P1: Experimente zur Fotosynthese

1. Produzieren die Blätter im Licht Stärke?

Pro memoria: Mit Jodjodkalilösung (auch Lugollösung genannt) kann Stärke nachgewiesen werden. Die braungelbe Jodjodkalilösung wird mit Stärke schwarzviolett. Der Nachweis beruht darauf, dass das Jod sich in die Spirale des Stärkemoleküls schiebt. Dabei wird der "Wassermantel" abgestossen und durch den "Stärkemantel" ersetzt. Dies führt zum Farbwechsel.

Für den Nachweis wird das Blatt vorbehandelt:

Das Blatt wird 2 Minuten in kochendes Wasser gegeben. Dadurch werden die Zellen abgetötet. Weil der Innendruck entfällt, wird das Blatt schlaff. Im Wasserbad wird das Blatt in warmem Alkohol geschwenkt bis das Chlorophyll herausgelöst ist.

Alle Versuche wurden mit Buntnesselpflanzen durchgeführt.

Im Praktikum wurden in arbeitsteiliger Gruppenarbeit die folgenden Fragen untersucht:

1.1. Produzieren grüne Blätter nur an belichtetetn Stellen Stärke?

Da wir wissen, dass Pflanzen zum Wachsen Licht brauchen, vermuten wir, dass nur an den belichteten Stellen Stärke gebildet wurde.

Methode: An einer Buntnessel die 2 Tage im Dunkeln war wird an einem Blatt eine Schablone aus Karton angebracht. Die Blattunterseite ist ganz abgedeckt, im oberen Karton ist ein sternförmiges Loch ausgeschnitten. Nun wird die Pflanze mindestens 12 Stunden belichtet. Das Blatt wurde abgetrennt und wie oben beschrieben behandelt. Das entfärbte Blatt wird in einer Glasschale mit Jodjodkalilösung übergossen. Resultat: An den belichteten Stellen gibt es die blauschwarze Verfärbung, welche Stärke nachweist.

1.2. Produzieren Blätter nur an Stellen mit grünem Chlorophyll Stärke?

Fotosynthese ist eine "Fähigkeit" der grünen Pflanzen. Wir vermuten, dass nur Blattteile mit Chlorophyll Stärke bilden können.

Methode: Wir führen den oben beschriebenen Nachweis mit einem Buntnesselblatt durch, das im mittleren Bereich weiss ist. (panaschiertes Blatt). Resultat: Die Verfärbung tritt nur an den Stellen auf, wo Chlorophyll vorhanden war

1.3. Produzieren auch rotgefärbte Blattstellen Stärke?

Es gibt Buntnesseln die haben zusätzlich zum Blattgrün auch noch einen roten Farbstoff in den Blättern. Wir fragen uns ob auch Blattteile die nur den roten Farbstoff haben Stärke bilden können.

Methode: Der Nachweis wird mit einem Blatt durchgeführt dass drei verschieden gefärbte Zonen hat: Aussen nur grün, dann eine dunkle Zone mit grünem und rotem Farbstoff und einem inneren Bereich der nur roten Farbstoff enthält. Resultat: Überall dort wo Chlorophyll war, tritt mit der Nachweisreaktion für Stärke die Verfärbung ein, hingegen nicht an den Stellen wo nur der rote Farbstoff vorhanden war.

1.4. Produzieren Blätter auch in kohlendioxidfreier Luft Stärke?

Da wir annehmen, dass die Pflanzen den Kohlenstoff aus dem Kohlendioxid der Luft nutzen, vermuten wir, dass in kohlendioxidfreier Luft keine Stärke gebildet wird.

Methode: Ein grünes Blatt einer Buntnessel ohne es von der Pflanze zu lösen in ein abgedichtetes Glasgefäss gegeben, welches ein Schälchen Natronlauge enthält. Die Natronlauge entzieht der Luft das Kohlendioxid. Das Blatt wird abgetrennt und wie oben beschrieben weiterbehandelt. Resultat: Es tritt nur eine schwache Verfärbung ein nach der Nachweisreaktion für Stärke.

2. Gaswechsel der Pflanzen im Licht

2.1. Demonstrationsversuch: Veränderung des Kohlendioxidgehaltes der Luft durch Pflanzen

Unter einer Glasglocke befinden sich 20 Efeublätter, eingestellt in Wasser. Die Glocke wird beleuchtet. Mit einem Sensor wird der Kohlendioxidgehalt der Luft in der Glocke laufend gemessen. Die Daten des Sensors werden über ein Interface (Vernier LabPro) dem entsprechenden Programm (LoggerPro) des Computers übermittelt, ausgewertet und aufgezeichnet.

Resultat

Der Kohlendioxidgehalt unter der Glocke ist während 15 Minuten von rund 630 ppm (part per million) auf rund 430 ppm gesunken.

2.2. Wir messen die Gasproduktion von Wasserpestzweigen bei verschiedenen Lichtintensitäten

In einem Reagenzglas befindet sich ein Zweig der Wasserpest. Die Schnittstelle ist oben. Im Licht treten an der Schnittstelle Gasblasen aus dem Stängel aus.(Pfeil 1) Diese Blasen werden aufgefangen (Pfeil 2). Mit der Spritze werden sie zur Messung in eine Messpipette gezogen.

Lichtintensität Zeit Länge der Gasblase
Stufe I der Lampe 2 Min. 0.6 Skalenteile (Skt.)
Stufe II der Lampe 2 Min. 1.3 Skalenteile
Stufe III der Lampe 2 Min. 2.0 Skalenteile

Stufe III ist die hellste Stufe.

Mit dem glühenden Holzspan könnte gezeigt werden, dass es sich beim gebildeten Gas um Sauerstoff handelt.

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