Photosynthese - Experimente Biologie

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Photosynthese

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Photosynthese:   Im Blatt entsteht "Mehl"!                                  druck
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Im Versuch lässt sich nachweisen, dass bei Lichteinfall in den Blättern "Mehl" entsteht. Das Versuchsergebnis ist insofern erstaunlich, als es zeigt, dass sich mit der Lugolschen Lösung im Blatt der Nachweis von Stärke, (Kontrolle mit Mehl) erfolgreich ist. Die Grundsubstanz unserer Ernährung wird also in den grünen Blättern unter Sonnenlicht hergestellt. Meist wird jedoch von "Stärke" gesprochen, die in der Fotosynthese im Blatt entsteht. Dieser Versuch steht in engem Zusammenhang mit den Versuchen zur Ernährung des Menschen und dem Versuch zur Mundverdauung. 
Sachliche und didaktische Hinweise:
Die Schülerinnen und Schüler lernen die Eindeutigkeit des Nachweises von Stärke, Mehl mit JOD-Jodkalium-Lösung kennen. Als Kontrollsubstanz dient am besten Mehl, das vielen Schülern bekannt sein dürfte. Getestet wird mit Holz, Fett, Papier, Mehl, Kartoffelnanschnitte, Kork, Gips, Kalkmörtel  uam. Ergebnis: Nur mit JJK lässt sich Stärke eindeutig nachweisen. Die Bezeichnung "Stärke" für Polyglucose ist geschichtlichen Ursprungs: mit feinst gemahlenem Mehl wurden die Hemdenkragen "gestärkt": die Mehlaufschlämmung machte beim Trocknen die Leinenkragen stabiler und fester. Daher die Bezeichnung "Stärke". __ Mehl hingegen ist das Produkt, das beim Mahlen von Getreidekörnern entsteht. Mehl gibt es in verschiedenen Ausmahlgraden vom "Vollkornmehl", über "Weissmehl" bis hin zu "Mondamin" (Feinstmehl aus Mais). 
Versuchsanordnung: Der Vorteil dieser Versuchsanordnung liegt darin, dass man fast das ganze Jahr über frische Spinatblätter kaufen kann. Man achte auf große, tiefgrüne Blätter. Um beeindruckende Ergebnisse zu erhalten, teilt man 500 g Spinat in zwei Teile: 250 g Blätter werden mit einer Tischlampe 2 bis 4  Stunden noch zusätzlich beleuchtet, wobei man darauf achtet, dass sie nicht eintrocknen. Die anderen 250 g Spinat hält man über Nacht im Dunkeln eingeschlagen.
Diese Blätter bauen die Stärke in ihrem Stoffwechsel wie alle anderen Lebewesen auch, wieder ab. Die im Dunkel  gehaltenen Blätter können als Kontrolle dienen, sie enthalten keine Stärke mehr oder noch nicht. Diese in der Sonne hergestellte Stärke wird in der Atmung der Zellen – wie beim Menschen auch – „verbraucht“ (wieder abgebaut). 
Der Versuch eignet sich, in die Fotosynthese und in die Ernährungslehre einzuführen. Es genügt, auf den besonderen Vorgang Aufmerksam zu machen, im späteren Leben der Schülerinnen und Schüler hat er elementare Bedeutung: Fotosynthese, Stoffwechselprozesse, Nutzpflanzen, Züchtung neuer Ertragssorten, Biosprit, Ernährungssicherheit, Landwirtschaft.
Der Stoffwechsel als lebensnotwendiger Prozess ist den Schulkindern im Grunde schon bekannt: Sie müssen essen, verdauen, müssen atmen. Sie wissen, dass Nahrungsmittel, die Stärke enthalten, lebenswichtig sind: Spagetti, Kartoffeln, Reis, Chips usf.
Tipp: Den ersten Teil des Versuchs, die Isolierung von Stärke aus den Blättern, macht man vorteilhaft als Demonstration, die Nachweisreaktionen können die Schülerinnen und Schüler selbst durchführen.
Schleudergerät:
Da die meisten Schulen keine Zentrifuge besitzen, kann man sich leicht eine Schleuder aus einer Blechdose und einigen Schnüren herstellen (vgl. Abbildung). Das Gefäß im Innern (Reagenzgläser oder kleine Plastikfläschchen) schützt man durch einige Lagen Zeitungspapier. Durch gleichmäßiges Herumschleudern mit gestrecktem Arm sinken die schweren Stärkekörnchen, die im Spinatbrei enthalten sind, nach unten. Der grüne Überstand wird vorsichtig ausgeschüttet. Der weißliche Bodensatz kann ausgekratzt und auf Alufolie gebracht werden. Es ist dann mit  Lugol`scher Lösung als Stärke (= Mehl) nachzuweisen. Die Kontrolle führt man mit weißem Mehl durch (ebenfalls Blaufärbung). (vgl: Schneider, V. u. Th. Zahn: Beiträge zur Didaktik, Shaker Verlag 2008)
                  Stärkenachweis in Blättern                             Isolierung von Stärkekörnern
 
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