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Versuchsprotokoll

 

Fotosynthese

 

Verfasser: Martin Wilhelm/Hans-Georg v. Schweinichen, Manuel Betz

Klasse: 11a

Lehrer: Herr Blank

Datum: 12.02.2003

 

1.      V 11.2

2.      V 11.3

3.      V 11.4

4.      Fotosyntheseabhängigkeit

5.      V 10.1

6.      V 10.2

7.      V 10.3

8.      V 10.4

9.      Blattpigmente

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 11.2:  Materialien und Geräte: Wasserpest, Lampe, Reagenzglas, Büroklammer, Küvette.

 

Man beschwert einen frisch abgeschnittenen Spross der Wasserpest an seiner Spitze mit einer Büroklammer und steckt sie umgekehrt in ein wassergefülltes Reagenzglas. Die Schnittstelle muss einige Zentimeter unter der Wasseroberfläche liegen. Um herauszufinden, ob die Fotosynthese von der Energiestärke abhängt richten wir eine Lampe auf die Wasserpest. Nun zählt man die Blasen die in einer Minute aus dem Wasserpeststängel aufsteigen. Der Versuch wird erneut durchgeführt, jedoch wird der Abstand zur Lampe (Energiequelle) vergrößert.

 

Abstand der Wasserpest von der Lichtquelle in cm

Anzahl der produzierten Bläschen

0cm

2

5cm

2

10cm

1

20cm

1

30cm

1

 

Die obigen Versuchsergebnisse zeigen, dass die Fotosynthese von der gelieferten Energiemenge abhängig ist. Je mehr Energie vorhanden ist, desto mehr O2 kann produziert werden. 

Je näher die Wasserpest an die Lichtquelle herankommt, desto mehr Blasen (O2) steigen auf. Je weiter die Wasserpest von der Lichtquelle entfernt ist, desto weniger Energie kann von der Lichtquelle an die Oberfläche der Wasserpest gelangen.

 

 

 

 

V 11.3:   Materialien und Geräte: Wasserpest, Leitungswasser, destilliertes Wasser,

Sprudel, Reagenzglas.

 

Man Steckt einen frisch abgeschnittenen Wasserpestspross umgekehrt in ein Reagenzglas (wie in V 11.2). Nun füllt man in das Reagenzglas langsam:

a)      Mineralwasser

b)      destilliertes Wasser

c)      „normales“ Wasser (Leitungswasser)

Das Reagenzglas wird vor eine Lichtquelle gestellt. Nun zählt man die aufsteigenden Blasen.

 

Flüssigkeit

Bläschen

Mineralwasser

43

Destilliertes Wasser

0

Leitungswasser

2

 

 

a) Je mehr CO2 im Wasser enthalten ist, desto mehr Sauerstoff kann die

    Wasserpest (Elodea canadensis) produzieren.

b) Da im destilliertem Wasser kein CO2 enthalten ist, ist eine Sauerstoff

    Produktion nicht möglich. (Fotosynthese ist somit nicht möglich.)

c) In dem „normalem“ Wasser (Leitungswasser) ist nicht so viel CO2 enthalten

    wie im Mineralwasser, deswegen kann nicht so viel O2 produziert werden.

 

Der Versuch soll verdeutlichen, dass die, bei der Fotosynthese produzierte O2 Menge, von der Menge des CO2 abhängig ist.

 

V 11.4:   Materialien und Geräte: Wasserpest, Standzylinder, Eiswürfel, Thermometer.

 

Man steckt einen Wasserpestspross (wie in V 11.2) in einen Standzylinder mit eisgekühltem Wasser hinein. Nun zählt man bei gleichbleibender Beleuchtungsintensität die pro Minute aufsteigenden O2 Bläschen bei verschiedenen Temperaturen, indem man die Wassertemperatur schrittweise durch hinzugießen erhöht.

