Chloroplasten

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Chloroplasten sind Zellorganellen und ein essenzieller Bestandteil von pflanzlichen Zellen. Sie zählen zu den Plastiden und beinhalten den Farbstoff Chlorophyll, der für die grünliche Färbung einer Pflanze verantwortlich ist. Des Weiteren sind die Chloroplasten für das Wachstum einer Pflanze verantwortlich. Dazu betreiben sie Photosynthese, einen Mechanismus, der für das Überleben der Pflanzen essenziell ist.

Definition zu Chloroplasten

Chloroplasten sind Zellorganellen in Landpflanzen- und Algenzellen. Sie gehören zu den Plastiden und sind innerhalb der Zelle verantwortlich für die Photosynthese. Die Bezeichnung der Chloroplasten stammt aus dem griechischen und wird von chlōrós (= grün) und plastós (= geformt) abgeleitet.

Chloroplasten sind im Durchschnitt etwa 4–8 μm (Mikrometer) groß und unter dem Mikroskop durch ihre grüne Farbe erkennbar. Denn innerhalb der Chloroplasten lässt sich der Farbstoff Chlorophyll finden. Chlorophyll absorbiert Licht einer bestimmten Wellenlänge. Im grünen Spektralbereich findet allerdings kaum Absorption statt, sodass grünes Licht reflektiert wird und der Pflanzen ihre grüne Farbe verleiht.

Vorkommen von Chloroplasten

Chloroplasten sind Organellen in pflanzlichen Zellen, genauer gesagt in Landpflanzen und Algenzellen. Prokaryotische Zellen und andere eukaryotische Zellen wie Tierzellen enthalten keine Chloroplasten.

Ein Chloroplast ist ein Plastid. Man vermutet, dass Plastide durch Endosymbiose aus anderen lebenden Zellen hervorgegangen sind. Während der Evolution soll eine eukaryotische Wirtszelle einen Prokaryoten aufgenommen und dieser soll sich zu einem Zellorganell entwickelt haben. Diese Theorie ist auch als Endosymbiontentheorie bekannt.

Auf dieselbe Art sollen auch Mitochondrien entstanden sein. Wenn Du mehr über Mitochondrien wissen möchtest, dann klick einfach auf den Begriff und Du gelangst zur passenden StudySmarter Erklärung!

Aufbau der Chlorplasten

Chloroplasten sind von einer Chloroplasten-Hülle umgeben. Diese besteht aus einer Doppelmembran, also einer äußeren und inneren Membran. Die innere Membran besitzt Einstülpungen, welche Du in der nachfolgenden Abbildung erkennen kannst. Diese Einstülpungen führen in das Innere der Chloroplasten. Der Fachbegriff für sie lautet „Thylakoide“.

Die Thylakoid-Membran weist eine stapelartige Erscheinung auf. Dabei schichten sich mehrere Doppelmembranen aufeinander. Die Thylakoidstapel werden auch als „Granum“ bezeichnet. Jedes Granum ist mit einem schlauchartigen Stroma-Thylakoid verbunden.

Chloroplasten Schematische Darstellung StudySmarter

Abbildung 2: Schematische Darstellung eines Chloroplasten

In den Grana-Thylakoiden wird besonders viel Chlorophyll gelagert. Aber auch andere Farbstoffe wie Carotinoide sind im Granum enthalten.

Das Stroma ist die Grundsubstanz der Chloroplasten und wird auch als Chloroplasten-Matrix bezeichnet. Es ist ungefähr mit dem Cytosol innerhalb einer Zelle zu vergleichen. Im Stroma befinden sich Ribosomen, Stärkekörner und Lipidtropfen. Außerdem besitzen Chloroplasten eine eigene DNA. Dies ermöglicht ihnen, sich während des gesamten Zellzyklus zu vermehren.

Funktionen von Chloroplasten

Die Hauptaufgabe von Chloroplasten ist das Betreiben der Photosynthese. Chloroplasten ermöglichen es einer Pflanzenzelle, Sonnenlicht als Energiequelle zu nutzen. Damit können durch die Photosynthese energiereiche Einfachzucker (Glucose) hergestellt werden. Glucose kann zur Energiegewinnung (Adenosintriphosphat) in der Zellatmung abgebaut werden, oder als Grundsubstanz zur Bildung von Fetten oder Aminosäuren verwendet werden. Glucose kann von der Pflanze also als Betriebsstoff oder Baustoff verwendet werden.

Photosynthese der Chloroplasten

Damit die Photosynthese ablaufen kann, nimmt die Pflanze zuerst Wasser (H₂O) aus dem Boden über ihre Wurzeln auf. Zudem wird Kohlenstoffdioxid (CO₂) über die Blätter der Pflanze aus der Luft aufgenommen. Ein weiterer wichtiger Faktor für den Ablauf der Reaktion ist die Lichteinstrahlung. Die Lichtenergie lässt die Reaktion nämlich überhaupt erst ablaufen.

