Manuela Giar

Biologie an Stationen 7-8 GymnasiumFotosynthese und Zellatmung

Übungsmaterial zu den

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Manuela GiarGymnasium

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Downloadauszug

aus dem Originaltitel:

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Biologie an Stationen 7-8 Gymnasium

Fotosynthese und Zellatmung

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1

Materialaufstellung und Hinweise zu den einzelnen Stationen

Die Seiten 32 bis 42 sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten erstellt werden.

MaterialaufstellungSeite 32 Station 1 Die Ernährung von PflanzenSeite 33–34 Station 2 Die Entdeckung der FotosyntheseSeite 35 Station 3 Priestley-Versuch: ÜbungsheftSeite 36 Station 4 Lichtabhängigkeit der Fotosynthese: Wasserpest, Schneidemesser, 2 Wasserbehälter,

Overhead-Projektor, Alufolie, StoppuhrSeite 37 Station 5 Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese: 1 kleiner Behälter (250 ml), 1 großer

Behälter (500 ml), Leitungswasser, heißes Wasser, Eiswürfel, Thermometer, Wasserpest, Stoppuhr, Schneidemesser

Seite 38 Station 6 Abhängigkeit der Fotosynthese von Kohlenstoffdioxid: 3 Behälter, Wasserpest, Schneidemesser, Stoppuhr, Leitungswasser, destilliertes Wasser, Mineralwasser

Seite 39 Station 7 Blattchromatografie – bunte Farben in den Blättern: Laubblätter, Schere, Mörser, Pistill, Filterpapier, Petrischale, Pipette, Spiritus, Seesand, Teelöffel, Messbecher

Seite 40–41 Station 8 Die Fotosynthese und die ZellatmungSeite 42 Station 9 Das Fotosynthese-Quiz

Fotosynthese und Zellatmung

Die Seiten 3 bis sind in entsprechender Anzahl zu vervielfältigen und den Schülern bereitzulegen. Als Möglichkeit zur Selbstkontrolle können Lösungsseiten erstellt werden.

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Name:

Die Ernährung von PflanzenStation 1

Aufgabe 1: Die Abbildung zeigt einen Baum. Mache mithilfe von Pfeilen deutlich, welche Stoffe der Baum zur Ernährung aufnimmt und welche er abgibt. Verwende die folgenden Begriffe zusammen mit deinen Pfeilen: Sonnenlicht, Sauerstoff, Kohlendioxid, Wasser, Mineralstoffe, Traubenzucker

Eine Pflanze ist aus vielen verschiedenen Strukturen aufgebaut. Das Blatt ist eines der Grundorgane und von enormer Bedeutung für eine Pflanze. In den Blättern werden die Nährstoffe gebildet. In den grünen Blättern findet man das Blattgrün (Chlorophyll). Dabei handelt es sich um einen besonderen Stoff: Chlorophyll ist in der Lage, aus Licht,

Wasser und Kohlestoffdioxid Traubenzucker (Glukose) aufzubauen. Bei dieser Reaktion entsteht als Abfallprodukt Sauerstoff. Den Vorgang, bei dem Traubenzucker hergestellt wird, bezeichnet man als Fotosynthese.

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Schwammgewebe

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Aufgabe 2: Ordne dem Blattaufbau die richtigen Fachbegriffe zu. Die Begriffe unten helfen dir dabei.

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Name:Station 2Die Entdeckung der Fotosynthese (1)

Aufgabe 1: Erstelle ein Versuchsprotokoll zu dem oben beschriebenen Versuch von van Helmont.

1. Beobachtung:

2. Fragestellung:

3. Hypothesen:

4. Versuch:

5. Auswertung in Bezug auf die Hypothesen:

Jan Baptist van Helmont (1578–1657) war ein niederländischer Universalwissenschaftler. Er arbeitete als Arzt, Naturforscher und Chemiker. 1635 pflanzte er einen jungen Weidenbaum in einen Topf. Die Erde in dem Topf wog 90,7 kg und die kleine Weide 2,3 kg. 5 Jahre wurde die Weide in dem Topf von van Helmont mit Regenwasser

gegossen. Die Masse der Weide betrug inzwischen 76,7 kg und die Erde war nur um 50 g leichter geworden.

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Name:Station 2Die Entdeckung der Fotosynthese (2)

Aufgabe 2: Beschreibe van Helmonts zweiten Versuch. Was wollte er damit beweisen?

