Die Photosynthese-Formel Sonnenlicht in Energie verwandeln

Einige Organismen müssen die Energie erzeugen, die sie zum Überleben benötigen. Diese Organismen sind in der Lage, Energie aus dem Sonnenlicht zu absorbieren und daraus Zucker und andere organische Verbindungen wie Lipide und Proteine ​​herzustellen. Die Zucker werden dann verwendet, um Energie für den Organismus bereitzustellen. Dieser als Photosynthese bezeichnete Prozess wird von photosynthetischen Organismen wie Pflanzen, Algen und Cyanobakterien verwendet.

Photosynthesegleichung

Bei der Photosynthese wird Sonnenenergie in chemische Energie umgewandelt. Die chemische Energie wird in Form von Glucose (Zucker) gespeichert. Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht werden zur Erzeugung von Glukose, Sauerstoff und Wasser verwendet. Die chemische Gleichung für diesen Prozess lautet:

6CO₂ + 12H₂O + Licht → C₆H₁₂Ö₆ + 6O₂ + 6H₂Ö

Sechs Moleküle Kohlendioxid (6CO₂) und zwölf Molekülen Wasser (12H₂O) werden dabei verbraucht, während Glucose (C₆H₁₂Ö₆), sechs Moleküle Sauerstoff (60₂) und sechs Molekülen Wasser (6H₂O) hergestellt werden.

Diese Gleichung kann vereinfacht werden als: 6CO₂ + 6H₂O + Licht → C₆H₁₂Ö₆ + 6O₂.

Photosynthese in Pflanzen

In Pflanzen findet die Photosynthese hauptsächlich in den Blättern statt. Da die Photosynthese Kohlendioxid, Wasser und Sonnenlicht erfordert, müssen alle diese Substanzen von den Blättern aufgenommen oder zu diesen transportiert werden. Kohlendioxid wird durch winzige Poren in Pflanzenblättern gewonnen, die Stomata genannt werden. Sauerstoff wird auch durch die Stomata freigesetzt. Wasser wird von der Pflanze über die Wurzeln gewonnen und über vaskuläre Gewebesysteme der Pflanzen an die Blätter abgegeben. Das Sonnenlicht wird von Chlorophyll absorbiert, einem grünen Pigment in Pflanzenzellstrukturen, den sogenannten Chloroplasten. Chloroplasten sind die Orte der Photosynthese. Chloroplasten enthalten mehrere Strukturen mit jeweils spezifischen Funktionen:

• Außen- und Innenmembranen- Schutzhüllen, die Chloroplastenstrukturen umschließen.
• Stroma-dichte Flüssigkeit im Chloroplasten. Der Ort der Umwandlung von Kohlendioxid in Zucker.
• Thylakoid-abgeflachte sackartige Membranstrukturen. Der Ort der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie.
• Grana-dicht geschichteten Stapel von Thylakoid-Säcken. Orte der Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie.
• Chlorophyll-ein grünes Pigment innerhalb des Chloroplasten. Absorbiert Lichtenergie.

Stadien der Photosynthese

Die Photosynthese erfolgt in zwei Phasen. Diese Stufen werden als Lichtreaktionen und Dunkelreaktionen bezeichnet. Die Lichtreaktionen finden in Gegenwart von Licht statt. Die Dunkelreaktionen erfordern kein direktes Licht, jedoch treten Dunkelreaktionen bei den meisten Pflanzen tagsüber auf.

Lichtreaktionen treten meist in den Thylakoid-Stapeln des Grana auf. Hier wird Sonnenlicht in Form von ATP (freie Energie enthaltendes Molekül) und NADPH (energiereiches elektronentragendes Molekül) in chemische Energie umgewandelt. Chlorophyll absorbiert Lichtenergie und startet eine Reihe von Schritten, die zur Produktion von ATP, NADPH und Sauerstoff (durch Wasserspaltung) führen. Sauerstoff wird durch die Stomata freigesetzt. Sowohl ATP als auch NADPH werden bei Dunkelreaktionen zur Herstellung von Zucker verwendet.

Dunkle Reaktionen im Stroma auftreten. Kohlendioxid wird mit ATP und NADPH in Zucker umgewandelt. Dieser Prozess wird als Kohlenstofffixierung oder Calvin-Zyklus bezeichnet. Der Calvin-Zyklus besteht aus drei Hauptphasen: Kohlenstoff-Fixierung, Reduktion und Regeneration. Bei der Kohlenstofffixierung wird Kohlendioxid mit einem 5-Kohlenstoff-Zucker [Ribulose1,5-Biphosphat (RuBP)] kombiniert, wodurch ein 6-Kohlenstoff-Zucker entsteht. In der Reduktionsstufe werden ATP und NADPH, die in der leichten Reaktionsstufe erzeugt werden, verwendet, um den 6-Kohlenstoff-Zucker in zwei Moleküle eines 3-Kohlenstoff-Kohlenhydrats, Glycerinaldehyd-3-phosphat, umzuwandeln. Glycerinaldehyd-3-phosphat wird zur Herstellung von Glucose und Fructose verwendet. Diese beiden Moleküle (Glucose und Fructose) bilden zusammen Saccharose oder Zucker. In der Regenerationsstufe werden einige Moleküle Glycerinaldehyd-3-phosphat mit ATP kombiniert und zurück in den 5-Kohlenstoff-Zucker RuBP umgewandelt. Wenn der Zyklus abgeschlossen ist, kann RuBP mit Kohlendioxid kombiniert werden, um den Zyklus erneut zu beginnen.

Photosynthese Zusammenfassung

Zusammenfassend ist die Photosynthese ein Prozess, bei dem Lichtenergie in chemische Energie umgewandelt und zur Herstellung organischer Verbindungen verwendet wird. In Pflanzen findet die Photosynthese typischerweise innerhalb der in Pflanzenblättern befindlichen Chloroplasten statt. Die Photosynthese besteht aus zwei Stufen, den Lichtreaktionen und den Dunkelreaktionen. Die Lichtreaktionen wandeln Licht in Energie um (ATP und NADHP) und die Dunkelreaktionen verwenden die Energie und Kohlendioxid, um Zucker zu produzieren. Eine Übersicht über die Photosynthese finden Sie im Photosynthese-Quiz.