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Laubblätter sind in ihrer Gestalt und Größe sowie in ihrer Stellung an der Sprossachse mannigfaltig. Im inneren Schichtaufbau stimmen sie weitgehend überein:

• Epidermis (obere, untere),
• Palisadengewebe,
• Schwammgewebe,
• Leitbündel und
• Interzellularen.

Jede Zellschicht erfüllt bestimmte Funktionen. Die Laubblätter geben Wasser in Form von Wasserdampf ab. Die Regulierung der Wasserdampfabgabe (Transpiration) erfolgt durch Spaltöffnungen. Durch die Spaltöffnungen der Laubblätter werden Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff aufgenommen und abgegeben. Der Vorgang der Aufnahme und Abgabe von Gasen heißt Gasaustausch.

Die Fotosynthese besteht aus zwei übergeordneten Vorgängen, die jede Menge Teilreaktionen enthalten: den Lichtreaktionen (der Foto- bzw. Lichtteil der Fotosynthese) und dem CALVIN-Zyklus (auch Dunkelreaktionen – der Syntheseteil der Fotosynthese).

Innerhalb der Lichtreaktionen werden die stofflichen Voraussetzungen (ATP, NADPH + H⁺) für die darauffolgenden lichtunabhängigen Reaktionen gebildet. Die Lichtreaktionen finden an den Thylakoidmembranen der Chloroplasten statt, die dafür besondere Strukturen aufweisen: Fotosystem I und II, Elektronentransportkette sowie das Enzym ATP-Synthase.

ROBERT EMERSON (1903-1959) fand durch den nach ihm benannten EMERSON-Effekt experimentell heraus, dass zwei Fotosysteme existieren und damit zwei Lichtreaktionen zusammenwirken.
Fotosysteme absorbieren mithilfe der Fotosynthesepigmente die Lichtenergie. Die absorbierte Lichtenergie wird innerhalb des Fotosystems zu einem Reaktionszentrum weitergeleitet. Dort werden Elektronen auf ein höheres Energieniveau gebracht und stehen für zwei verschiedene Elektronentransporte zur Verfügung.
Beim nichtzyklischen Elektronentransport gelangen die Elektronen von einem Akzeptor des Fotosystems II über eine Elektronentransportkette zum Fotosystem I und daher nicht zu ihrem Ursprungsort zurück. Beim Transport der Elektronen wird mithilfe der Chemiosmose ATP gebildet (nichtzyklische Fotophosphorylierung). Am Fotosystem II findet die Fotolyse des Wassers statt, sodass neben Elektronen und Protonen auch Sauerstoff entsteht. Diese Protonen reagieren später zusammen mit den energiereichen Elektronen des Fotosystems I zum Reduktionsmittel NADPH + H⁺.

Beim zyklischen Elektronentransport ist nur das Fotosystem I beteiligt. Die durch Lichtabsorption entstehenden energiereichen Elektronen kehren zu ihrem Ursprungsort zurück. Dabei entsteht zusätzlich ATP.

Pastiden sind Zellorganellen von Pflanzen und autotrophen Protisten, die mindestens von einer Doppelmembran umgeben sind. Plastiden vermehren sich bei den höheren Pflanzen (Samenpflanzen) durch Teilung der Proplastiden in den meristematischen (embryonalen) Zellen und verteilen sich bei der Zellteilung nach dem Zufallsprinzip auf die Tochterzellen. Sie sind innerhalb einer Zelle genetisch selbstständig, da sie eine eigene DNA besitzen. Plastiden dienen unter anderem dem Fotosyntheseprozess. Folgende Plastidentypen können aufgrund ihrer Funktion unterschieden werden:

Plastiden, die Farbpigmente tragen, wie die Chloro- und Chromoplasten, werden auch als Chromatophoren bezeichnet.

Ein fast immer anzutreffender Vertreter in den heimischen Seen, Teichen und langsam fließenden Bächen und Flüssen ist die Schraubenalge. Die zu den Grünalgen (Klasse: Chlorophyceae) gehörende Fadenalge wird auch Spirogyra spec. genannt. Unter dem Mikroskop ist sie leicht daran zu erkennen, dass sie nur einen oder zwei große gewundene Chloroplasten besitzt. Die Schraubenalge ist unbegeißelt und gehört mit zu den einfachsten Vielzellern unter den Grünalgen. Die Fortpflanzung erfolgt sowohl sexuell als auch durch Mitose (asexuell). Für Aquarienbesitzer ist Spirogyra zwar kein willkommener Gast, da sie sich aber leicht großflächig entfernen lässt, ist keine chemische Bekämpfung nötig.

