Pflanzen | 25.09.11, 15:57

Warum sind Pflanzen grün? - Die Photosynthese

Unser Ökosystem besteht aus einer Vielzahl ständiger Kreisläufe und Stoffumwandlungen. Eine der wichtigsten und faszinierendsten Reaktionen ist die Photosynthese, die, obgleich nicht dazu fähig, jeder Mensch kennen dürfte. Aber wie funktioniert sie eigentlich? Und wie sieht es in so einer Pflanzenzelle diesbezüglich aus?

Ein Artikel von Mopani.

Aufbau eines Chloroplasten

Photosynthese ist ein Vorgang, bei dem Pflanzen und wenige Bakterienarten für sich selbst Nahrung aufbauen. Man bezeichnet sie daher als autotroph. Es geht darum, die Energie des Sonnenlichts in bei der Zellatmung verwertbare Energie umzuwandeln. Die Zellatmung ist essentiell für Wachstum, Regeneration und Bewegung. Hierfür benötigt man energiereiche Stoffe, insbesondere Glucose, landläufig als Traubenzucker bekannt. Glucose wird in Energie umgewandelt, als „Abfallstoffe“ entstehen Kohlenstoffdioxid und Wasser, Sauerstoff wird verbraucht. Wie also erhält die Pflanze die Glucose, um Zellatmung betreiben zu können? Um diese Frage zu beantworten, sehen wir uns einmal den Aufbau eines Chloroplasten an:
Chloroplasten sind Organelle einer Pflanzenzelle. Sie kommen nur in Pflanzen- (und den angesprochenen bestimmten Bakterien-) Zellen vor und sind etwa 2 – 8 Mikrometer groß. Man muss sie sich ellipsoid geformt vorstellen. Zwar besitzen sie eine eigene DNA und eine sehr fettreiche Grundsubstanz, das Stroma, doch besonders interessant für die Photosynthese sind die Membransysteme, in denen sich die photosynthetisch wichtigen Pigmente befinden. Die Innenmembran, die den gesamten Chloroplasten umgibt so wie uns Menschen die Haut stülpt sich nach innen ein. Diese Lamellen bezeichnet man als Thylakoide. Sie stapeln sich stellenweise aufeinander und bilden Grana (ein Granum= lat. Korn). Hier, in der sogenannten Thylakoidmembran (von griech. Thylakoeides = beutel-, schlauchförmig) findet man das Chlorophyll, ebenso Carotin. Diese beiden Pigmente sind der Kern der Photosynthese: sie wandeln Lichtenergie in pflanzenverwertbare Energie in Form von Zucker um. Zugleich machen sie die schöne grüne Farbe der Pflanzenblätter aus, Carotin hingegen färbt rötlich, wie man es von Karotten kennt.
Chemisch ausgedrückt:

6 CO₂ + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O₂
Kohlenstoffdioxid und Wasser reagieren (indirekt unter Einfluss von Lichtenergie) zu Traubenzucker und Sauerstoff.

Der Sauerstoff ist für Pflanzen eigentlich ein Nebenprodukt, ist aber lebenswichtig für alle Lebewesen, auch den Menschen, und wird auch von den Pflanzen bei der Zellatmung veratmet:

C6H12O6 + 6 O₂ + 6 H20 + ADP --> 6 CO₂ + 12 H20 + ATP
Traubenzucker, Sauerstoff und Wasser reagieren zu Kohlenstoffdioxid, Wasser und Energie. (ADP= Adenosindiphosphat ATP=Adenosintriphosphat)

ADP ist hierbei eine energiearme Substanz, ATP hingegen ein energiereicher Stoff.
Pflanzen spielen somit auf der Erde eine wichtige Rolle als Emittent von Sauerstoff und Konsument von Kohlenstoffdioxid, dem Treibhausgas. Dass wir heute die Erde bevölkern, verdanken wir Blaualgen, die als Sauerstoffproduzenten eine Atmosphäre schufen, in der Leben möglich war! Zum Dank fällt ein Baum nach dem anderen…

Bildquelle: Mopani

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