Aufgabe 3: Berechne den Unterschied für das Trockengewicht zwischen der jungen und der alten Pflanze.

Aufgabe 4: Welchen Schluss bezüglich der Hypothese, dass die Gewichtszunahme allein durch das Wasser bedingt ist, kannst du aus dem Vergleich des Trockengewichts ziehen?

Um seine Hypothese zu überprüfen, dass die Gewichtszunahme der Weide allein vom Wasser abhängt, unternahm van Helmont mit 2 gleich großen Weidenzweigen folgenden Versuch:

Er benötigte 1 frischen Weidezweig (300 g) und 1 getrockneten Weidezweig (100 g). Die angegebenen Gewichte rechnete er auf die gesamte Pflanze um.

Eine junge Weidenpflanze hat ein Normalgewicht von 2,3 kg und ein Trockengewicht von 0,76 kg.

Eine alte Weidenpflanze hat ein Normalgewicht von 76,6 kg und ein Trockengewicht von 25,5 kg.

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Name:

Priestley-VersuchStation 3

Aufgabe 1: Beschreibe, welche Ergebnisse bzw. Erkenntnisse Priestley aus jedem Versuch ziehen konnte. Beginne mit A und halte die Reihenfolge der Versuche ein.

Versuch Ergebnis bzw. Erkenntnis des Versuchs

A

B

C

D

Aufgabe 2: Priestley führte einen weiteren Versuch durch, indem er Versuch C abwandelte. Nachdem die Maus ohnmächtig geworden war, holte er sie vorsichtig unter der Glocke hervor und stellte eine Pflanze darunter, wobei er darauf achtete, dass die verbrauchte Luft der Maus größtenteils unter der Glocke blieb. Nachdem er einige Zeit gewartet hatte, setzte er die Maus wieder unter die Glocke und stellte fest, dass die Maus nicht ohnmächtig wurde.

Welches Ergebnis kannst du diesem Versuch E entnehmen? Beantworte die Frage in deinem Heft.

Joseph Priestley (1733–1804) war ein englisch-amerikanischer Theologe, Philosoph, Chemiker und Physiker. Ihm waren die Ergebnisse van Helmonts bereits bekannt, als er  folgendes Experiment unternahm.

A: Er stellte eine Kerze unter eine Glasglocke und stellte fest, dass diese nach einiger Zeit erlosch.

B: Er stellte eine Kerze unter die Glasglocke und setzte eine Maus dazu. Die Kerze erlosch nach viel kürzerer Zeit als bei Versuch A. Außerdem wurde die Maus nach kurzer Zeit ohnmächtig.

C: Er setzte eine Maus unter die Glasglocke. Die Maus wurde ohnmächtig, aber erst nach längerer Zeit als bei Versuch B.

D: Er stellte eine kleine Pflanze unter die Glasglocke und setzte eine Maus dazu. Er stellte fest, dass die Maus nicht ohnmächtig wurde.

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Name:

Fragestellung: Braucht eine Pflanze Licht, um Sauerstoff zu produzieren?

Hypothese:

Material: Wasserpest, Schneidemesser, 2 Wasserbehälter, Overhead-Projektor, Alufolie, Stoppuhr

Durchführung:Teilversuch 1: Schneidet 1 Wasserpestspross am Stängel ab, sodass eine gut sichtbare Schnittfläche entsteht. Gebt den Wasserpestspross in 1 Behälter mit Wasser und stellt diesen auf den angeschalte-ten Overheadprojektor. Wartet 5 Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen.Teilversuch 2: Schneidet 1 Wasserpestspross am Stängel ab, sodass eine gut sichtbare Schnittfläche entsteht. Gebt den Wasserpestspross in 1 Behälter mit Wasser und umhüllt den Behälter vollständig mit Alufolie. Verschließt ihn zudem mit der Alufolie. Stecht nach 5 Minuten an der Seite des Behälters eine kleine Öffnung mit der Spitze des Schneidemessers in die Alufolie und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen.

Beobachtungen:

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Name:

Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese

Fragestellung:Wird die Fähigkeit einer Pflanze, Sauerstoff zu produzieren, von der Temperatur beeinflusst?

