In den Zellen des Palisadengewebes sowie dem Schwammgewebe finden sich die Chloroplasten. Die Chloroplasten haben eine linsenförmige Gestalt mit einem Durchmesser von 4 bis 6m. Aufgrund des Chlorophylls erscheinen die Chloroplasten grün. Chloroplasten besitzen eine Doppelmembranschicht. Im Inneren der Chloroplasten befindet sich das Plasma, das sogenannte Stroma. Das Stroma (das flüssige Plasma im Inneren der Chloroplasten) enthält Ribosomen und die ringförmige DNA.
Wie bereits erwähnt, wird das Stroma von einer doppelten Membranschicht umgeben, dass die Chloroplasten von der “Außenwelt” (dem Cytoplasma) abtrennt. Die innere Membran bildet Einstülpungen, die als Thylakoide bezeichnet werden (man kann sich dies so vorstellen, dass Thylakoide als innere Membran in das Stoma eingebettet sind. In diesen Thylakoid-Membranen befindet sich auch das Chlorophyll.
Arnon hat Chloroplasten untersucht, mit dem Ziel, herauszufinden, welche Zellbestandteile der Chloroplasten für die Photosynthese verantwortlich sind. So gibt es zwei mögliche “Stoffe” (die Thylakoiden und das Stroma), die für den Ablauf der Photosynthese notwendig sein könnten. Dazu wurden für die Versuche Thylakoide und Stroma aus den Chloroplasten isoliert.
Als Kohlenstoffdioxid-Quelle (als Ausgangsstoff für die Photosynthese) wurde Natriumhydrogencarbonat verwendet (das in leicht saurem Milieu Kohlenstoffdioxid abgibt). In dem Hydrogencarbonat wurde das Isotop C-14 verwendet bzw. markiert, so dass eine Messung möglich wurde und der Ablauf der Photosynthese in den Chloroplasten verfolgt werden konnte.
Im ersten Versuch wurden Stroma und Thylakoide mit Kohlenstoffdioxid versetzt (aus dem Natriumhydrogencarbonat) und belichtet. In einem analogen Versuch wurde die gleiche Menge Kohlenstoffdioxid dem Stroma und Thylakoiden zugesetzt, allerdings nicht belichtet (der Versuch fand im Dunkeln statt). Dabei fand Arnon heraus, dass bei Belichtung eine hohe Photosyntheseleistung zu beobachten war (durch die Messung der radioaktiven Strahlung durch das C-14 Isotop in den Reaktionsprodukten), während in der Dunkelheit kaum eine Photosyntheseleistung zu beobachten war. Dies zeigt, dass bei (normalen C3-Pflanzen die Photosyntheseleistung) bei Anwesenheit von Licht deutlich höher ist.
In einem zweiten Versuch wurden Stroma und Thylakoide (ohne Zugabe von Kohlenstoffdioxid) belichtet. Anschließend wurden die Thylakoide dem Reaktionsgemisch (mit Hilfe einer Zentrifuge abgetrennt) und dem Stroma wieder Kohlenstoffdioxid zugesetzt. Dabei konnte (durch Messung der Photosyntheseprodukte) eine hohe Photosyntheseleistung beobachtet werden. Analog zum zweiten Versuch, führte der diesen Versuch auch bei Dunkelheit durch. So wurde das Gemisch aus Thylakoiden und Stroma getrennt (mittels Zentrifuge) und dem Stroma Kohlenstoffdioxid zugesetzt. Bei dieser Versuchsdurchführung wurde nur eine niedrige Photosyntheseleistung beobachtet.
Mit Hilfe dieser beiden Versuche konnte die Photosynthese als zweiteiliger biochemischer Prozess bestätigt werden. Es gibt eine lichtabhängige und eine lichtunabhängige Reaktion. Die lichtabhängige Reaktion findet in den Thylakoiden statt, während die lichtunabhängige Reaktion im Stroma abläuft.
Wie im Grobaufbau vorgestellt, verfügt eine Pflanze in den Chloroplasten eine sogenannte Thylakoid-Membran. In dieser Membran befindet sich das sogenannte Photosystem, dass aus Proteinen (Enzymen) und organischen Pigmenten (Chlorophylle und Carotinoide) besteht (siehe dazu Kapitel “Photosystem)
Chloroplasten sind Organellen in Pflanzenzellen, die für die Photosynthese verantwortlich sind. Sie ermöglichen es Pflanzen, mithilfe von Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff und Glukose zu produzieren.
Chloroplasten bestehen aus einer Doppelmembran, dem Stroma, einem flüssigen Innenraum, und gestapelten Membranen, den Grana, die die Photosynthesepigmente, wie Chlorophyll, enthalten.
Der Hauptprozess in den Chloroplasten ist die Photosynthese, bei der Sonnenlichtenergie genutzt wird, um Kohlenstoffdioxid und Wasser in Sauerstoff und Glukose umzuwandeln. Dies ist die Hauptenergiequelle für das Pflanzenwachstum.
Das Ergebnis der Photosynthese ist die Produktion von Sauerstoff und Glukose. Diese Stoffe sind für das Wachstum und die Entwicklung der Pflanze und letztlich für die Nahrungskette unerlässlich.
Chlorophyll ist ein Pigment, das in den Thylakoiden der Chloroplasten gefunden wird und das Sonnenlicht einfängt. Es spielt eine zentrale Rolle in der Photosynthese, da es die Energie des Sonnenlichts absorbiert und in chemische Energie umwandelt.
Wasser liefert die benötigten Wasserstoff -Ionen und wird in der Lichtreaktion der Photosynthese in Sauerstoff und Elektronen aufgeteilt.
Die durch die Photosynthese erzeugte Glukose wirkt als Energiespeicher der Pflanze. Sie kann zur direkten Energiegewinnung genutzt oder in Form von Stärke gespeichert werden.
Die Photosynthese ist abhängig von der Verfügbarkeit von Sonnenlicht, Wasser und Kohlenstoffdioxid sowie von der Temperatur.
Wenn die Photosynthese gehemmt wird, kann die Pflanze nicht genügend Energie produzieren, um zu wachsen. Dies kann zum Tod der Pflanze führen.
Obwohl Photosynthese und Atmung miteinander zusammenhängen, sind sie zwei verschiedene Prozesse. Bei der Photosynthese wird Energie aus Sonnenlicht eingefangen und gespeichert, während bei der Atmung diese Energie freigesetzt wird. Die Photosynthese findet in den Chloroplasten statt, während die Atmung in den Mitochondrien stattfindet.