Chlorophyll und Wellenlänge

Chlorophyll und Wellenlänge Übung

• Bestimme die Funktion der Bauteile von Chlorophyll.

  Tipps

  Das Chlorophyll besteht aus zwei Bauteilen.

  Chlorophyll und Carotinoide werden auch als Antennenpigmente bezeichnet.

  Lösung

  Das Chlorophyll ist der grüne Blattfarbstoff in den Chloroplasten. Das Chlorophyllmolekül besteht aus zwei Teilen, dem Prophyrin- Ring-System und der Phytolkette. Chlorophyll a und b unterscheiden sich durch eine Seitengruppe. Das Porphyrin-Ring-System ist für die Lichtabsorption verantwortlich. Für die Verankerung der Chloroplastenmembran sorgt die Phytolkette. Die Pigmente Chlorophyll und Carotinoide bezeichnet man als Lichtsammelstelle.

• Erkläre, warum Pflanzen grün sind.

  Tipps

  Chlorophyll wird auch als „Blattgrün" bezeichnet.

  Absorption kommt von dem lateinischen Wort absorbtio und bedeutet „ansaugen".

  Lösung

  Die Chlorophylle absorbieren rotes und blaues Licht. Das grüne Licht wird reflektiert. Aus diesem Grund erscheinen uns Pflanzen grün.

  Das Wirkungsspektrum des Chlorophylls ist auch das Absorptionsspektrum. Dieses setzt sich aus dem blauen und roten Licht zusammen.

• Ermittle die richtigen Aussagen über das Wirkungsspektrum.

  Tipps

  Nur das blaue und rote Licht wird vom Chlorophyll aufgenommen.

  Die Bakterien siedeln sich dort an, wo viel Sauerstoff produziert wird. Demnach ist das ein Ort, an dem Fotosynthese betrieben wird.

  Lösung

  Engelmann unternahm 1882 diesen Versuch und konnte somit die Wellenlängen des Lichtes bestimmen, die für die Fotosynthese notwendig sind. Er stellte fest, dass sich die sauerstoffliebenden Bakterien an den Stellen am Algenfaden sammelten, die mit blauem oder rotem Licht bestrahlt wurden. Hier war also viel Sauerstoff vorhanden. Somit stellte er fest, dass die Alge mit dem blauen und roten Licht gut Fotosynthese betreiben konnte. Andere Farben eigneten sich hierzu weniger.

  Heutzutage würde man die Lichtabsorption z.B. mit einem Fotometer messen. Auch die produzierte Sauerstoffmenge lässt sich mit einer Sauerstoffsonde messen.

• Überlege, welche Eigenschaften zum Chlorophyll b passen.

  Tipps

  Erinnere dich an den Weg der Sonnenenergie, wenn Strahlung auf die Antennenpigmente trifft.

  Lösung

  In der Membran der Chloroplasten sind zahlreiche fotosynthetisch aktive Pigmente eingelagert. Bis zu 300 Farbstoffmoleküle bilden zusammen mit Proteinen ein Fotosystem. Dieses besteht aus der Lichtsammelfalle und dem zentralen Reaktionszentrum. Ein Chlorophyllmolekül besteht aus einem Porphyrinring und einer Phytolkette. Der Porphyrinring ist vor allem für die Lichtabsorption verantwortlich.

  Chlorophyll a ist das eigentliche Fotosynthese-Pigment, es bildet das Reaktionszentrum. Die blauen und roten Wellenlängen werden von ihm absorbiert. Chlorophyll b dient neben den Carotinoiden der Lichtsammlung. Es ist nicht direkt an der Energieumwandlung beteiligt. Das Absorptionsspektrum und die Strukturformel ähnelt dem Chlorophyll.

• Bestimme die Wellenlänge des Lichts.

  Tipps

  Der Wellenbereich des Lichts beträgt 400-760 nm.

  Lösung

  Licht ist Teil elektromagnetischer Strahlung. Das Sonnenlicht ist aus allen Wellenlängen zusammengesetzt und erscheint uns nicht bunt. Licht mit einem Wellenlängenbereich von 400-500 nm erscheint für uns blau, 500-550 nm sehen wir als grün, 550-600 nm gelb und alles über 600 nm erscheint für uns rot.

• Erkläre die Verfärbung der Blätter.

  Tipps

  Denk nochmal an die chemische Struktur des Chlorophylls.

  Lösung

  Es gibt verschiedene Ursachen für eine Verfärbung der Blätter. Es kann sein, dass ein Nährstoffmangel vorliegt oder aber dass die Jahreszeit sich ändert.

  Magnesiummangel bewirkt bei Pflanzen eine gelbliche Verfärbung der Blätter. Das Chlorophyllmolekül besitzt am Zentralatom ein Mg-Ion. Ohne Magnesium kann die Pflanze kein Chlorophyll aufbauen. Folglich nimmt die Fotosyntheserat ab und die Pflanzen altern schneller und werfen Blätter ab.

  Eine Verfärbung der Blätter können wir auch im Herbst beobachten. Wenn die Nächte kühler werden, fangen die Pflanzen an Chlorophyll abzubauen. Das grüne Chlorophyll hatte im Sommer die anderen Pigmente im Blatt überdeckt. Wird es nun abgebaut, kommen diese Pigmente zum Vorschein und wir sehen das Blatt „gelb" oder „rot". Für die rote Verfärbung der Blätter sind Anthocyane verantwortlich. Diese werden nun erst von der Pflanze gebildet. Sie dienen den lichtempfindlichen Enzymen im Blatt als Schutz vor dem Sonnenlicht.