Hypothese:

Material:1 kleiner Behälter (250 ml), 1 großer Behälter (500 ml), Leitungswasser, heißes Wasser, Eiswürfel, Thermometer, Wasserpest, Stoppuhr, Schneidemesser

Durchführung:Teilversuch 1: Gebt einen frisch angeschnittenen Wasserpestspross in 1 kleinen Behälter mit Wasser. Bestimmt mit dem Thermometer die Temperatur des Wassers. Zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen. Teilversuch 2: Füllt in 1 großen Behälter Wasser mit Eiswürfeln und stellt den kleinen Behälter mit Wasser und dem Wasserpestspross hinein. Der große Behälter dient als Wasserbad. Wartet einige Minuten, bis das Wasser im kleinen Behälter abgekühlt ist. Bestimmt mit dem Thermometer die Temperatur des Wassers. Zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnitt-fläche aufsteigen.Teilversuch 3: Füllt in den große Behälter heißes Wasser und stellt den kleinen Behälter mit Wasser und dem Wasserpestspross hinein. Wartet einige Minuten, bis sich das Wasser im kleinen Behälter erwärmt hat. Bestimmt mit dem Thermometer die Temperatur des Wassers. Zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen.

Beobachtungen:

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Station 6 Name:

Fragestellung: Braucht eine Pflanze Kohlenstoffdioxid, um Sauerstoff zu produzieren?

Hypothese:

Material:3 Behälter, Wasserpest, Schneidemesser, Stoppuhr, Leitungswasser (enthält wenig Kohlenstoffdioxid), destilliertes Wasser (enthält kein Kohlenstoffdioxid), Mineralwasser (enthält viel Kohlenstoffdioxid)

Durchführung:Teilversuch 1: Gebt einen frisch angeschnittenen Wasserpestspross in 1 Behälter mit Leitungs wasser. Legt einen Zettel mit „Leitungswasser“ dazu. Wartet einige Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen.Teilversuch 2: Gebt in den 2. Behälter einen frisch angeschnittenen Wasserpestspross mit destillier-tem Wasser und legt einen Zettel mit „destilliertes Wasser“ dazu. Wartet einige Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen.Teilversuch 3: Gebt in den 3. Behälter einen frisch angeschnittenen Wasserpestspross mit Mineral-wasser und legt einen Zettel mit „Mineralwasser“ dazu. Wartet einige Minuten und zählt, wie viele Bläschen innerhalb von 2 Minuten an der Stängelschnittfläche aufsteigen.

Beobachtungen:

Abhängigkeit der Fotosyn-these von Kohlenstoffdioxid

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Station 7 Name:

Blattchromatografie – bunte Farben in den Blättern

Material:Laubblätter, Schere, Mörser, Pistill, Filterpapier, Petrischale, Pipette, Spiritus, Seesand, Teelöffel, Messbecher

Durchführung:1. Nehmt ein Laubblatt und zerschneidet es. Gebt ein paar Blattstücke mit etwas Seesand in den

Mörser und zerkleinert diese mit dem Pistill.2. Nun füllt eurer Lehrer 10 ml Spiritus in den Mörser hinein.3. Rührt den Brei mit einem Teelöffel um, bis eine deutlich grüne Farbe zu erkennen ist.4. Nun wird die Lösung filtriert. Legt dazu das Filterpapier in die Mitte der Petrischale. Von der

Lösung wird ein halber Teelöffel in die Mitte des Filterpapiers gegeben.

Beobachtung:

Skizze:

Die Chromatografie ist eine Methode zur Trennung von Stoffgemischen. Sie wird in vielen Bereichen der biologischen Forschung eingesetzt. Man trägt ein Gemisch auf ein Träger-material (Papier) auf. Anschließend lässt man ein Laufmittel (Spiritus) durch das Träger-material fließen. Die einzelnen Bestandteile des Gemisches haften aufgrund ihrer ver-

schiedenen Eigenschaften einerseits unterschiedlich fest am Trägermaterial, werden aber andererseits unterschiedlich gut mit dem Laufmittel transportiert. Dadurch legen sie unterschiedliche Laufstrecken zurück, anhand derer sie identifiziert werden können.

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Station 8 Name:

Die Fotosynthese und die Zellatmung (1)

Aufgabe 1: Vervollständige die schematische Darstellung der Fotosynthese und notiere die Fotosynthesegleichung.

