Wissensbasis

Autotrophe Organismen (z. B. Pflanzen, Cyanobakterien) bauen organische Stoffe selbst aus anorganischen Stoffen (CO₂, H₂O) und einer Energiequelle (Licht) auf.

Heterotrophe Organismen (z. B. Tiere, Pilze, die meisten Bakterien) müssen organische Stoffe über die Nahrung aufnehmen, weil sie sie nicht selbst synthetisieren können.

Sichtbares (weißes) Licht umfasst Wellenlängen von ca. 400–750 nm und enthält alle Spektralfarben.

Die Energie eines Photons hängt von der Frequenz ab (E = h·f). Daher gilt: - Kurzwelliges Licht (violett/blau, ~400–500 nm) → hohe Energie - Langwelliges Licht (rot, ~620–750 nm) → niedrigere Energie - Grünes Licht (~500–570 nm) liegt dazwischen, wird von Chlorophyll aber kaum absorbiert.

6 CO₂ + 6 H₂O →(Licht)→ C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

• Edukte: Kohlenstoffdioxid (aus der Luft, über Stomata), Wasser (aus dem Boden, über Wurzeln), Lichtenergie.
• Produkte: Glucose (C₆H₁₂O₆) → weiter zu Stärke/Saccharose; Sauerstoff als Abfallprodukt.
• Lichtenergie wird in chemische Energie umgewandelt und in den Bindungen der Glucose gespeichert.

In den Blättern entstehen während der Photosynthese Zucker (Triosephosphate → Glucose/Saccharose). Über das Phloem (Siebröhren) wird Saccharose in unterirdische Sprossteile transportiert.

In den Knollen (Speicherorganen) wird der Zucker als Speicherstärke abgelagert – daraus wird die Kartoffel.

Von oben nach unten: - Cuticula: wachsartige Schutzschicht, verhindert Wasserverlust. - Obere Epidermis: einlagig, schützt, meist ohne Chloroplasten. - Palisadengewebe: dicht gepackt, viele Chloroplasten → Hauptort der Photosynthese. - Schwammgewebe: lockeres Gewebe mit großen Interzellularräumen → Gasaustausch (CO₂ rein, O₂ raus). - Leitbündel: Xylem (Wassertransport) und Phloem (Zuckertransport). - Untere Epidermis mit Stomata: Spaltöffnungen, umgeben von zwei bohnenförmigen Schließzellen. Sie regulieren über den Turgor CO₂-Aufnahme, O₂- und Wasserdampfabgabe.

• Doppelmembran (äußere + innere Hüllmembran).
• Stroma: Plasmaraum mit Enzymen (u. a. RubisCO), eigener ringförmiger DNA und Ribosomen.
• Thylakoidsystem: Membransäckchen (Thylakoide), die zu Stapeln (Grana) aufgetürmt sind, verbunden durch Stromathylakoide.
• Thylakoidmembran: Sitz der Photosysteme, Elektronentransportkette und ATP-Synthase.

Funktionale Trennung: - Lichtreaktion (lichtabhängig): in der Thylakoidmembran. - Calvin-Zyklus (lichtunabhängig): im Stroma.