Energie in Pflanzen: Photosynthese, Nährstoffe und Zellatmung

Energie sparen

Lebende Zellen verwenden ATP-Moleküle als mobile Energieträger, um ihre Energiebedürfnisse zu decken. Die Energie wird sofort genutzt oder in anderen organischen Molekülen als sehr reiche chemische Energie gespeichert.

Stärke

Stärke kann in folgenden Pflanzenteilen gefunden werden:

• Unterirdische Organe: Sie dienen speziell der Reservespeicherung, beispielsweise in Knollen und Zwiebeln.
• Saatgut: Das Endosperm bzw. das Albumen enthält Stoffe, die dem Embryo in den ersten Tagen als Nahrung bzw. Futtermittel dienen.

Vertreibung von Abfallstoffen

Abfall ist ein Stoff, der für die lebenswichtigen Funktionen eines Organismus nicht mehr benötigt und daher ausgeschieden wird. Die wichtigsten Abfallstoffe sind Kohlendioxid und Sauerstoff. Bei einfachen Organismen erfolgt die Abgabe durch einfache Diffusion von Gasen direkt über jede Zelle, während bei weiterentwickelten Pflanzen der Austausch über die Spaltöffnungen geschieht.

• Lentizellen sind Unterbrechungen im Hartgewebe, die bei einigen Stämmen vorkommen.

Andere Abfallstoffe werden von Pflanzen so ausgeschieden, dass sie als Gase entweichen. Sie werden direkt im Zytoplasma oder in den Vakuolen der Zelle gespeichert, oder sie reichern sich im Latex an. In anderen Fällen werden diese Stoffe direkt durch die Plasmamembran abgegeben.

Ort der Nährstoffe

Vegetarische Organismen absorbieren Wasser, Mineralsalze oder Gase über die gesamte Oberfläche. Dies gilt für Moose (Bryophyta) oder Algen. Komplexere Pflanzen (Pteridophyten und Spermatophyten) haben spezielle Strukturen zur Aufnahme von Nährstoffen.

• Spaltöffnungen (Öffnungen in der Epidermis) ermöglichen den Gasaustausch zwischen Boden und Pflanze, etwa von Kohlendioxid und anderen Gasen. Sie sind tagsüber regelmäßig geöffnet.
• Wurzeln (Wurzelhaare) absorbieren Wasser und Mineralien aus dem Boden. Dadurch vergrößert sich die Kontaktfläche mit Boden und Wasser erheblich.

Die Photosynthese

Die Photosynthese ist ein Prozess, bei dem Organismen organische Moleküle synthetisieren. Anorganische Moleküle werden in organische umgewandelt, indem Energie aus dem Sonnenlicht genutzt wird. Die Produktion erfolgt aus anorganischen Stoffen wie Kohlendioxid und Wasser. Der Farbstoff Chlorophyll ist in der Lage, Lichtenergie aufzunehmen und in chemische Energie in Form von Glukosemolekülen umzuwandeln, wobei als Nebenprodukt Sauerstoff entsteht.

Transport von Nährstoffen

Pteridophyten und Spermatophyten besitzen Leitungsbahnen zum Transport von Stoffen zu allen Zellen des Organismus. Es gibt zwei Arten von Leitgeweben:

• Xylem: Es besteht aus hohlen, röhrenförmigen Zellen, die verholzen und durch ihre starre Zellwand Stabilität verleihen. Der Saft im Xylem transportiert Wasser und Mineralien von den Wurzeln zu den Blättern.
• Phloem: Es besteht aus lebenden Siebröhrenzellen, die zylindrische Röhren bilden. Der Phloemsaft transportiert aufwendig produzierte Stoffe wie Glukose durch die gesamte Pflanze.

Gewinnung von Energie

Zellen aller Organismen benötigen kleine Energiemengen, um lebenswichtige Funktionen auszuführen. Diese Energie wird durch den Abbau organischer Moleküle und die Freisetzung chemischer Energie gewonnen.

Zellatmung

Die Zellatmung ist ein Prozess, bei dem ein Molekül Energie freisetzt, indem es mit Sauerstoff reagiert. Dabei verbindet sich ein Molekül Glukose mit Sauerstoff, und es entsteht Energie in Form von ATP sowie Kohlendioxid, das der Organismus ausscheidet. Die Zellatmung ist abhängig von der Verfügbarkeit von Glukose.