Lerntext Fotosynthese und Zellatmung

Dieser Hypertext soll möglichst verständlich erklären, was man zum Verständnis der Biologie über Fotosynthese und Zellatmung wissen sollte.

Roland Heynkes, 14.7.2019

Fotosynthese heißt der sehr komplizierte und für das Leben auf unserem Planeten extrem wichtige Prozess, der in Cyanobakterien, pflanzlichen Einzellern und Pflanzen mit Hilfe des grünen Farbstoffs Chlorophyll die Strahlungsenergie von Licht in chemische Energie umwandelt und speichert. Dabei entstehen aus den relativ energiearmen Ausgangsstoffen (Edukten) Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) der ziemlich energiereiche Traubenzucker (Glucose) und quasi als Abfallstoff auch Sauerstoff (O2). In eukaryotischen Zellen findet die Fotosynthese in den Chloroplasten statt, die nach der Endosymbiontentheorie vor Urzeiten unabhängige Cyanobakterien waren. Vereinfacht kann man sich also merken: H2O + CO2 -> Glucose + O2 mit Hilfe von Licht in Chloroplasten.

Schema zum Zusammenhang von Fotosynthese und Zellatmung
Schema zum Zusammenhang von Fotosynthese und Zellatmung
Die Zellatmung ist in der Summe die Umkehrung der Fotosynthese. Das Schema zeigt außerdem, warum sich Pflanzen und Tiere gegenseitig brauchen.

Während Pflanzen mit Hilfe der Fotosynthese energiereiche Glucose (Traubenzucker) herstellen, müssen Tiere und Pilze energiereiche Stoffe wie die Glucose essen. In jeder einzelnen ihrer Zellen zerlegen Lebewesen die Glucose (und andere energiereiche Stoffe), um die darin gespeicherte chemische Energie wieder freizusetzen und für ihre Lebensvorgänge zu nutzen. Bei allen Eukaryoten und vielen Prokaryoten geschieht das mit Hilfe von Sauerstoff im Prozess der Zellatmung.

Zellatmung oder Innere Atmung nennt man Ketten aufeinander folgender chemischer Reaktionen (Stoffwechselwege) im Inneren lebendiger eukaryotischer Zellen, die auf komplizierte Weise mit Hilfe von Mitochondrien und molekularem Sauerstoff (O2) letztlich die chemische Energie energiereicher Moleküle (wie Glucose) auf den universellen Energieträger ATP übertragen, während die energiereichen Moleküle in die energiearmen Moleküle Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) zerlegt werden. Dabei werden durch den sehr elektronegativen Sauerstoff die C-Atome zu CO2 oxidiert und H2O bleibt übrig. Man kann die Zellatmung unterteilen in die vier Schritte Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Zitratzyklus und Atmungskette.

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Roland Heynkes, CC BY-NC-SA 4.0

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