Fotosynthese und Zellatmung gegenüberstellen
Im Sommer stehen auf einem Kartoffelacker in der Soester Börde grüne Pflanzen. Im Herbst liegen im Boden dicke Knollen voller Stärke. Woher kommt die Energie in den Knollen, wenn die Pflanze weder frisst noch trinkt wie ein Tier? Und warum verbraucht dieselbe Pflanze nachts Sauerstoff? Am Ende der Seite kannst du beides erklären.
Die Fotosynthese: Licht wird zu gespeicherter Energie
Grüne Pflanzen, Algen und manche Bakterien stellen ihre Nahrung selbst her. Das nennt man Fotosynthese. Sie läuft in den Chloroplasten ab. Dort sitzt der grüne Farbstoff Chlorophyll, der das Licht aufnimmt.
Aus energiearmen Stoffen entsteht ein energiereicher Stoff:
$$\text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser} \xrightarrow{\text{Lichtenergie}} \text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff}$$Die Ausgangsstoffe (Edukte) sind Kohlenstoffdioxid und Wasser. Die Endprodukte sind Traubenzucker (Glucose) und Sauerstoff. Als Zusatz für Interessierte: In Formeln schreibt man $6\,\mathrm{CO_2}+6\,\mathrm{H_2O}\to\mathrm{C_6H_{12}O_6}+6\,\mathrm{O_2}$.
Wichtig ist die Energieumwandlung: Lichtenergie wird in chemisch gebundene Energie umgewandelt. Diese Energie steckt nun im Traubenzucker. Daraus baut die Pflanze auch Stärke (Speicherstoff, z. B. in Kartoffelknollen), Cellulose und andere Stoffe auf.
Die Fotosynthese und die Zellatmung sind zwei wichtige Stoffwechselvorgänge. a) Nenne die Ausgangsstoffe (Edukte) und die Endprodukte der Fotosynthese. b) Nenne die…
Die Fotosynthese und die Zellatmung sind zwei wichtige Stoffwechselvorgänge.
- a) Nenne die Ausgangsstoffe (Edukte) und die Endprodukte der Fotosynthese.
- b) Nenne die Ausgangsstoffe (Edukte) und die Endprodukte der Zellatmung.
Eine Schülergruppe der Realschule in Münster stellt eine Wasserpflanze (Wasserpest) in ein Becherglas mit Wasser und beleuchtet sie. Es steigen Gasbläschen auf. a) Nenne…
Eine Schülergruppe der Realschule in Münster stellt eine Wasserpflanze (Wasserpest) in ein Becherglas mit Wasser und beleuchtet sie. Es steigen Gasbläschen auf.
- a) Nenne das Gas, das in den Bläschen überwiegend enthalten ist, und beschreibe, wie man es nachweisen kann.
- b) Erkläre, was sich an der Gasbildung ändert, wenn die Lampe weiter weggestellt wird.
- c) Begründe, warum die Pflanze auch im Dunkeln Sauerstoff verbraucht.
Die Zellatmung: Energie wird freigesetzt
Alle Lebewesen brauchen Energie: zum Wachsen, für Bewegung, für Wärme. Diese Energie holen sie sich durch die Zellatmung. Sie läuft in den Mitochondrien ab, in Pflanzen-, Tier- und Pilzzellen.
$$\text{Traubenzucker} + \text{Sauerstoff} \rightarrow \text{Kohlenstoffdioxid} + \text{Wasser} + \text{nutzbare Energie}$$Der Traubenzucker wird also mit Sauerstoff abgebaut. Dabei wird die chemisch gebundene Energie frei. Ein Teil davon wird für die Zelle nutzbar, ein Teil geht als Wärme ab.
Die Zellatmung ist nicht das Ein- und Ausatmen mit der Lunge. Die Lunge bringt nur den Sauerstoff in den Körper. Verbraucht wird er in den Zellen.
