Grundlagen der Biologie: Ernährung und Photosynthese

Grundlagen der Ernährung und Lebensfunktionen

Ernährung ist die Aufnahme von Materie und Energie, die der Körper zum Überleben benötigt. Die Beziehung zur Umwelt ist die Abstraktion von Informationen, die der Organismus für sein Überleben nutzt.

Wichtige Lebensprozesse

• Fortpflanzung: Reproduktion schafft neue Lebensformen mit ähnlichen Eigenschaften.
• Ernährung: Integration und Transformation von Materie und Energie zur Durchführung lebenswichtiger Funktionen.

Klassifizierung von Nährstoffen

1. Anorganische Nährstoffe: Einfache Stoffe, die in der Umwelt vorkommen (z. B. Wasser, Gase, Mineralien). Sie sind essenziell für die Atmung und Photosynthese.
2. Organische Nährstoffe: Komplexe Stoffe, die von Lebewesen erzeugt werden. Dazu gehören:
   • Kohlenhydrate: Zucker zur Energiegewinnung.
   • Lipide: Fette zur Energiespeicherung und als Strukturbausteine.
   • Proteine: Baustoffe für Strukturen und chemische Reaktionen (z. B. Hämoglobin).
   • Nukleinsäuren: DNA und RNA zur Speicherung genetischer Informationen.

Energieverwendung

Lebewesen nutzen Energie für drei grundlegende Prozesse:

• Homöostase: Aufrechterhaltung interner Bedingungen (z. B. Körpertemperatur).
• Entwicklung: Wachstum und Reparatur von Zellen und Strukturen.
• Bewegung: Aktive Nutzung organischer Moleküle.

Ernährungstypen

• Autotroph: Organismen, die eigene organische Moleküle aus anorganischer Materie herstellen (z. B. Pflanzen).
• Heterotroph: Organismen, die organische Stoffe aus anderen Lebewesen beziehen (z. B. Tiere).

Nach der Energiegewinnung unterscheidet man zwischen aerob (mit Sauerstoff, Atmung) und anaerob (ohne Sauerstoff, Gärung).

Pflanzenernährung und Photosynthese

Pflanzen sind autotroph und aerob. Ihr Prozess umfasst die Nährstoffaufnahme, den Transport und die Energiegewinnung.

Photosynthese

Bei der Photosynthese werden anorganische Moleküle (Kohlendioxid und Wasser) mithilfe von Sonnenenergie in organische Moleküle (Glucose) umgewandelt. Dies geschieht durch das Pigment Chlorophyll in den Chloroplasten. Als Nebenprodukt entsteht Sauerstoff.

Transport von Nährstoffen

In komplexen Pflanzen erfolgt der Transport über spezielle Leitgewebe:

• Xylem: Transportiert Wasser und Mineralsalze von den Wurzeln zu den Blättern.
• Phloem: Transportiert die durch Photosynthese erzeugte Glucose (als Saft) durch die Pflanze.

Zellatmung und Energiespeicherung

Die Zellatmung findet in den Mitochondrien statt, wo Glucose unter Sauerstoffverbrauch abgebaut wird, um Energie in Form von ATP zu gewinnen. Überschüssige Energie wird in Pflanzen oft als Stärke (z. B. in Knollen oder Samen) gespeichert.

Gasaustausch und Abfallbeseitigung

Der Gasaustausch erfolgt über Spaltöffnungen (Stomata) in den Blättern oder Lentizellen in der Rinde. Überschüssige Stoffe wie Salze werden bei manchen Pflanzen über spezielle Drüsen ausgeschieden.