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Zusammenhang zwischen Fotosynthese und Zellatmung - einfach erklärt

Fotosynthese und Zellatmung sind zwei Stoffwechselvorgänge, die in einer Pflanze stattfinden. Der Zusammenhang wird deutlich, wenn man sich den pflanzlichen Metabolismus etwas genauer ansieht.

Bäume führen Fotosynthese und Zellatmung durch.
Bäume führen Fotosynthese und Zellatmung durch.

Zusammenhang von Assimilation und Dissimilation

  • Der Stoffwechsel (Metabolismus) ist ein Komplex an Prozessen, bei denen Stoffe und Energie zunächst aufgenommen, im Körper nach Bedarf umgewandelt und Reste sowie Abbauprodukte abgegeben werden. Die Aufnahme aus der Umwelt wird Assimilation genannt und die Abgabe Dissimilation.
  • Die Fotosynthese ist eine Form der Assimilation, bei der Pflanzen aus Kohlenstoffdioxid (CO2) und Wasser (H2O) durch Stoffwechselprozesse in ihrem Inneren Glucose (C6H12O6)  aufbauen. Aus den anorganischen Stoffen der Umwelt wird mittels Assimilation so ein energiereicher organischer Stoff hergestellt.
  • Da die Assimilation jedoch stets im Zusammenhang mit der Dissimilation auftritt, gibt die Pflanze auch Stoffe an die Umwelt ab. Dafür wandelt sie körpereigene und organische Stoffe zu energieärmeren Stoffen um. Die dabei gewonnene Energie nutzt sie für ihre Lebensprozesse.
  • Die Dissimilation kennt dabei zwei Formen: die Zellatmung und die Gärung. Im Falle der Pflanzen ist die Dissimilation die Zellatmung.


Was geschieht bei Fotosynthese und Zellatmung?

Der Zusammenhang zwischen beiden Stoffwechselprozessen wird deutlich, wenn man sich die jeweiligen Ausgangsstoffe und die Produkte ansieht.

  • Bei der Fotosynthese werden CO2 und H2O zum Einfachzucker Glucose (C6H12O6) und zu den Nebenprodukten O2 und H2O. Bei der Zellatmung nun geschieht Gegenteiliges: Der vorhandene Zucker C6H12O6 und O2 werden zu CO2 und H2O. Die Pflanze wandelt die gewonnene Glukose um, damit sie daraus Energie gewinnen kann.
  • Die Zellatmung läuft dabei im Detail betrachtet in drei Schritten ab. Es folgen Glycolyse, Citronensäurezyklus und Atmungskette aufeinander.
  • Die Glycolyse ist die Zerlegung eines Monosaccharids wie Glukose und die Bildung von Brenztraubensäure. Danach erfolgt eine Oxidation und eine Decarboxylierung und es kommt zur Bildung eines Aldehydrestes.
  • Der Citronensäurezyklus verknüpft den Aldehydrest mit Zitronensäure. In mehreren Schritten erfolgt eine Decarboxylierung und Dehydrierung bis zum restlosen Abbau zu CO2.
  • Bei der Atmungskette schließlich wird die Glucose so weiter abgebaut, dass Energie gewonnen und Sauerstoff als Endprodukt entstanden ist. Diese biologische Oxidation muss in mehreren Reduktionsschritten erfolgen, da es sonst zu einer Knallgasreaktion kommen würde.

Fazit: Fotosynthese und Zellatmung sind zwei essenzielle Prozesse, die eine Pflanze betreibt, um Energie zu gewinnen. Beide Stoffwechselvorgänge stehen sich dabei wie Spiegelbilder gegenüber.

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