Vervollständige die Wortgleichung der Fotosynthese und die der Zellatmung: a) Kohlenstoffdioxid + Wasser + → Traubenzucker + b) Traubenzucker + → Kohlenstoffdioxid + +…
Vervollständige die Wortgleichung der Fotosynthese und die der Zellatmung:
- a) Kohlenstoffdioxid + Wasser + __ → Traubenzucker + ____
- b) Traubenzucker + __ → Kohlenstoffdioxid + ____ + nutzbare Energie
Beschreibe die Energieumwandlungen bei der Fotosynthese und bei der Zellatmung. Gib jeweils an, welche Energieform aufgenommen und welche Energieform gespeichert oder…
Beschreibe die Energieumwandlungen bei der Fotosynthese und bei der Zellatmung. Gib jeweils an, welche Energieform aufgenommen und welche Energieform gespeichert oder freigesetzt wird.
Die beiden Vorgänge im Vergleich
Die Wortgleichungen sehen wie Spiegelbilder aus. Die Stoffe sind dieselben, nur die Richtung ist verschieden. Aber die Vorgänge sind keine einfache Umkehrung.
| Fotosynthese | Zellatmung | |
|---|---|---|
| Ort in der Zelle | Chloroplasten | Mitochondrien |
| Wo im Lebewesen | nur in grünen Pflanzenteilen, Algen | in allen Zellen aller Lebewesen |
| Bedingung | Licht nötig | Tag und Nacht |
| Energie | Lichtenergie → chemisch gebundene Energie | chemisch gebundene Energie → nutzbare Energie und Wärme |
| Stoffe | nimmt $\mathrm{CO_2}$ auf, gibt $\mathrm{O_2}$ ab | nimmt $\mathrm{O_2}$ auf, gibt $\mathrm{CO_2}$ ab |
| Funktion | Aufbau energiereicher Stoffe | Abbau, Energie für die Lebensvorgänge |
Eine Pflanze braucht beides. Die Fotosynthese liefert Traubenzucker und damit die Energie. Die Zellatmung macht diese Energie nutzbar, genau dort und dann, wo die Pflanze sie braucht, auch nachts und in der Wurzel.
Ordne die folgenden Aussagen der Fotosynthese, der Zellatmung oder beiden Vorgängen zu: Es wird Sauerstoff freigesetzt. Es wird Kohlenstoffdioxid aufgenommen. Der…
Ordne die folgenden Aussagen der Fotosynthese, der Zellatmung oder beiden Vorgängen zu:
-
Es wird Sauerstoff freigesetzt.
-
Es wird Kohlenstoffdioxid aufgenommen.
-
Der Vorgang findet in den Mitochondrien statt.
-
Der Vorgang findet in den Chloroplasten statt.
-
Der Vorgang läuft in Pflanzenzellen ab.
-
Lichtenergie wird benötigt.
Ein Kartoffelacker in der Soester Börde wird im Sommer geerntet. Die Knollen enthalten viel Stärke. a) Erkläre, wie die Stärke in den Knollen entstanden ist. Gehe dabei…
Ein Kartoffelacker in der Soester Börde wird im Sommer geerntet. Die Knollen enthalten viel Stärke.
- a) Erkläre, wie die Stärke in den Knollen entstanden ist. Gehe dabei auf Fotosynthese und Transport ein.
- b) Erkläre, wofür die Kartoffelpflanze einen Teil des gebildeten Traubenzuckers verbraucht.
- c) Begründe, warum Kartoffeln im dunklen Keller auskeimen können, obwohl dort kein Licht vorhanden ist.
Tag und Nacht: Gegenspieler im Stoffkreislauf
Ein Blatt tut beides gleichzeitig. Bei Licht überwiegt die Fotosynthese. Dann nimmt das Blatt netto Kohlenstoffdioxid auf, weil die Fotosynthese mehr Kohlenstoffdioxid verbraucht, als die Zellatmung bildet. Nachts fehlt das Licht, nur die Zellatmung läuft. Das Blatt gibt $\mathrm{CO_2}$ ab.