Eine Pflanze muss im Gegensatz zu einem Tier keine Nährstoffe aufnehmen. Sie kann sich die Nährstoffe aus Kohlenstoffdioxid und Wasser, mithilfe von Sonnenlicht selbst herstellen. Pflanzen verwenden die Energie des Sonnenlichtes bei der Fotosynthese, um in den Chloroplasten Traubenzucker herzustellen.

Aufgabe 2:Erkläre den Vorgang der Fotosynthese mit eigenen Worten.

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Station 8Die Fotosynthese und die Zellatmung (2)

Name:

Aufgabe 3:Vervollständige folgende Abbildung und erläutere den Unterschied des hier gezeigten Prozesses zu dem Prozess, der in der Abbildung in Aufgabe 1 dargestellt wird.

Auch eine Pflanze benötigt Energie, denn auch sie hat einen Stoffwechsel. Damit sie an diese Energie gelangen kann, muss sie den in der Fotosynthese hergestellten Trauben-zucker abbauen. Sie kehrt quasi die Fotosynthese um. Diesen Prozess nennt man Zell-atmung.

Die Zellatmung findet in den Mitochondrien der Zellen statt. Die chemische Energie (Glu-kose) wird in den Mitochondrien für die Zellen nutzbar gemacht. Durch verschiedene Teilschritte wird bei der Zellatmung Glukose unter Beteiligung von Sauerstoff zu den energiearmen Stoffen Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Dabei wird die Energie in Form von ATP (Adenosintriphosphat) gespeichert. ATP bringt die Energieportionen zu den Stellen der Zelle, an denen sie benötigt werden.

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Station 9 Name:

Das Fotosynthese-Quiz

Aufgabe:Beantworte die Fragen zur Fotosynthese.

1. Richtig oder falsch? Einer der Stoffe, den die Pflanzen für die Fotosynthese aufnehmen, ist

Sauerstoff.

2. Während der Fotosynthese werden Wassermoleküle in ihre Atome aufgespalten, und zwar in

und .

3. Richtig oder falsch? Die Pflanzen produzieren während der Fotosynthese Glukose.

4. Die Pflanzen nehmen das Wasser für die Fotosynthese durch winzige Auswüchse, die

, auf.

5. Grüne Pflanzen verdanken ihre Farbe dem .

6. Richtig oder falsch? Die Öffnungen, durch die Gase aus dem Blatt aus- oder eintreten, nennt man

Chloroplasten.

7. Die Energie, die Pflanzen während der Fotosynthese verwenden, kommt von der

.

8. Richtig oder falsch? Pflanzen speichern die Energie in Form von Glukose.

9. Während der Fotosynthese liefert Sonnenlicht die Energie, um Kohlendioxid und

in Moleküle zu spalten.

10. Den Umkehrvorgang zur Fotosynthese nennt man .

11. Richtig oder falsch? In den Blättern ist nur grüne Farbe vorhanden.

12. Die Leistung der Fotosynthese ist abhängig von der , dem

und dem .

13. In welchem Zellorganell findet die Fotosynthese statt?

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Station 1: Die Ernährung von Pflanzen Seite 3

Aufgabe 1:

Station 2: Die Entdeckung der Fotosynthese Seite  /

Aufgabe 1:1. Beobachtung: Die Weide ist in 5 Jahren 74,4 kg schwerer geworden. Die Erde hat aller-

dings nur 50 g ihres Gewichts verloren.2. Fragestellung: Wie ist es möglich, dass die Weide so viel schwerer wird, obwohl die

Erde nur 50 g Gewicht verloren hat?3. Hypothesen: Die Nährstoffe für das Pflanzenwachstum kommen aus dem Wasser oder

die Erde wird nicht für das Wachstum benötigt oder die Weide produziert durch die herabfallenden Blätter Humus bzw. Erde.

4. Versuch: Man nimmt eine Weidenpflanze und gibt sie in ein Gefäß mit Erde. Dann gießt man diese über 5 Jahre nur mit Wasser, gibt nichts hinzu und nimmt nichts weg. Nach 5 Jahren muss man die Weidenpflanze und die Erde wieder voneinander trennen und separat wiegen.

5. Auswertung in Bezug auf die Hypothesen: Pflanzen können sich scheinbar vom Was-ser ernähren und die Erde scheint nicht für das zunehmende Gewicht der Weidenpflan-ze verantwortlich zu sein.

Aufgabe 2: Van Helmont hat frische und getrocknete Weidenzweige untersucht, um fest-zustellen, ob das Wasser für die Gewichtszunahme verantwortlich ist.