 

Bis zu einer Temperatur von 35°C steigt die Reaktionsgeschwindigkeit bei der

Fotosynthese an. Jedoch ab 35°C sinkt die Reaktionsgeschwindigkeit und bei ca. 50°C ist keine Reaktion mehr möglich, da eine Denaturierung in den Enzymen stattgefunden hat.

 

Temperatur in °C

Anzahl der Bläschen

15°

-

20°

-

25°

5

30°

20

35°

35

50°

0

 

Die Abbildung zeigt, dass die Temperaturabhängigkeit eine Optimumkurve darstellt.

 

Dieser Versuch soll verdeutlichen, dass die Fotosynthese von der Temperatur abhängig ist.

 

Abhängigkeiten der Photosynthese:

 

  1. Die Fotosynthese ist abhängig von der Lichtstärke. Je mehr Licht (Energie) vorhanden ist, desto besser läuft die Photosynthese ab.
  2. Die Fotosynthese ist abhängig von der CO2-Menge. Je mehr CO2 vorhanden ist, desto besser läuft die Photosynthese ab.
  3. Die Fotosynthese ist abhängig von der Temperatur. Die Reaktionsfähigkeit der Photosynthese steigt bis 35°C an. Danach fällt die Reaktionsfähigkeit bis sie bei 50°C nicht mehr möglich ist.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V 10.1:   Stärkenachweis in Blättern

 

Materialien und Geräte: Grüne Blätter, z.B. von Kapuzinerkresse, Flieder oder Bohne, großes und kleines Becherglas, Heizplatte, Brennspiritus, Iod-Kaliumiodid-Lösung (KI3 = Polyjodid).

 

Bei der Ion-Stärke-Reaktion wird Ion in den Windungen des spiraligen Stärkemoleküls eingeschlossen. So kommt es, dass durch das zugeben von Iod-Kaliumiodid-Lösung in Verbindung mit Stärke eine Blaufärbung entsteht.

 

Durchführung:

Es wird ein zuvor gut belichtetes Blattgewebe, kurz in siedendes Wasser getaucht um es dort abzutöten. Anschließend wird es durch Chlorophyllextraktion in heißem Brennspiritus entfärbt. Das bleiche, spröde gewordene Blatt, wird kurz in heißes Wasser getaucht und in einer Petrischale ausgebreitet. Nun wird das Blatt mit Iod-Kaliumiodid-Lösung übergossen. Nach einiger Zeit sollte das Blatt abgespült werden um die Veränderungen zu erkennen.

 

 

Ergebnis:

Nach einigen Minuten ist es zu erkennen, dass sich einige Bereiche dunkelviolett verfärbt haben. Die Blaufärbung beruht auf einem Einbau von Jod-Atomen in die Kettenmoleküle der Stärke. Also müssen die verfärbten Bereiche Stärke enthalten.

 

 

 

V 10.2:   Zuckernachweis in Blättern

 

Materialien und Geräte: Blätter von Schnittlauch, Zwiebel oder Tulpe, Reagenzglas Bunsenbrenner, Fehlingsche Lösung I und II, Trichter, Filterpapier.

 

Mit Fehlingscher Lösung können reduzierende Zucker nachgewiesen werden.

 

Durchführung:

Es wird etwa 1 g Blattmasse zerschnitten und in etwas Wasser in einem Reagenzglas aufgekocht. Nun wird der Extrakt gefiltert, dabei wird etwa 1 ml eines Gemisches aus gleichen Teilen Fehling I und II hinzu gegeben und kurz erhitzt.

 

 

Ergebnis:

Es findet eine Farbveränderung von blau in ziegelrot statt. Diese orange/rote Färbung weißt auf reduzierende Zucker hin. Da die Fehlingsche Lösung aus Kupfer besteht, könnte der ausfallende rote Feststoff Kupferoxid sein.

 

Anmerkung:

Mit Stärke ist der Fehling-Nachweis negativ, weil der Nachweis nur auf reduzierende Zucker wie Glucose reagiert. Man muss die Stärke deshalb zuvor in die Glucosebausteine zerlegen. Dann ist der Nachweis positiv.

