Nachweis der Sauerstoff- und Stärkebildung

Der bei der Photosynthese freigesetzte
Sauerstoff läßt sich auf verschiedene Weisen bestimmen, am
besten mit submers lebenden Pflanzen (Wasserpflanzen) wie Elodea
(Wasserpest) oder Carbomba (Tausendblatt).

Nachfolgend sind 2 Experimente aufgeführt.

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1. Nachweis des Photosynthese-Sauerstoffs
mit der Glimmspanprobe

(ELODEA)

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scient1

2. Nachweis des Photosynthese-Sauerstoffs
m
it Indigo
(CARBOMBA)

Phoro3

Der durch die Carbomba entstehende Sauerstoff
färbt die Lösung blau (Oxidation).

indigo

Auch die bei der Photosynthese entstehenden organischen Stoffe lassen
sich leicht nachweisen.

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3. Nachweis der Assimilationsstärke

Befestigen Sie dicht an der Oberfläche zweier
grüner Blätter einer Pflanze (z. B. Geranie) Kartonstücke
oder Alufolie, sodaß ca. 1/3 der Blattoberfläche
abgedeckt ist. Sorgen Sie dafür, daß die Abdeckung
dicht anliegt und die Pflanze genügend Licht erhält.
Nach ca. 4 Tagen nehmen Sie die Abdeckung ab und beobachten die
abgedeckte Fläche.

Löst man nun die Blattfarbstoffe
mit Aceton aus dem Blatt und träufelt Jod/Kaliumjodidlösung
auf das Blatt, färben sich die belichteten Stellen Blauviolett,
die abgedeckten nicht. Jod/Kaliumjodidlösung ist eine Nachweis
von Stärke.

 

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Folgerung: Bei
der Photosynthese entsteht in den Blättern der organische Stoff Stärke,
ein Kohlenhydrat, der aus Glucose aufgebaut ist. Man nennt sie auch Assimilationsstärke.

Um den genauen Stoffwechsel bei der Photosynthese zu
klären, bedarf es anderer Methoden. Dazu später mehr.

1.2.3 Abhängigkeit von Licht, CO2
und Temperatur

Wir wollen uns nun genauer mit den drei genannten Faktoren
auseinandersetzen und ergründen, wie sie die Photosynthese beeinflussen.
Dazu zunächst ein Experiment mit Carbomba.

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4. Blasenzählung
mit Carbomba

Mit dem Versuchsaufbau von Abb.
8
kann man qualitativ die Abhängigkit von den Faktoren:

  • Licht,
  • CO2 und
  • Temperatur

demonstrieren. Blasz-1

1.2.3.1 Licht- und CO2 – Abhängigkeit

Um zu verstehen, wie Licht die Photosynthese der
Pflanzen beeinflußt, müssen wir uns zunächst genauer mit
der Energieform Licht beschäftigen. Zum Thema Licht soll auch auf
den Biokurs Klasse 11 (bs11-30.htm Ozonzyklus)
und (bs11-22.htm) verwiesen werden.

Die Sonne strahlt verschiedene Bereiche des elektromagnetischen
Spektrums auf die Erde.

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Um zu entscheiden, welche elektromagnetische Strahlung
der Sonne für die Photosynthese entscheidend ist, muß man einzelne
Wellen des Spektrums auf eine Versuchspflanze (hier grüne Pflanze)
einstrahlen und die Photosyntheseaktivität messen. Die Phosyntheserate
wird üblicherweise als Menge O2/Zeit
gemessen. Trägt man das Ergebnis gegeneinander auf, erhält man
das Aktions- oder Wirkungsspektrum
der Photosynthese:

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Man erkennt, daß Wellenlängen oberhalb von
700 und unterhalb von 400 nm für die Photosynthese wirkungslos sind.
Aus dem Ökologiekurs Klasse 11, Thema Ozon haben wir gelernt, daß
UVB-Licht eher hemmend auf das Pflanzenwachstum wirkt und UVC völlig
in der Atmosphäre absorbiert wird. Es wirkt also nur sichtbares Licht
und davon der Blau- und Rotbereich. Grünes Licht ist relativ
wirkungslos.

Was in der Pflanze mit Licht in Wechselwirkung tritt
sehen wir im nächsten Kapitel?

 

 

 


Abb. 5
Nachweis
der
Photosynthese
 


Materialien:

große Wasserwanne
Glaszylinder
Reagenzglas
Glasrohre als Stützen
Elodeasprosse
NaHCO3

Das Becken füllt man vollständig mit Wasser und legt
unter den Glaszylinder einige Elodeasprosse. Der Zylinder sollte
genügend Abstand vom Wannenboden haben. Zur Verbesserung
des CO2-Gehaltes des Wassers gibt man einige Spatelspitzen
NaHCO3 ins Wasser, woraus über das Kohlensäuregleichgewicht
CO2 entsteht. Mit einer Lampe kann auch bestrahlt werden.

Der entstehende Sauerstoff wird im Reagenzglas aufgefangen und
mit der Glimmspanprobe nachgewiesen.

 

 

 

 


Abb. 6
Nachweis
der Photosynthese mit Indigo
 


Materialien:
 

 

Becherglas
Wasser
Carbombasproß
Paraffinöl
0,01% wässrige Indigolösung
10% Na2S2O4 – Lösung

Ein Carbombasproß wird in eine, durch ca. 6 Tropfen einer
10% igen Na2S2O4-Lösung reduzierte,
farblose 0,01% ige Indigolösung gegeben. Die Lösung wird
luftdicht mit Paraffinöl überschichtet.

Reaktionsablauf

S2O42-
—-> 2SO2 + 2 e

Indigo blau +2H+ +2e
—–> farblos (Red.)

Indigo farblos +O2 —–>
blau Ox.)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 7
Nachweis
der Assimilationsstärke
 


Materialien:

Blätter, Alufolie, Aceton, Jod/Kaliumjodidlösung

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 8
Blasenzählung mit Carbomba
 
Carbomba wird in ca. 20° warmen Wasser auf die Versuchsbedingungen
eingestellt und mit einer 1. Zählung der O2-Blasen
die Ausgangsphotosyntheserate bestimmt.CO2-Abhängigkeit:
Danach wird wird die Zählung mit demineralisiertem Wasser,
und mit Sprudel wiederholt und jeweils über die Blasenzählung
die Photosyntheserate bei diesen CO2-Bedingungen bestimmt.Lichtabhängigkeit:
Die Lichtabhängigkeit kann dadurch untersucht werden, daß
man den Diaprojektor auf Halblicht und Vollicht schaltet
und wiederum die Photosyntheserate bestimmt. Um genauer die Wechselwirkung
des Lichtes mit der Pflanze zu zeigen, werden nun grüne,
blaue
und rote Farbfilter in den
Strahlengang eingebracht und jeweils die O2-Produktion
bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den Schülern diskutiert.

Temperaturabhängigkeit:
Während der Versuchsreihen wird die Temperatur in der Küvette
gemessen, um einigermaßen gleiche Temperaturbedingungen zu
haben. Zu hohe Temperatur führt zur Verminderung der Photosyntheseleistung.

 

 

 


Abb. 9
Elektromagnetisches
Spektrum

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Abb. 10
Aktionsspektrum
der Photosynthese
 

 

Weiterführende
Quellen:
Botanik:http://www.uni-hamburg.de/~biologie/b_online/d00/inhalt.htm
Alles über die Photosynthesehttp://photoscience.la.asu.edu/photosyn/default.html
Photosynthesehttp://www.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookPS.html
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