Szenische Darstellung der Photosynthese

Dipl. Ing. Konrad Kaufmann

Die folgende illustrierte Beschreibung dient der Erklärung der szenischen Darstellung für die DarstellerInnen.

In kleinerer Schriftgröße ist eine Erklärung hinzugefügt, was mit dieser Handlung dargestellt werden soll.

Dabei wird auch auf die biochemischen Vereinfachungen hingewiesen.

Diese Erklärungen können je nach Zielgruppe auch übergangen werden.

Ein roter Stoffball mit zwei Klettverschlüssen(Klettband und Flauschband) symbolisiert ein Sauerstoffatom.

Ein kleiner, blauer Stoffball mit einem Klettverschluss symbolisiert ein Wasserstoffatom.Es gibt blaue Stoffbälle mit Klettband und Flauschband in gleicher Anzahl.

Ein schwarzer Stoffball symbolisiert Kohlendioxid.

Kohlendioxid besteht aus einem Kohlenstoff- und zwei Sauerstoffatomen.Es wird dennoch durch nur einen Ball symbolisiert, weil Konstruktionen aus mehr als drei Bällen bzw. Früchten bei der Weitergabe zu oft auseinander fallen würden.

Außerdem wird das Kohlendioxid nicht gespalten.Es wird bei der CO2-Fixierung in Biomasse gebunden.

Die Photonen des Sonnenlichts werden durch Maiskörner symbolisiert.Sie können auch durch Spiralnudeln(Fusilli) symbolisiert werden.

Die Spiralnudeln sind als Hinweis auf den Welle/Teilchen-Dualismus gedacht.

Die Stoffbälle werden an den Klettverschlüssen als Bindungsstellen verbunden.

Dieses Wassermolekül wird aus einem Sauerstoffatom und zwei Wasserstoffatomen gebildet.

Auf einem Tisch liegen 6 Wassermoleküle und 6 CO2 –Moleküle.

Freier Sauerstoff ist zu Beginn des Spiels nicht vorhanden.Die DarstellerInnen von Photosystem und Antennenpigmenten sitzen an dem Tisch.

Sie sind am Oberarm mit einem Schal oder einem Gepäckgummi zusammengebunden. Sie können aber auch nur beieinander untergehakt sein, um so die Kopplung darzustellen.

Die Sonne steht ihnen gegenüber vor dem Tisch und wirft aus einem Sack Maiskörner oder Spiralnudeln (Fusilli) in Richtung der Hände der DarstellerInnen von Photosystem und Antennenpigmenten.Diese halten ihre Handflächen übereinander in Richtung Sonne, um damit die Photonen aufzufangen. Sie sollten sie nicht aktiv zu fangen versuchen, sondern nur die Hand aufhalten.Durch diese Vorgangsweise soll dargestellt werden, dass der Energiestrom von der Sonne nur in geringem Ausmaß von den Pflanzen absorbiert wird. Die Chlorophyllmoleküle absorbieren nur dann Licht, wenn sie von einem Photon getroffen werden.

Die Person, die die Antennenpigmente darstellt, gibt die Maiskörner an das Photosystem weiter, das selbst auch Maiskörner fängt, wenn es Zeit dazu hat.

Die Chlorophyllmoleküle in den Pflanzen sind zu Lichtsammelkomplexen zusammengeschlossen, die die aufgenommene Energie weiterleiten.

Als alternative Möglichkeit zur Darstellung der Antennenpigmente, kann ein Teller auf dem Tisch stehen, in dem sich die von der Sonne geworfenen Photonen sammeln und aus dem das Photosystem die Photonen entnimmt.

Diese Wasserstoffatome (Reduktionsäquivalente), in denen die Sonnenenergie als chemische Energie gespeichert ist, werden abgelegt, bzw. von der Dunkelreaktion übernommen. Die Maiskörner werden fallengelassen – ihre Energie wurde in chemische Energie umgewandelt.

Es gibt in den Pflanzen keine freien Wasserstoffatome. Der Wasserstoff wird von NADP gebunden und so der Dunkelreaktion zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig wird durch die Wasserspaltung ATP erzeugt, dass Aktivierungsenergie für die Dunkelreaktion liefert. Da das ATP in der Gesamtbilanz nicht sichtbar ist, wurde es zur Vereinfachung weggelassen.

Sobald beim Photosystem 9 Maiskörner (Spiralnudeln) angekommen sind, hebt der/die DarstellerIn zwei der Wassermoleküle auf und trennt die blauen Stoffbälle (Wasserstoffatome) ab.

Für die Spaltung von zwei Wassermolekülen und die nachfolgende Bindung von CO2

müssen theoretisch 8 Photonen absorbiert werden. Messungen haben gezeigt, dass real 9 – 10 Photonen nötig sind.

Die verbliebenen roten Stoffbälle (Sauerstoffatome) werden paarweise verbunden (Sauerstoffmoleküle).

Die Sauerstoffmoleküle werden zur Seite gerollt – der Sauerstoff wird in die Atmosphäre freigesetzt.

Der bei der Wasserspaltung freigesetzte Sauerstoff wird als Sauerstoffmolekül in die Atmosphäre abgegeben.

Die Person, welche die Enzyme der Dunkelreaktion darstellt, wartet neben dem Photosystem bis blaue Stoffbälle (Reduktionsäquivalente) freigesetzt werden.

Mit den übernommenen blauen Stoffbällen (Reduktionsäquivalente) werden Kohlenhydrate gebaut.

Dazu wird ein schwarzer Stoffball (CO2) genommen und zwei blaue Stoffbälle daran gehängt.

Der schwarze Stoffball mit den zwei blauen Stoffbällen stellt ein Kohlenhydrat dar.

Er wird abgelegt.

Die Kohlenhydrate (Biomasse) werden von der Pflanze zum Aufbau ihres Körpers genutzt oder gespeichert, um später Energie daraus zu gewinnen.

Die Dunkelreaktion heißt so, weil sie ohne Licht abläuft.

Bei dieser Reaktionsfolge werden die energiereichen Verbindungen (NADPH, ATP),die bei der Wasserspaltung erzeugt wurden, benutzt um Glucose zu bilden.

Die Formel von Glucose ist C6H12O6.

Um keine zu großen Konstruktionen zu bauen, mit denen nicht gespielt werden kann, wird die Gesamtgleichung der Photosynthese

gekürzt zu

CH2O ist die fiktive Bruttogrundformel von Kohlenhydraten.

Die Summenformel von Kohlenhydraten ist Cn(H2O)m.

Deshalb werden sie auch als Kohlenhydrate bezeichnet, da im 19. Jh angenommen wurde, dass es sich um Hydrate des Kohlenstoffs handelt.

6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2

CO2 + H2O CH2O + 1/2 O2

An dieser Stelle kann die Szenische Darstellung der Atmung angekoppelt werden.

Auf die gegenüberliegende Seite des Tisches auf dem die Kohlenhydrate und der Sauerstoff abgelegt werden, setzen sich der/die DarstellerIn des Glucose-Transporters und des Sauerstoff-Transportsystems und verbinden so die beiden Szenischen Darstellungen.

Dadurch wird klar, dass die Lebensenergie der Lebewesen auf der Erde von der Sonne stammt und es einen Stoffkreislauf gibt und einen Energiefluss von der Sonne zu (fast) jedem einzelnen Lebewesen auf der Erde.