Was ist Chlorophyll?
Chlorophyll ist ein grünes Pigment, das sich in Chloroplasten in Pflanzenzellen befindet. Ein Pigment ist jeder Stoff, der bestimmte Lichtwellenlängen absorbiert. Chlorophyll ist das wichtigste Pigment in Pflanzen, da es die Lichtenergie aufnimmt, die für die Fotosynthese benötigt wird.
Das Wort Chlorophyll stammt aus dem Griechischen: chloros (grün) und phyllon (Blatt). Es ist für die grüne Farbe von Blättern, Stängeln und anderen Pflanzenteilen verantwortlich, die dem Sonnenlicht ausgesetzt sind.
Welches Licht absorbiert Chlorophyll?
Sonnenlicht erscheint weiß, ist aber tatsächlich ein Gemisch aller Farben des sichtbaren Spektrums. Chlorophyll absorbiert Licht am stärksten in den roten und blauen Wellenlängen. Es reflektiert grünes Licht, weshalb wir Blätter als grün wahrnehmen.
Rotes Licht hat eine längere Wellenlänge; blaues Licht hat eine kürzere Wellenlänge. Die aus diesen Wellenlängen aufgenommene Energie wird genutzt, um die lichtabhängigen Reaktionen der Fotosynthese anzutreiben.
Wenn Blätter nur Chlorophyll für die Fotosynthese nutzen würden, würden sie das gesamte grüne und gelbe Licht verschwenden, das auf sie trifft. Andere Pigmente gleichen dies aus, indem sie verschiedene Wellenlängen absorbieren.
Andere fotosynthetische Pigmente
Pflanzen enthalten mehr als nur Chlorophyll. Eine Gruppe von Hilfspigmenten arbeitet neben ihm:
Carotinoide — Gelbe und orangefarbene Pigmente (z. B. Carotin und Xanthophyll). Sie absorbieren blaugrünes Licht und leiten die Energie an Chlorophyll weiter. Sie schützen Chlorophyll auch davor, durch sehr helles Licht beschädigt zu werden.
Anthocyane — Rote und violette Pigmente, die in einigen Blättern, Blüten und Früchten vorkommen. Sie sind nicht direkt an der Fotosynthese beteiligt, können aber Zellen vor UV-Licht schützen und Schädlinge abschrecken.
Im Herbst, wenn das Chlorophyll abbaut, werden die gelben und orangefarbenen Carotinoide (die die ganze Zeit vorhanden, aber verdeckt waren) sichtbar — das gibt den Blättern ihre wunderschönen Herbstfarben.
Chlorophyllarten
Es gibt zwei Hauptarten, die in Pflanzen verwendet werden:
Chlorophyll a — Das primäre Pigment, direkt an den Lichtreaktionen beteiligt. Es absorbiert hauptsächlich blauviolettes und rotoranges Licht und reflektiert blaugrünes Licht.
Chlorophyll b — Ein Hilfspigment, das blaues Licht etwas anders absorbiert und Energie an Chlorophyll a weiterleitet. Es erscheint gelbgrün.
Pflanzenpigmente können mit einer Technik namens Papierchromatografie getrennt werden. Wenn ein Blattextrakt auf Spezialpapier aufgetragen wird und ein Lösungsmittel das Papier hochsteigt, wandern verschiedene Pigmente mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und trennen sich in sichtbare farbige Bänder auf.
Warum mehrere Pigmente?
Eine Reihe von Pigmenten zu haben bedeutet, dass Pflanzen einen breiteren Bereich von Lichtwellenlängen absorbieren können. Dies macht die Fotosynthese effizienter, besonders in beschatteten Umgebungen, wo nur bestimmte Wellenlängen verfügbar sind (zum Beispiel unter dem Baldachin eines Waldes, wo blaugrünes Licht dominiert).
Praxisbezug: Herbstlaub in einem Park
Im Oktober verlieren Laubbäume ihr Chlorophyll. Darunter treten die gelben und orangefarbenen Carotinoide hervor — die ganze Saison unsichtbar, weil sie vom dominanten Grün überlagert wurden. In einem Ahornbaum (Acer) werden zusätzlich rote Anthocyane neu gebildet, sodass die Blätter leuchtend rot werden, bevor sie abfallen. Diese Farbänderung ist das direkteste alltagstaugliche Beispiel für Pflanzenpigmente.
Praxisbezug: Papierchromatografie im Unterricht
Ein zerdrücktes Spinatblatt, auf Chromatografiepapier aufgetragen und in Petrolether getaucht, trennt sich beim Aufsteigen des Lösungsmittels in mindestens vier sichtbare Bänder auf: hellgelb (Xanthophyll), gelborange (β-Carotin), blaugrün (Chlorophyll a) und gelbgrün (Chlorophyll b). Jedes Band wandert anders weit — ein direktes Abbild der unterschiedlichen Pigmente.
Praxisbezug: Bleichende Salatpflanzen
Werden Salat- oder Chicoreepflanzen im Dunkeln gezogen (Etiolierung), verlieren sie ihr Chlorophyll — sie wachsen lang, blass und gelb, da kein Licht vorhanden ist, um die Chlorophyllsynthese anzuregen. Sobald sie wieder Licht erhalten, beginnen die Chloroplasten erneut, grünes Chlorophyll zu bilden, und die Blätter werden wieder grün.
Übungsaufgaben
Warum erscheinen Blätter grün?
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Erkläre, warum Blätter im Herbst die Farbe wechseln.