Aufgabe 3: 25,5 kg – 0,76 kg = 24,74 kg

Aufgabe 4: Auch ohne den Wasseranteil ist die alte Weidenpflanze um 25 kg schwerer. Pflanzen beziehen ihre Nährstoffe also nicht nur aus Wasser.

Der Baum nimmt Wasser, Mineralstoffe und Kohlenstoffdioxid auf. Mithilfe des Sonnen-lichts werden Traubenzucker und Sauerstoff hergestellt.

Aufgabe 2:

Sonnenlicht

Kohlendioxid

Wasser Mineralstoffe

Traubenzucker

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Blattquerschnitt

Blattoberseite

Blattunterseite

Cuticula

Chloroplasten

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Station 3: Priestley-Versuch Seite 

Aufgabe 1:

Versuch Ergebnis bzw. Erkenntnis des Versuchs

A Ein Stoff aus der Luft wird verbraucht, der für den Verbrennungsvorgang der Kerze notwendig ist. Sobald dieser aufgebraucht ist, erlischt die Kerze.

B Da Tiere ebenfalls den Stoff aus der Luft benötigen, erlischt die Kerze schneller und das Tier wird ohnmächtig.

C Die Maus verbraucht den Stoff und wird, nachdem er aufgebraucht ist, ohnmächtig.

D Die Pflanze produziert den Stoff, den die Maus zum Atmen braucht.

Aufgabe 2: Pflanzen können „schlechte“ Luft aufnehmen und in „gute“ Luft umwandeln bzw. Pflanzen stellen den Stoff her, den die Maus zum Leben / Atmen braucht.

Station 4: Lichtabhängigkeit der Fotosynthese Seite 

Ergebnis: Pflanzen benötigen Licht, um Sauerstoff zu produzieren. Im Versuch mit dem Overhead-Projektor steigen mehr Bläschen auf als in dem Versuch mit der Alufolie.

Station 5: Temperaturabhängigkeit der Fotosynthese Seite 

Ergebnis: Die Fähigkeit einer Pflanze, Sauerstoff zu produzieren, wird von der Temperatur beeinflusst. Sie ist bei Zimmertemperatur am stärksten / höchsten.

Station 6: Abhängigkeit der Fotosynthese von Kohlenstoffdioxid Seite 

Ergebnis: Pflanzen benötigen Kohlenstoffdioxid, um Sauerstoff zu produzieren. Im Teilver-such 2 mit Mineralwasser steigen die meisten Bläschen auf.

Station 7: Blattchromatografie – bunte Farben in den Blättern Seite 

Beobachtung: Auf dem Filterpapier erkennt man verschiedene Grüntöne und evtl. etwas Gelb, Orange und Rot.

Deutung: Die bunten Farben der Blätter, vor allem im Herbst, kommen dadurch zustan-den, dass der Grünanteil der Blätter abnimmt, sodass die anderen Farben sichtbar werden.

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Station 8: Die Fotosynthese und die Zellatmung Seite  /

Aufgabe 1:

Fotosynthesegleichung: Wasser + Kohlenstoffdioxid + Sonnenenergie = Sauerstoff, Trau-benzucker

Aufgabe 2: Pflanzen nehmen Regenwasser oder Wasser aus dem Boden auf. Der ver-brauchte Kohlenstoffdioxid aus der Luft wird ebenfalls mithilfe der Spaltöffnungen von den Blättern aufgenommen. Die Energie aus den Sonnenstrahlen macht daraus Trauben-zucker (Glukose) und als Abfallprodukt entsteht Sauerstoff.

Aufgabe 3:

Traubenzucker + Sauerstoff = Kohlenstoffdioxid, Energie und Wasser

Die Zellatmung ist die Umkehrung der Fotosynthese, bei der Energie für die Stoffwechsel-prozesse im menschlichen Körper frei wird.

Station 9: Das Fotosynthese-Quiz Seite 

Aufgabe:1. Richtig2. Wasserstoff, Sauerstoff3. Richtig4. Wurzeln5. Chlorophyll6. Falsch7. Sonne

8. Richtig 9. Wasser10. Zellatmung11. Falsch12. Temperatur, Licht, Kohlenstoffdioxid13. In den Chloroplasten.

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Autor: Manuela GiarIllustrationen: Corina Beurenmeister, Steffen Jähde, Inge Wittig

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