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Unter der Fotosynthese als einer Form der autotrophen Assimilation versteht man den Prozess der Umwandlung von Wasser und Kohlenstoffdioxid in Glucose und Sauerstoff unter dem Einfluss von Strahlungsenergie und mithilfe des Chlorophylls.
Dieser Prozess vollzieht sich in den Zellen von Pflanzen und ist ein grundlegender Prozess der Stoff- und Energieumwandlung bei Pflanzen.
Die Herstellung von Kohlenhydraten durch die Absorption (Aufnahme) von Lichtquanten nennt man Photosynthese. Pflanzen und verschiedene Bakterien benötigen dazu ausserdem noch Wasser und Kohlendioxid (CO2), um Kohlenhydrate herzustellen.
Die Photosynthese ist somit der wichtigste biochemische Prozess der Erde, da sie die Nahrungs-/Energiegrundlage der meisten Lebewesen bildet, den Pflanzen den nötigen Baustoff zur Verfügung stellt und somit auf alle Ökosysteme Einfluss nimmt.
Die Zutaten zur Photosynthese sind: Energiereiche Lichtquanten (Photonen), die mit der Sonneneinstrahlung auf die Erde treffen, Wasserstoff aus dem Bodenwasser, Kohlenstoff aus dem Gas CO2, das überall in der Atmosphäre vorhanden ist. Als „Abfallprodukt“ entsteht Sauerstoff (O2).
Obwohl Wasser ein unersetzbarer Ausgangsstoff der Photosynthese ist, werden während des Prozesses wieder neue Wassermoleküle gebildet. Bei der Synthese eines Glucosemoleküls enstehen 6 Wassermoleküle, während 12 verbraucht werden.
Seit der Entstehung der Photosynthese existiert Sauerstoff auch in der Atmosphäre und hat die Entwicklung des Lebens massiv beeinflusst.
Da Sauerstoff sehr reaktiv ist, mussten von den Lebewesen neue Verfahren entwickelt werden, um mit diesem Gas umzugehen, es weitgehend unschädlich zu machen oder zur Energiegewinnung zu nutzen. Die meisten Lebewesen nutzen Sauerstoff heute im Rahmen der Atmungskette zur Energiegewinnung.
Nur grüne Pflanzen sind zur Photosynthese befähigt. Der ausserordentlich komplizierte Vorgang läuft in den Chloroplasten ab, linsenförmigen Gebilden, die fünf- bis achttausendstel Millimeter gross sind. Ihre Grünfärbung verdanken sie dem Blattfarbstoff, dem Chlorophyll, welches Sonnenlicht absorbieren und – wie eine technische Fotozelle – in Energie umwandeln kann. Diese Energie wird dann in chemische Energie umgesetzt, die in den Kohlehydraten steckt.