In der Dämmerung gibt es einen Zeitpunkt, an dem die Fotosynthese gerade so viel $\mathrm{CO_2}$ verbraucht, wie die Zellatmung bildet. Dort schneidet die Kurve die Nulllinie.
Im Aquarium sieht man dasselbe am Sauerstoff. Am späten Nachmittag, nach vielen Stunden Fotosynthese, ist der Gehalt am höchsten. Kurz vor Sonnenaufgang ist er am niedrigsten, denn die ganze Nacht haben alle Lebewesen Sauerstoff verbraucht. Im dauerhaft dunklen Aquarium fehlt die Fotosynthese ganz: Der Sauerstoff wird aufgebraucht und die Fische ersticken.
Fotosynthese und Zellatmung sind Gegenspieler im Stoffkreislauf: Was der eine Vorgang verbraucht, bildet der andere, und umgekehrt. Doch sie sind nur Gegenspieler bei den Stoffen. Bei der Energie nicht: Licht kommt von außen, und die Energie der Zellatmung geht am Ende als Wärme verloren.
Eine Buche im Teutoburger Wald wird über 24 Stunden untersucht. Tagsüber nimmt ein Blatt netto Kohlenstoffdioxid auf, nachts gibt es Kohlenstoffdioxid ab. a) Erkläre,…
Eine Buche im Teutoburger Wald wird über 24 Stunden untersucht. Tagsüber nimmt ein Blatt netto Kohlenstoffdioxid auf, nachts gibt es Kohlenstoffdioxid ab.
- a) Erkläre, warum tagsüber trotz Zellatmung netto Kohlenstoffdioxid aufgenommen wird.
- b) Beschreibe, wie sich die Nettoaufnahme von Kohlenstoffdioxid in der Dämmerung verändert, und erkläre den Zeitpunkt, an dem Aufnahme und Abgabe gleich groß sind.
- c) Beurteile die Aussage: „Pflanzen betreiben Fotosynthese, Tiere betreiben Zellatmung."
Ein geschlossenes Aquarium (Wasserpflanzen, Schnecken, Fische) steht an einem Fenster in Bochum. Der Sauerstoffgehalt des Wassers schwankt im Tagesverlauf: Er ist am…
Ein geschlossenes Aquarium (Wasserpflanzen, Schnecken, Fische) steht an einem Fenster in Bochum. Der Sauerstoffgehalt des Wassers schwankt im Tagesverlauf: Er ist am späten Nachmittag am höchsten und kurz vor Sonnenaufgang am niedrigsten.
- a) Erkläre diesen Verlauf.
- b) Begründe, warum die Fische in einem dauerhaft abgedunkelten Aquarium nach einiger Zeit sterben würden.
- c) Erkläre, warum Fotosynthese und Zellatmung als Gegenspieler im Stoffkreislauf bezeichnet werden können, und nenne einen Unterschied, der dies einschränkt.
Ein Schüler behauptet: „Die Zellatmung ist einfach die Umkehrung der Fotosynthese, deshalb bringt es nichts, wenn Pflanzen beides machen." a) Vergleiche die…
Ein Schüler behauptet: „Die Zellatmung ist einfach die Umkehrung der Fotosynthese, deshalb bringt es nichts, wenn Pflanzen beides machen."
- a) Vergleiche die Wortgleichungen beider Vorgänge und stelle heraus, in welchem Sinne die Behauptung zutrifft.
- b) Widerlege den Schluss, es bringe nichts, indem du die Funktion beider Vorgänge für die Pflanze erläuterst.
- c) Nenne zwei Unterschiede zwischen beiden Vorgängen, die die Behauptung „einfache Umkehrung" einschränken.
Zurück zum Anfang: Die Energie in den Kartoffelknollen stammt vom Sonnenlicht. Die Blätter wandeln sie durch Fotosynthese in Traubenzucker um, die Knolle speichert ihn als Stärke. Nachts verbraucht die Pflanze Sauerstoff, weil die Zellatmung ohne Licht weiterläuft.