Der nach dem Entdecker benannte CALVIN-Zyklus beschreibt innerhalb der Fotosynthese der Pflanzen den Weg des Kohlenstoffdioxids bis zur Entstehung eines Kohlenhydrats. Für den Ablauf der chemischen Reaktionen, die im Stroma des Chloroplasten stattfinden, werden als Voraussetzungen lediglich ATP als Energiequelle und NADPH + H⁺ als Reduktionsmittel benötigt. Licht ist für diesen Vorgang nicht nötig. Die komplexen Vorgänge werden in drei Phasen eingeteilt. Zunächst erfolgt die Fixierung des Kohlenstoffdioxids an einen Akzeptor (Ribulose-1,5-bisphosphat). Das erste daraus entstehende stabile Produkt ist ein Molekül mit drei Kohlenstoffatomen: Glycerinsäure-3-phosphat. Pflanzen, die auf diesem Weg Kohlenhydrate herstellen, nennt man daher C3-Pflanzen. Neben diesem Weg haben Fotosynthesespezialisten in Anpassung an trockene Umweltbedingungen Mechanismen entwickelt, Kohlenstoffdioxid in ihren Blattgeweben vorläufig zu konzentrieren.
In einer zweiten Phase erfolgt über Zwischenprodukte unter Verbrauch von ATP und mithilfe von NADPH + H⁺ die Reduktion der Glycerinsäure-3-phosphat zu Glycerinaldehyd-3-phosphat. Einige Moleküle dieses entstehenden Kohlenhydrats werden aus dem Kreisprozess ausgeschleust und sind die Grundlage für die Bildung weiterer Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße u. a. zur Speicherung von Energie. Die verbleibenden Glycerinaldehyd-3-phosphat-Moleküle werden im Kreislauf zur Regeneration des Akzeptors unter nochmaligem Verbrauch von ATP verwendet.
Fotosynthetisch aktive Pflanzen zeigen auch einen Gaswechsel (Sauerstoffverbrauch und Kohlenstoffdioxidabgabe), der im Licht wesentlich aktiver abläuft als im Dunkeln und wegen seiner Ähnlichkeit zur Atmung als Lichtatmung bzw. Fotorespiration bezeichnet wird.

Die Chloroplasten gehören neben Amylo-, Leuko- und Chromoplasten zu miteinander verwandten Pflanzenorganellen, die als Plastiden bezeichnet werden. Man findet sie in Blättern und anderen Organen der grünen Pflanzen sowie in ein- oder vielzelligen Algen. Sie enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyll, Enzyme und Moleküle, die zum fotosynthetischen Stoffwechsel nötig sind.
Chloroplasten (bei Pflanzen haben sie einen Durchmesser von 1 bis 5 µm) als Zellorganellen der Fotosynthese lassen sich schon im Lichtmikroskop als linsenförmige Körperchen erkennen. Mithilfe des Elektronenmikroskops erhält man einen Einblick in die Feinstruktur der Chloroplasten. Sie bestehen im Innenraum aus einer Grundsubstanz (Stroma), lamellenartigen Membranen (Stroma- bzw. Granathylakoide), ringförmiger DNA, Assimilationsstärke, Ribosomen u. a. und werden nach außen durch eine Doppelmembran gegenüber dem Cytoplasma abgegrenzt. Durch spezielle Techniken, wie z. B. Gefrierätztechnik gelang es, den Feinbau der Thylakoidmembranen zu ermitteln. Diese enthalten besondere Strukturen, wie z. B. Fotosystem I und II, ATP-Synthase und die Enzym-Komplexe einer Elektronentransportkette.