 

V 10.3:   Notwendigkeit des Lichts (Schablonenversuch)

 

Materialien und Geräte: Kapuzinerkresse oder Flieder, Alufolie, großes und kleines Becherglas, Heizplatte, Brennspiritus, Iod-Kaliumiodid-Lösung

 

Durchführung:

Am Vorabend oder am frühen Morgen eines Sonnentages wird ein Blatt mit einem Streifen Aluminiumfolie abgedeckt, aus der zuvor Figuren oder  Schriftbilder herausgeschnitten wurden. Die Schablone sollte das Blatt auch an der entsprechenden Unterseite bedecken. Nach einigen Stunden dann kann das Blatt dann gepflückt und wie in V 10.1. weiter behandelt werden.

 

Ergebnis:

Streng lokal, nur dort, wo Licht hinfiel, konnte die Substanzbildung erfolgen.

 

V 10.4:   Notwendigkeit des Chlorophylls

 

Materialien und Geräte: Zierpflanze mit grünweiß gescheckten (panaschierten) Blättern, (z.B. Eschenahorn, Pelargonie Holunder) großes und kleines Becherglas, Heizplatte, Brennspiritus, Iod-Kaliumiodid-Lösung

 

Durchführung:

Nach einigen Stunden Belichtung, wird ein Blatt abgepflückt und behandelt wie in V 10.1.

 

Ergebnis:

Bei panaschierten Blättern ist das Chlorophyll ungleich verteilt. Legt man das Blatt nach Extraktion des Chlorophylls in eine Jodlösung, so findet ein Stärkenachweis an vorher grünen Flächen statt. Sie allein waren zur Neubildung organischer Substanz befähigt. Wogegen die Chlorophyll freien Partien auf die Versorgung der grünen Teile angewiesen sind.

 

Die Versuche (besonders V 10.1 und 10.3) bekräftigen die folgende Aussage:

 

Die Erzeugung des Reservestoffs Stärke ist eine wesentliche Grundlage des pflanzlichen Stoffwechsels. Bei der Fotosynthese erzeugen die Pflanzen die Stärke unter dem Einfluss von Sonnenlicht und mit Hilfe des Blattgrünfarbstoffes Chlorophyll aus dem Kohlenstoffdioxid der Luft, wobei auch Sauerstoff entsteht. Dieser Prozess wird als Assimilation bezeichnet:

Kohlenstoffdioxid + Wasser --Licht/Chlorophyll--> Sauerstoff + Stärke DHR = +2830 kJ 

 

 

 

 

 

Blattpigmente:

 

 

Pigment 1:      rf: 0.18

Pigment 2:      rf: 0,36

Pigment 3:      rf: 0,47

Pigment 4:      rf: 0,56

Pigment 5:      rf: 0,91

 

Bei der Dünnschichtchromatographie gehen Moleküle, die verschieden aufgebaut

sind, unterschiedlich starke Wechselwirkungen zu den Molekülen eines

Lösungsmittels und den Teilchen der Oberfläche eines Feststoffes ein.

Die Reihenfolge der Auftrennung der Pigmente ist durch die Molekülstruktur

der einzelnen Komponenten, deren Ladung und deren Löslichkeit in der

stationären und mobilen Phase gegeben. Bei einem unpolaren Laufmittel legen

polare Stoffe die geringste Strecke zurück (geringe Rf-Werte) und unpolare Stoffe

die größte Strecke (hohe Rf-Werte).

 

Im unteren Bereich der Folie sieht man drei gelbliche Farbzonen, bei denen es sich um Xantophylle handelt. Im mittleren Bereich zeigt sich eine gelb-grüne und eine grün-blaue Farbzone, bei denen es sich um Chlorophyll b und a handelt. Bei der gelb-orangenen Zone im oberen Bereich handelt es sich um Carotin. 

Insgesamt ergibt sich hier eine deutliche Auftrennung der Blattpigmente.


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