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Photosynthese

1800
Gewächshaus mit Pflanzen, die Photosynthese betreiben, in einer historischen Umgebung.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Die Photosynthese ist ein Prozess, der von Pflanzen, Algen und einigen Bakterien genutzt wird, um Lichtenergie in chemische Energie umzuwandeln. Das Sonnenlicht liefert die Energie für die Umwandlung von Kohlendioxid und Wasser in Glukose (ein Zucker zur Energiespeicherung) und Sauerstoff als Nebenprodukt. Die vereinfachte chemische Gesamtgleichung lautet [latex]6CO_2 + 6H_2O + \text{Lichtenergie} \rightarrow C_6H_{12}O_6 + 6O_2[/latex].

Der Prozess der Photosynthese erfolgt in zwei Hauptstufen in den Chloroplasten der Pflanzenzellen. Der erste Schritt, die lichtabhängigen Reaktionen, findet in den Thylakoidmembranen statt. Hier absorbieren Pigmente wie Chlorophyll Photonen aus dem Sonnenlicht. Diese Energie wird genutzt, um Wassermoleküle in einem Prozess namens Photolyse zu spalten, wobei Sauerstoff, Protonen und Elektronen freigesetzt werden. Die aus dem Licht gewonnene Energie wird in zwei kurzlebige energiespeichernde Moleküle umgewandelt: ATP (Adenosintriphosphat) und NADPH (Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid-Phosphat). Die zweite Stufe, die so genannte Calvin-Zyklus oder lichtunabhängige Reaktionen, findet im Stroma des Chloroplasten statt. Dieser Zyklus benötigt kein direktes Licht, sondern nutzt das im ersten Schritt produzierte ATP und NADPH. Im Calvin-Zyklus wird Kohlendioxid aus der Atmosphäre in organische Moleküle „fixiert“ und in Glucose umgewandelt, einem Protein, das… hochenergetisch Zucker, den die Pflanze für Wachstum, Stoffwechsel oder als Stärke speichern kann. Dieser gesamte Prozess ist die Grundlage nahezu allen Lebens auf der Erde, liefert die Energie für die meisten Ökosysteme und produziert den Sauerstoff in unserer Atmosphäre.

UNESCO Nomenclature: 2417
- Pflanzenphysiologie

Typ

Biologischer Prozess

Störung

Revolutionär

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Stephen Hales' Vorschlag, dass Pflanzen von der Atmosphäre ernährt werden
  • Joseph Priestleys Entdeckung, dass Pflanzen die durch eine brennende Kerze ‘verletzte’ Luft ‘wiederherstellen’ können
  • Die Arbeiten von Antoine Lavoisier über Sauerstoff und Verbrennung
  • die Entwicklung des Mikroskops zur Beobachtung von Pflanzenzellstrukturen wie Chloroplasten

Anwendungen

  • Landwirtschaft und Gartenbau
  • Biokraftstoffproduktion (z. B. aus Algen)
  • Kohlenstoffbindung Und Klimawandel Abmilderung
  • Lebenserhaltungssysteme in der Weltraumforschung
  • Arzneimittelentwicklung aus pflanzlichen Verbindungen
  • Verständnis der globalen Kohlenstoff- und Sauerstoffkreisläufe

Patente:

NA

Potenzielle Innovationsideen

  • gentechnisch veränderte Pflanzen mit verbesserter photosynthetischer Effizienz
  • Geräte zur künstlichen Photosynthese zur Herstellung von Wasserstoff als Kraftstoff aus Wasser und Sonnenlicht
  • Bio-Gebäude mit Fassaden aus algengefüllten Platten, die Energie und saubere Luft produzieren
  • Selbsterhaltende geschlossene Ökosysteme für Langzeit-Weltraummissionen
  • Biosensoren, die photosynthetische Organismen nutzen, um Umweltgifte zu erkennen
  • development of novel Katalysatoren inspired by the water-splitting complex in photosystem ii
  • Vertikale Farmen, die mit spezifischen Lichtspektren optimiert wurden, um die photosynthetische Leistung zu maximieren
  • Technologien zur Kohlenstoffabscheidung, bei denen künstlich hergestellte Mikroben eingesetzt werden, um CO2 in nützliche Produkte umzuwandeln
  • biologisch abbaubare Kunststoffe aus photosynthetisch gewonnener Stärke
  • tragbar devices that monitor plant health by measuring chlorophyll fluorescence
Verwandte Themen: Photosynthese, Chlorophyll, Lichtenergie, chemische Energie, Kohlendioxid, Sauerstoff, Glukose, Pflanzen, Algen, Calvin-Zyklus.

Historischer Kontext

Photosynthese

1800
1800-05-02
1880
1900
1910
1921
1930
1930
1800
1834-01-01
1880
1902
1920
1928
1930

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

10. Jahr Jubiläum

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