Die genaue Reaktion sieht folgendermaßen aus:

$6 {CO}_{2} + 6 H_{2} O \to C_{6} H_{12} O_{6} + 6 O_{2}$

Allgemein wird aus Kohlenstoffdioxid und Wasser in der Photosynthese Glucose und Sauerstoff gewonnen. Letztlich ist Glucose das wichtigste Endprodukt der Photosynthese für die Pflanze. Glucose dient der Energiegewinnung in der Zellatmung und ist weiterhin wichtig für das Wachstum der Pflanze. Glucose kann dabei in verschiedenen Stoffwechselvorgängen in wichtige Nährstoffe wie Eiweiße und Fette umgewandelt werden.

Als Nebenprodukt entsteht Sauerstoff, welcher insbesondere für uns Menschen nützlich ist, da wir Sauerstoff zum Atmen benötigen. Der entstandene Sauerstoff wird über die Blätter in die Umwelt abgegeben. Außerdem bleibt ein Rest des Wassers übrig.

Wenn Du mehr über den Ablauf der Photosynthese erfahren möchtest, lies Dir den entsprechenden Artikel zu diesem Thema durch!

Pflanzen sind also autotroph, da sie sich selbst ernähren und viele Nährstoffe durch die Photosynthese selbst gewinnen können.

Bei einer Tierzelle erfolgt die Energiegewinnung unter anderen Umständen, da eine Tierzelle keine Chloroplasten besitzt. Hier wird die über die Nahrung aufgenommene Glucose nach der Glykolyse im Zytoplasma in den Mitochondrien abgebaut und dabei Energie gewonnen. Als Nebenprodukte der Reaktion entstehen Wasser und Kohlenstoffdioxid. Tiere sind daher als heterotroph zu bezeichnen, da sie auf die Nährstoffe aus ihrer Nahrung angewiesen sind und eigenständig keine Energie gewinnen können.

Chlorophylle und Carotinoide

Chlorophylle und Carotinoide sind Farbstoffe in Chloroplasten, die die Absorption von Licht unterschiedlicher Wellenlängen ermöglichen. Dabei absorbieren unterschiedliche Farbstoffe auch bei unterschiedlichen Wellenlängen und besitzen somit für einen bestimmten Absorptionsbereich. Die häufigsten Farbstoffe in Plastiden sind:

Chlorophyll a
Chlorophyll b
Carotinoide

Chloroplasten Absorptionsspektrum Chlorophyll StudySmarter Abbildung 1: Absorptionsspektrum Quelle: slideplayer.org

Chlorophyll a

Chlorphyll a absorbiert insbesondere die Farben violett, dunkelblau und rot. Außerdem werden teilweise gelb und orange absorbiert. Der Farbstoff Chlorophyll a wird daher als eine grünbläuliche Färbung wahrgenommen, da diese Farben reflektiert werden. In der Natur kommt der Farbstoff in Cyanobakterien, aber auch Chloroplasten von Pflanzen und Algen vor.

Chlorophyll b

Chlorophyll b hingegen absorbiert größtenteils blaues und rotes Licht, weshalb grünes und gelbes Licht reflektiert wird. Daher wird eine gelbgrüne Färbung der Pflanze wahrgenommen. Diese Färbung ist vorwiegend bei Landpflanzen oder Algen wiederzufinden.

Im Herbst wird ein Teil des Chlorophyll in den Chloroplasten abgebaut, da die Sonneneinstrahlung im Herbst abnimmt. Die Bäume gehen sozusagen in den "Energiesparmodus", da Blätter viele Nährstoffe benötigen. Die Blätter verlieren durch den Abbau von Chlorophyll ihre grüne Färbung, da ohne Chlorophyll nun auch gelbes und rotes Licht reflektiert wird.

Carotinoide

Im Gegensatz zu Chlorophyllen stehen Farbstoffe der Carotinoide. Diese Farbstoffe sind in den Chromoplasten aufzufinden und absorbieren hauptsächlich Licht mit einer niedrigen Wellenlänge wie violett, blau und grün. Daher wird gelbe oder rote Strahlung reflektiert. Dieser Farbstoff ist zum Beispiel in Karotten, Bananen oder Tomaten vorhanden.

Chloroplasten – Das Wichtigste

Chloroplasten sind Zellorganellen in Landpflanzen- und Algenzellen und gehören zu den Plastiden.
Chloroplasten speichern den Farbstoff Chlorophyll und sind für die grüne Färbung der Pflanze verantwortlich.
Die Chloroplasten betreiben Photosynthese, indem sie Wasser und Kohlenstoffdioxid durch Lichteinstrahlung in Glucose umwandeln. Dabei produzieren sie ebenfalls Sauerstoff, der in die Umwelt freigegeben wird.
Chloroplasten sind von einer Doppelmembran umgeben.
Innerhalb der Chloroplastenzelle befinden sich Thylakoide, an denen sich Chlorophyll absetzt.
Zudem entstehen Grana und im Stroma, der Grundsubstanz der Chloroplaste, befinden sich DNA, Ribosome, Stärkekörner und Lipidtropfen.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Chloroplasten

Chloroplasten sind Zellorganellen in Landpflanzen- und Algenzellen, die für die Photosynthese einer Zelle verantwortlich sind.

