Kernideen
Die Atmung setzt die Energie der Nahrung als ATP frei, die Photosynthese speichert Lichtenergie in Zucker. Beide Vorgänge sind nahezu Spiegelbilder, und die Fragen betreffen, wo jede Stufe abläuft und was hinein- und herausgeht.
- Aerobe Atmung: Glykolyse im Cytoplasma, Citratzyklus in der Mitochondrienmatrix und Atmungskette an der inneren Membran. Sauerstoff ist der letzte Elektronenakzeptor, und die Ausbeute beträgt etwa 30 ATP je Glucose.
- Ohne Sauerstoff gären Zellen: Milchsäure bei Tieren und Ethanol mit CO₂ bei Hefe, mit nur 2 ATP je Glucose.
- Photosynthese: Die Lichtreaktionen in den Thylakoiden liefern ATP, NADPH und O₂, und der Calvin-Zyklus im Stroma bindet CO₂ zu Zucker.
- Der respiratorische Quotient RQ = gebildetes CO₂ ÷ verbrauchter O₂ beträgt etwa 1,0 für Kohlenhydrate, 0,7 für Fett und 0,9 für Protein.
Wichtige Gleichungen
C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ → 6 CO₂ + 6 H₂O + ATP6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂RQ = CO₂ produced ÷ O₂ consumedefficiency = energy out ÷ energy in × 100
Durchgerechnetes Beispiel
Keimende Samen setzen im selben Zeitraum 80 mL CO₂ frei und verbrauchen 100 mL O₂, also RQ = 80 ÷ 100 = 0,8, was auf ein Gemisch aus Fett und Kohlenhydrat hindeutet. Zur Bildung von 180 g (1 mol) Glucose braucht man 6 mol CO₂, das sind 6 × 44 = 264 g. Speichert eine Pflanze 2 kJ von 100 kJ Lichtenergie, beträgt ihre Effizienz 2 %.
Häufige Fehler
- Sagen, die Photosynthese laufe nur im Licht und die Atmung nur im Dunkeln. Pflanzen atmen ständig.
- Den Calvin-Zyklus in die Thylakoidmembran legen. Er läuft im Stroma ab.
- Die Produkte beider Vorgänge verwechseln: O₂ wird bei der Photosynthese, CO₂ bei der Atmung frei.
Üben
Teste dich mit Übungsfragen zu diesem Thema: Atmung und Photosynthese