G Photosynthese - Experimente Biologie

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G Photosynthese

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Photosynthese                Im Blatt entsteht "Mehl"!                                      zurück
Wo unsere Nahrung entsteht.                                                    
                                                                  vgl auchS Photosynthese

Ergebnis: 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 (vgl. S Ernährung und S 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, Kartoffelscheiben, 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). Die Gefäße (Reagenzgläser oder kleine Plastikfläschchen) im Innern der Dose 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)
Im zweiten Versuch kann man Stärke direkt im Blatt nachweisen. Da der grüne Farbstoff einen Nachweis „unsichtbar“ macht, muss er zuerst entfernt werden. Dazu muss das Blatt abgetrennt und in heißem Wasser erhitzt werden. Dabei wird das Zellplasma zerstört, Wasser kann eindringen. Gute Erfahrungen wurden mit erhitztem Wasser gemacht, dem etwas Aceton zugefügt wurde (nur durch die Lehrperson) oder mit Brennspiritus (Wegen der Brandgefahr kann man nur mit einem elektrischen Heizgerät erwärmen!)




Pflanzen Photosynthese Arbeitsunterlage 1-------------------------------------------------------
In den Blättern grüner Pflanzen entsteht ein neuer Stoff.

Was brauchst Du?
Frische tiefgrüne und gewaschene Spinatblätter, Mixer aus der Küche, eine Schleuder, einige Reagenzgläser oder Plastikfläschchen, einige Gläser, Gaze (Mullbinden, 6fach übereinander gelegt, Apotheke) zum filtrieren, Plastiktrichter, Lugol`sche Lösung zum Nachweis, Haushaltsmehl als Kontrolle
Was kannst du tun? Stelle dir zuerst alle benötigten Geräte in der Reihenfolge auf, in der Du arbeiten willst.
1. Mixe den Spinat, der in der Sonne (im Licht) gewesen ist.
2. Filtriere den Spinatbrei durch die Gaze (Verbandsmull, 6 Lagen)
3. Drücke die Gaze gut aus.
4. Schütte etwas von der grünen Flüssigkeit in ein festes Reagenzglas.
5. Stelle das Reagenzglas in die Schleuderdose mit Zeitungspapier und schleudere gut, ohne irgendwo anzustoßen. (Lass dir von der Lehrperson helfen).
6. Nehme das Reagenzglas vorsichtig aus der Schleuderdose heraus und schütte den grünen Überstand vorsichtig ab.
7. Kratze etwas von dem weißen Pulver am Grund des Glases ab.
8. Weise auf Alufolie nach, welcher Stoff in den Blättern entstanden ist!

Welcher Stoff ist in den Blättern entstanden?       In den Blättern ist ………………………...... entstanden. 
Nachweis durch Blaufärbung mit Jod-Jodkalium Lösung 
Weise nach, dass in dem Spinat, der im Dunkeln war, keine neue Substanz entsteht!



Pflanzen Photosynthese Arbeitsunterlage 2------------------------------------------------------
Entstehung von Stärke in grünen Blättern 
(die Chlorophyll (grüner Farbstoff) enthalten und die mit Licht bestrahlt worden sind)

Was brauchst Du?
Iod- lösung (hell gelb) in einer Tropfflasche aus Plastik, einige Blätter von grünen Pflanzen mit weichen Blättern, die wenigstens 4 Stunden im Licht gestanden haben (eine Tischlampe genügt als Lichtquelle), eine Heizplatte, einen möglichst hohen Blechtopf, wenig Spiritus, Wasser, eine Stehlampe, eine Glasplatte, eine lange Pinzette.
Was kannst Du tun?
Wähle einige Blätter z. B. von einer Geranie aus und lege einen Streifen von Alupapier so um die Blätter, dass das Blatt nicht verletzt wird und ein Teil des Blattes frei bleibt. Dann beleuchte mit einer Stehlampe.
Weil das Blatt grün gefärbt ist, kann man die Nachweisreaktion nicht erkennen. Daher muss man den grünen Farbstoff zuerst herauslösen. Dies gelingt mit Brennspiritus am besten. 
1. Schneide das Blatt, das Du untersuchen willst, ab.
2. Lege das Blatt mit einer langen Pinzette in heißen Brennspiritus, den Du auf einer elektrischen Heizplatte erwärmt hast. Der Brennspiritus löst die grüne Farbe aus dem Blatt.
3. Entnehme nun das sehr weiche Blatt aus dem Spiritus und lege es auf eine saubere Alufolie.
4. Lass den Brennspiritus verdampfen und trockne das Blatt mit dem Föhn.
5. Tropfe dann etwas Jodlösung auf das Blatt.
6. Beobachte, was nach einigen Minuten geschieht.
7. Du kannst das Blatt einige Tage zwischen Zeitungspapier trocknen und dann vorsichtig in dein Heft einkleben 
(unter einer Klebefolie).
8. Kontrolle: Führe eine Kontrolle der Reaktion reinem Stärkemehl durch und weise nach, ob wirklich Stärke entstanden ist!
 

Mögliches Versuchsergebnis     



Protokoll: Zeichnung und Beschriftung des getesteten Blattes
 
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