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Absorptions- und Wirkungsspektrum der Fotosynthese – Pigmente, Engelmann-Versuch und Chromatografie

BiologiePflanzenphysiologieAlter 16–17

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Vier Ansichten zu den Fotosynthesepigmenten: Beleuchten Sie Wasserpest oder eine Grünalge mit Licht einer einzigen Wellenlänge zwischen 400 und 700 nm bei gleichem Photonenfluss, messen Sie die O₂-Produktionsrate und erstellen Sie das Wirkungsspektrum; vergleichen Sie die Absorptionsspektren von Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoiden; wiederholen Sie den Engelmann-Versuch mit aeroben Bakterien, die sich unter einem Spektrum entlang eines Algenfadens sammeln; und trennen Sie Blattpigmente durch Papierchromatografie und berechnen Sie die Rf-Werte.

Lektion: Fotosynthese: Fotosynthesepigmente, Absorptions- und Wirkungsspektrum, Pigmentchromatografie

Was sie zeigt

Diese Simulation verknüpft das von Pigmenten absorbierte Licht mit dem Licht, das die Fotosynthese antreibt, für 15- bis 18-Jährige. In einem virtuellen Experiment messen Sie die O₂-Produktion von Wasserpest oder einer Grünalge bei gewählten Wellenlängen und gleichem Photonenfluss und zeichnen das Wirkungsspektrum. Danach vergleichen Sie es mit den Absorptionsspektren der Chlorophylle und Carotinoide, wiederholen den Engelmann-Versuch von 1882 mit aeroben Bakterien und trennen Blattpigmente durch Papierchromatografie. Modell: Die Spektren sind Näherungen aus Standard-Absorptionsbanden; die Zellatmung wird vernachlässigt.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Wirkungsspektrum den Organismus, stellen Sie Wellenlänge und Photonenfluss ein und klicken Sie auf Messen (oder Scan 400–700 nm); lesen Sie Tabelle und Diagramm ab. Unter Absorptionsspektren ziehen Sie den Cursor und wählen Kurven aus. Unter Engelmann-Versuch ändern Sie das Licht auf dem Algenfaden und beobachten das Balkendiagramm. Unter Chromatografie klicken Sie auf Laufmittel starten, dann Stopp, klicken auf jeden Fleck und wählen das Pigment.

Einstellbare Parameter

  • Startansicht Wirkungsspektrum, Absorptionsspektren, Engelmann-Versuch, Pigmentchromatografie
  • Organismus Wasserpest (Blasen zählen), Grünalge Chlorella (O₂-Sensor)
  • Wellenlänge des Lichts 400–700 nm
  • Photonenfluss 20–200 µmol m⁻² s⁻¹
  • Absorptionsspektren im Diagramm des Wirkungsspektrums einblenden
  • Licht auf dem Algenfaden (Engelmann-Versuch) Spektrum aus einem Prisma, Weißes Licht, Dunkel
  • Anzahl aerober Bakterien 100–800 Zellen
  • Blatt für den Pigmentextrakt Grünes Blatt, Gelbes Herbstblatt
  • Zufallsstartwert (gleiche Zahl, gleiche Ergebnisse) 1–9999

Fragen zum Erkunden

  1. Warum ist die O₂-Produktion bei rotem und blauviolettem Licht am höchsten und bei grünem Licht am niedrigsten?
  2. Warum müssen Photonenfluss und Temperatur bei jeder Wellenlänge gleich bleiben?
  3. Warum zeigt ein Herbstblatt auf dem Chromatogramm nur die Flecken von Carotin und Xanthophyll?

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