Der zyklische Elektronentransport gehört neben der Fotolyse des Wassers, der Elektronentransportkette und anderen Reaktionsschritten zur Lichtreaktion der Fotosynthese bei Pflanzen. Diese läuft in den Chloroplasten der grünen Pflanzen ab und ermöglicht es der Pflanze, mithilfe von Lichtenergie aus den einfachen Molekülen des Kohlenstoffdioxids und des Wassers energiereiche Glucose aufzubauen. Dabei fällt, quasi als „Abfallprodukt“, Sauerstoff an. Die durch die Strahlungsenergie des Sonnenlichts angeregten Elektronen werden dabei über eine Kette von Stoffen übertragen und entweder chemisch gebunden und in der anschließenden Dunkelreaktion für die Herstellung energiereicher Glucose verbraucht oder über mehrere Komplexe zum Chlorophyllmolekül zurückgeführt. Ein Elektron des Chlorophyllmoleküls im Fotosystems I (P 700) wird dabei auf ein höheres Energieniveau gehoben und langsam unter Passieren mehrerer Molekülkomplexe in das Ausgangsniveau zurückversetzt. Bei Ankunft am ursprünglichen Chlorophyllmolekül ist ATP entstanden. Da das Elektron sich in einem Kreislauf bewegt, wird der Vorgang als zyklischer Elektronentransport bezeichnet.

Die Fotosynthese gehört zum aufbauenden Stoffwechsel. Innerhalb ihres Ablaufs werden mithilfe von Lichtenergie aus anorganischen energiearmen Stoffen organische energiereiche Stoffe hergestellt. Chemoautolithotrophie (Chemosynthese) ist eine andere Form des aufbauenden Stoffwechsels. Die Nutzung der Sonnenenergie durch Fotosynthese ermöglichte erst das Leben auf der Erde. Die Chloroplasten sind die Orte der Fotosynthese.
Die Fotosynthese kann man in lichtabhängige und lichtunabhängige Teilreaktionen untergliedern.
Licht, Wasserversorgung, Temperatur und Kohlenstoffdioxidangebot beeinflussen die Fotosyntheseleistung.

Der zelluläre Baustein aller Eukaryoten, gleichgültig ob Ein- oder Vielzeller, Pflanzen, Pilze oder Tiere, ist der Eucyt. Gegenüber dem Procyten zeichnet sich dieser Zelltyp grundsätzlich in erster Linie durch folgende Baueigenheiten aus:

Die genetische Information eines eukaryotischen Organismus ist vorwiegend in Form von DNA in den Chromosomen eines jeden Zellkerns lokalisiert. Außerdem enthalten Plastiden und Mitochondrien DNA und somit Erbinformation, und auch im Cytoplasma können Erbfaktoren vorliegen. Die Weitergabe solcher genetischen Informationen wird als extrachromosomale (außerhalb der Chromosomen stattfindende) Vererbung bezeichnet. Die Gesamtheit der Chromosomen-DNA heißt auch Genom, die DNA außerhalb des Zellkerns bildet das Plasmon. Nach der Unterscheidung von Plastiden- und Mitochondrien-DNA spricht man daher von Plastom als Gesamtheit der Gene aller Plastiden einer Zelle und Chondrom als Gesamtheit der Erbinformation aller Mitochondrien einer Zelle.
Grundlegend trägt die DNA von Mitochondrien und Plastiden zur Zellfunktion der Eukaryotenzelle bei. Besonders Enzyme des Energiestoffwechsels sind in ihnen codiert. Jedoch sind Mitochondrien und Plastiden nicht selbstständig lebensfähig, sondern funktionieren nur im engen Zusammenspiel mit dem Zellkern. Beispielsweise sind Teile der Mitochondrienmembran im Kern codiert und müssen erst in die Organellen transportiert werden.

Fototrophe Bakterien sind fotosynthetisch aktive Mikroorganismen, die die Lichtenergie als Energiequelle nutzen. Zu ihnen gehören alle prokaryotischen Mikroorganismen wie Cyanobakterien, Anoxyphotobacteria (anoxygene fototrophe Bakterien) und Archaebakterien. Sie sind typische Wasserbakterien in Süß-, Brack- und Salzwasser sowie feuchten Böden und überschwemmten Feldern. Sie können beweglich oder unbeweglich sein und sind stets braun, rötlich (purpur), grün oder gelblich gefärbt. Sie sind gram-negativ. Es lassen sich zwei Gruppen unterscheiden: Purpur-, Grüne und Heliobakterien einerseits und die Cyanobakterien andererseits. Neben den Vertretern der Domäne der Bakterien können auch die Archaebakterien Fotosynthese betreiben.
Die Fotosynthese der Bakterien war in ihrer ursprünglichen Form an die sauerstofffreie Biosphäre angepasst (anaerob). Archaebakterien verwenden darum beispielsweise als Fotosynthesepigment kein Chlorophyll sondern Bakterienrhodopsin zur Lichtabsorption. Typische Pigmente des fototrophen Stoffwechsels sind ansonsten Bakterienchlorophylle und bestimmte Carotinoide. Im engeren Sinne grenzt man Fotosynthesebakterien von Cyanobakterien und Chloroxybakterien ab. Fotosynthesebakterien im engeren Sinne unterscheiden sich u. a. durch Aufbau und Ablauf der chemischen Reaktionen. So besitzen sie z. B. nur das Fotosystem I, Coenzym NAD⁺, Bakterienchlorophylle als Fotosynthesepigmente und können außerdem keinen Sauerstoff herstellen. Während Aufbau und Vorgänge der Cyanobakterien denen der höheren Pflanzen entsprechen (z. B. auch Sauerstoffbildung), nehmen Chloroxybakterien eine Zwischenstellung in der Evolution der Fotosynthese ein.