Innerhalb der Chloroplasten wird mithilfe von Photosynthese Glucose gewonnen. Glucose ist ein wichtiger Nährstoff der Zelle, der für Energiegewinnung und Wachstum verwendet werden kann. Glucose kann für die ATP-Gewinnung abgebaut, oder innerhalb der Pflanzenzelle in Fette und Eiweiße umgewandelt werden.

Chloroplasten lassen sich nur in Landpflanzen- und Algenzellen finden. Sie sind nicht in Tierzellen aufzufinden.

Ja, in den Chloroplasten befinden sich Ribosome.

Finales Chloroplasten Quiz

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Frage

Was sind Chloroplasten einfach erklärt?

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Antwort

Chloroplasten sind Zellorganellen in Landpflanzen- und Algenzellen, die für die Photosynthese einer Zelle verantwortlich sind. Dafür besitzen sie licht sammelnde Fotopigmente wie Chlorophyll.

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Frage

Was stellen Chloroplasten her?

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Antwort

Innerhalb der Chloroplasten wird mithilfe von Kohlenstoffdioxid und Wasser in der Photosynthese Sauerstoff, und Glucose gewonnen. Glucose ist ein wichtiger Nährstoff der Zelle, der für dessen Wachstum verantwortlich ist. Glucose kann innerhalb der Pflanzenzelle in Fette und Eiweiße umgewandelt werden.

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Frage

Wo kommen Chloroplasten vor?

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Antwort

Chloroplasten lassen sich nur in Landpflanzen- und Algenzellen finden. Sie sind nicht in prokaryotischen Zellen oder Tierzellen aufzufinden.

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Frage

Haben Chloroplasten Ribosomen?

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Antwort

Ja, in den Chloroplasten befinden sich ebenfalls kleine Ribosome.

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Frage

Wie wird der Begriff “Chloroplasten” abgeleitet?

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Antwort

Die Begriff “Chloroplasten” stammt aus dem griechischen und wird von chlōrós (“grün”) und plastós (“geformt”) abgeleitet.

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Frage

Wie groß sind Chloroplasten?

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Antwort

Chloroplasten sind 4–8 μm (Mikrometer) groß.

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Frage

Inwiefern sind die Chloroplasten für die grüne Blattfärbung einer Pflanze verantwortlich?

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Antwort

Die Chloroplasten enthalten den Farbstoff Chlorophyll, welcher blaues, rotes, oranges und gelbes Licht absorbiert. Daher wird grünes Licht reflektiert und die Farbe der Pflanze erscheint grün.

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Frage

Inwiefern sind die Chloroplasten für die gelb-rötliche Blattfärbung einer Pflanze im Herbst verantwortlich?

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Antwort

Im Herbst wird das Chlorophyll in den Chloroplasten abgebaut, welches für die grüne Farbe der Blätter verantwortlich ist, da grünes Licht nicht absorbiert wird. Da Chlorophyll rotes und gelbes Licht absorbiert hat, wird es jetzt durch sein Fehlen reflektiert. Daher entsteht im Herbst auch eine gelbe bis rote Färbung der Blätter.

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Frage

Wie lautet die Funktionsgleichung der Photosynthese?

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Antwort

In der Bilanz der Photosynthese wird aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Glucose und Sauerstoff (als “Abfallprodukt”) produziert.

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Frage

Welche Stoffe benötigt die Pflanze, damit sie Photosynthese betreiben kann?

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Antwort

Damit die Photosynthese ablaufen kann nimmt die Pflanze zuerst Wasser (H₂O) über ihre Wurzeln auf. Zudem wird Kohlenstoffdioxid (CO₂) über die Blätter der Pflanze aus der Luft entnommen. Ein weiterer wichtiger Faktor für den Ablauf der Reaktion ist die Lichteinstrahlung. Die Lichtenergie lässt die Reaktion erst ablaufen.

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Frage

Wie ernähren sich Pflanzen?

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Antwort

autotroph

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Frage

Was ist das “Stroma”?

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Antwort

Das Stroma ist die Grundsubstanz der Chloroplasten und wird auch als Chlorplasten-Matrix bezeichnet.

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Frage

Wie nennt man die Einstülpungen der inneren Membran der Chloroplasten?

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Antwort

Thylakoide

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Frage

Was befindet sich im Stroma der Chloroplasten?

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Antwort

Im Stroma befinden sich Ribosomen, Stärkekörner und Lipidtropfen. Außerdem besitzen Chloroplasten eine eigene DNA.

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Frage

Wovon sind die Chloroplasten umgeben?

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Antwort

einer Doppelmembran

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Chlorophylle und Carotinoide

Chlorophyll a

Chlorophyll b

Carotinoide

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Was stellen Chloroplasten her?

Wo kommen Chloroplasten vor?

Haben Chloroplasten Ribosomen?

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