucht außerdem eine Kontrolle, also einen Ansatz ohne den geprüften Faktor.
Ein zweites Beispiel ist ein panaschiertes Blatt (weiß-grün). Nach Belichtung und Stärkenachweis färben sich nur die grünen Bereiche blauschwarz. Die weißen enthalten keine Chloroplasten, bleiben gelbbraun und dienen als Kontrolle im selben Blatt. Schlussfolgerung: Fotosynthese und Stärkebildung brauchen Chloroplasten (grünen Blattfarbstoff).
Eine Pelargonie wird 24 Stunden verdunkelt. Dann wird ein Blatt der Pflanze teilweise mit einem Streifen Alufolie abgedeckt und die Pflanze 6 Stunden belichtet. Danach…
Eine Pelargonie wird 24 Stunden verdunkelt. Dann wird ein Blatt der Pflanze teilweise mit einem Streifen Alufolie abgedeckt und die Pflanze 6 Stunden belichtet. Danach wird ein Stärkenachweis mit Iod-Kaliumiodid-Lösung durchgeführt.
- a) Formuliere die Fragestellung des Versuchs.
- b) Erkläre, warum die Pflanze zuvor verdunkelt wird.
- c) Beschreibe das erwartete Ergebnis und deute es.
Ein Blatt einer panaschierten Pflanze (weiß-grün) wird nach Belichtung auf Stärke geprüft. Nur die grünen Bereiche färben sich blauschwarz. a) Deute das Ergebnis. b)…
Ein Blatt einer panaschierten Pflanze (weiß-grün) wird nach Belichtung auf Stärke geprüft. Nur die grünen Bereiche färben sich blauschwarz.
- a) Deute das Ergebnis.
- b) Nenne die Kontrolle, die im Blatt selbst enthalten ist.
- c) Formuliere das Versuchsergebnis als „Wenn … dann …“-Satz oder als Schlussfolgerung.
Ein Schüler behauptet: „Das Blatt hat im Dunkeln keine Stärke, also kann die Pflanze nachts nicht wachsen.“ a) Beurteile die Aussage mit Bezug auf Stärke als…
Ein Schüler behauptet: „Das Blatt hat im Dunkeln keine Stärke, also kann die Pflanze nachts nicht wachsen.“
- a) Beurteile die Aussage mit Bezug auf Stärke als Speicherstoff.
- b) Erkläre, wie Stärke nachts in Zucker umgewandelt und transportiert wird.
- c) Plane einen Versuch, mit dem man Stärke am Morgen und am Abend vergleicht.
Wasserpest: Sauerstoff sichtbar machen
Sauerstoff ist ein Gas. In Wasser kann man ihn als Bläschen sehen. Dafür nimmt man die Wasserpest, eine Wasserpflanze. Man hält frisch angeschnittene Sprosse unter einen umgestülpten Trichter in Wasser mit etwas Natron (liefert Kohlenstoffdioxid). Aus der Schnittstelle steigen Gasblasen auf.
Nachweis: Das Gas sammelt sich in einem Reagenzglas. Ein glimmender Holzspan (Glimmspan) flammt darin auf. Das beweist Sauerstoff.
Dein Protokoll hat feste Teile: Fragestellung, Material, Durchführung, Beobachtung, Auswertung.
Schreibe ein kurzes Versuchsprotokoll zur Fragestellung „Bilden Wasserpestsprosse im Licht ein Gas?“ Gib Material, Durchführung, Beobachtung (Gasblasen pro Minute: Licht…
Schreibe ein kurzes Versuchsprotokoll zur Fragestellung „Bilden Wasserpestsprosse im Licht ein Gas?“ Gib Material, Durchführung, Beobachtung (Gasblasen pro Minute: Licht 18, Schatten 6, Dunkelheit 0; Glimmspan im aufgefangenen Gas: flammt hell auf) und Auswertung an, einschließlich des Nachweises von Sauerstoff mit dem Glimmspan.
Eine Wasserpestpflanze wird im Abstand von 10 cm, 20 cm und 40 cm zu einer Lampe gestellt. Gemessen werden Gasblasen pro Minute: 36, 18 und 6. a) Stelle die Messwerte in…
Eine Wasserpestpflanze wird im Abstand von 10 cm, 20 cm und 40 cm zu einer Lampe gestellt. Gemessen werden Gasblasen pro Minute: 36, 18 und 6.
- a) Stelle die Messwerte in einem Diagramm dar (beschreibe Achsen und Verlauf).
- b) Formuliere die Abhängigkeit der Fotosyntheseleistung von der Lichtintensität.
- c) Nenne zwei Störfaktoren und schlage Maßnahmen zu ihrer Kontrolle vor.
- d) Begründe, warum die Gasblasenzahl nur ein indirektes Maß ist.
Zurück zur Pelargonie vom Anfang: Sie baut ihre Substanz aus Kohlenstoffdioxid der Luft und Wasser auf. Die Energie liefert das Licht.
Auf einen Blick
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Fotosynthese: Kohlenstoffdioxid + Wasser → Traubenzucker + Sauerstoff, mit Lichtenergie und Chloroplasten.
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Traubenzucker wird als Stärke gespeichert und bei Bedarf wieder zu Zucker abgebaut und transportiert (z. B. in die Kartoffelknolle).
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Stärkenachweis: Heißes Wasser, warmer Ethanol, Iod-Kaliumiodid-Lösung. Blauschwarz bedeutet Stärke.
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Vor dem Versuch wird die Pflanze verdunkelt. Nur ein Faktor wird verändert, die Kontrolle bleibt gleich.
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Wasserpest: Gasblasen sind Sauerstoff (Glimmspanprobe). Mehr Licht bedeutet mehr Blasen, aber nur als indirektes Maß.