Ein häufiger, fast immer anzutreffender Vertreter in den heimischen Seen, Teichen und langsam fließenden Bächen und Flüssen ist die Schraubenalge. Die zu den Grünalgen (Klasse: Chlorophyceae) gehörende Fadenalge wird auch Spirogyra spec. genannt. Unter dem Mikroskop ist sie leicht daran zu erkennen, dass sie nur einen oder zwei große gewundene Chloroplasten besitzt. Die Schraubenalge ist unbegeißelt und gehört mit zu den einfachsten Vielzellern unter den Grünalgen. Die Fortpflanzung erfolgt sowohl sexuell als auch durch Mitose (asexuell). Für Aquarienbesitzer ist Spirogyra zwar kein willkommener Gast, da sie sich aber leicht großflächig entfernen lässt, ist keine chemische Bekämpfung nötig.

Laubblätter sind in ihrer Gestalt und Größe sowie in ihrer Stellung an der Sprossachse mannigfaltig. Im inneren Schichtaufbau stimmen sie weitgehend überein:

• Epidermis (obere, untere),
• Palisadengewebe,
• Schwammgewebe,
• Leitbündel und
• Interzellularen.

Jede Zellschicht erfüllt bestimmte Funktionen. Die Laubblätter geben Wasser in Form von Wasserdampf ab. Die Regulierung der Wasserdampfabgabe (Transpiration) erfolgt durch Spaltöffnungen. Durch die Spaltöffnungen der Laubblätter werden Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Sauerstoff aufgenommen und abgegeben. Der Vorgang der Aufnahme und Abgabe von Gasen heißt Gasaustausch.

Zellen sind Grundbausteine aller Lebewesen. Sie unterscheiden sich in Form, Größe und Funktion. Pflanzliche und tierische Zellen weisen im Bau Gemeinsamkeiten auf, wie Zellmembran, Zellplasma und Zellkern. Bei pflanzlichen Zellen sind neben den genannten Bestandteilen die Zellwand, Chloroplasten mit Chlorophyll und Vakuolen (Zellsafträume) vorhanden. Zellen ernähren sich, sie wachsen und teilen sich. Die Ernährung kann dabei autotroph (Zellen mit Chloroplasten) oder heterotroph erfolgen.

Unter der Fotosynthese als einer Form der autotrophen Assimilation versteht man den Prozess der Umwandlung von Wasser und Kohlenstoffdioxid in Glucose und Sauerstoff unter dem Einfluss von Strahlungsenergie und mithilfe des Chlorophylls. Dieser Prozess vollzieht sich in den Zellen von Pflanzen und ist ein grundlegender Prozess der Stoff- und Energieumwandlung bei Pflanzen.

Der Zellkern ist das größte und wichtigste Zellorganell einer Zelle. Er macht ca. 10 % der gesamten Zelle aus.

Der Zellkern enthält die genetische Information in Form von Chromosomen. In ihm finden Prozesse wie die Replikation der DNA, die Transkription der RNA sowie Wachstumsprozesse statt.

In einem bestimmten Lebensraum (z.B. Wald) existiert eine bestimmte Lebensgemeinschaft aufgrund der vorherrschenden abiotischen Faktoren, wie auch der vielfältigen Beziehungen der Lebewesen untereinander. Nahrungsbeziehungen sind die wichtigsten Beziehungen in einem Ökosystem.