Chloroplasten – Bau und Funktion (Basiswissen)

Chloroplasten – Bau und Funktion (Basiswissen) Übung

• Gib an, wieso Pflanzen größtenteils grün sind.

  Tipps

  Eine der Antworten ist richtig.

  Die Farbe des Pigments Chlorophyll ist Grün.

  Lösung

  Alle grünen Pflanzenteile besitzen Zellen mit bis zu einhundert Chloroplasten, welche der Ort der Fotosynthese sind.
  Dort wird der Nährstoff Traubenzucker aus Wasser und Kohlenstoffdioxid mithilfe von Lichtenergie hergestellt. Sauerstoff ist hierbei ein Nebenprodukt, von dem wir profitieren.
  In den Chloroplasten befinden sich Thylakoidmembranen. Diese unterscheiden sich von anderen Membranen durch einen überaus hohen Proteinanteil und den Gehalt an Pigmenten. Etwa ein Viertel der Membranbestandteile der Thylakoide sind bestimmte Farbpigmente: die grünen Chlorophylle.

• Skizziere den Vorgang der Fotosynthese.

  Tipps

  Ein wesentlicher Anteil des Sauerstoffs in der Luft ist durch die Fotosynthese von Algen in den Ozeanen entstanden.

  Es gibt zwei Ausgangsstoffe und zwei Produkte. Die nötige Energie für die Reaktion liefert das Sonnenlicht.

  Lösung

  Pflanzen sind in der Lage, die Lichtenergie der Sonne zu nutzen: Sie stellen ihren Nährstoff Traubenzucker aus Wasser und Kohlenstoffdioxid mithilfe der Lichtenergie selbst her. Sauerstoff ist hierbei ein Nebenprodukt, von dem wir profitieren. Der ganze Prozess heißt Fotosynthese.

• Benenne die Bestandteile eines Chloroplasten.

  Tipps

  Ein Granum ist ein Stapel einzelner Thylakoide.

  Das Stroma ist eine durchsichtige, gelartige Substanz, die den Innenraum von Chloroplasten ausfüllt.

  Die Stärkekörner sind eine der größten Strukturen im Chloroplasten.

  Lösung

  Elektronenmikroskopische Untersuchungen haben offenbart, dass Chloroplasten von einer Doppelmembran umgeben sind, die einen Bereich umschließt, der als Stroma bezeichnet wird. In dieser Grundsubstanz sind zahlreiche Thylakoide zu finden. Diese lamellenartigen Membransäckchen entstehen durch Einschnürungen der inneren Chloroplastenmembran. Die Thylakoide sind häufig gestapelt, wobei ein solcher Stapel als Granum (Mehrzahl: Grana), bezeichnet wird.

  Zusätzlich enthält ein Chloroplast Stärke, die als Stärkekorn sichtbar ist. Diese Stärkekörner werden aus den ersten Produkten der Fotosynthese hergestellt und im Chloroplasten zwischengelagert. Im Stroma befinden sich zudem kleine Fetttröpfchen sowie DNA und Ribosomen.

• Erkläre, wie die Pigmente der Chloroplasten mit der Fotosynthese zusammenhängen.

  Tipps

  Hier siehst du den schematischen Aufbau der Thylakoidmembran: Kannst du erkennen, dass sie sich aus zwei Lagen zusammensetzt?

  Lösung

  Wie die meisten biologischen Membranen besteht die Thylakoidmembran aus einer Doppellipidschicht mit integrierten Proteinen. Von anderen Membranen unterscheidet sie sich durch einen überaus hohen Proteinanteil und den Gehalt an Pigmenten: Etwa ein Viertel der Membranbestandteile der Thylakoide sind bestimmte Farbpigmente – die grünen Chlorophylle.

  Carotinoide kommen ebenfalls vor: Sie sind gelb bis rot. Nur im Herbst, wenn die grünen Blattfarbstoffe abgebaut werden, sind sie für uns sichtbar.

  Die äußeren Blattfarbstoffe in einem Fotosystem in der Thylakoidmembran fungieren gewissermaßen als Antennenpigmente und absorbieren Licht mit bestimmten Wellenlängen: Sie leiten die Energie zu zwei zentralen Chlorophyllteilchen weiter, die wiederum in der Lage sind, angeregte Elektronen auf andere Nichtpigmentmoleküle zu übertragen.
  Die dann folgenden Reaktionen der Fotosynthese finden im Stroma des Chloroplasten statt, wo auch die Stärkekörner zu finden sind.

• Gib an, wobei es sich um einen Chloroplasten handelt.

  Tipps

  In den Chloroplasten befinden sich Strukturen, die wie Münzstapel aussehen: die sogenannten Grana.

  Durch das viele Chlorophyll sind Chloroplasten grün.

  Lösung

  In Pflanzen haben Chloroplasten eine Größe von etwa fünf bis zehn Mikrometern. Sie sind von einer Doppelmembran umgeben, die einen Bereich einschließt, der als Stroma bezeichnet wird.
  In dieser Grundsubstanz sind zahlreiche Thylakoide vorhanden. Diese lamellenartigen Membransäckchen entstehen durch Einschnürungen der inneren Chloroplastenmembran. Oft sind die Thylakoide gestapelt. Ein solcher Stapel wird als Granum (Mehrzahl: Grana) bezeichnet.
  In der Thylakoidmembran befinden sich viele Proteine und Pigmente, insbesondere das grüne Chlorophyll. Daher erscheinen Chloroplasten grün.

• Überprüfe die Aussagen über Chloroplasten auf ihre Richtigkeit.

  Tipps

  Vier der Antworten sind richtig.

  Wasser und Kohlenstoffdioxid sind anorganische Verbindungen.

  Zwingende Strukturen zur Herstellung eigener Proteine sind DNA und Ribosomen.

  Lösung

  Chloroplasten werden gemäß der Endosymbiontentheorie als Nachfahren eigenständig lebensfähiger Organismen betrachtet. Diese Theorie basiert unter anderem auf der Tatsache, dass Chloroplasten eine eigene DNA und Ribosomen besitzen. Daher können sie auch eigene Proteine unabhängig herstellen. Ein charakteristisches Merkmal von Chloroplasten ist ihre Doppelmembran, die ebenfalls auf die endosymbiotische Aufnahme eines fotosynthetischen Bakteriums durch eine Vorläuferzelle hinweist.

  Chloroplasten sind von entscheidender Bedeutung für eine der fundamentalsten Fähigkeiten von Pflanzen, nämlich die Fotosynthese. Dieser Prozess ermöglicht es Pflanzen, sich ausschließlich von anorganischen Verbindungen und Sonnenlicht zu ernähren, um organische Moleküle zu synthetisieren. Eine zentrale Rolle spielt dabei der grüne Farbstoff Chlorophyll, weshalb Chloroplasten stets eine grüne Färbung aufweisen.