Pigmente absorbieren Licht

Die Fotosynthese beginnt damit, dass Farbstoffe in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten Licht absorbieren — aber nicht jede Farbe gleich gut.

• Sichtbares Licht:elektromagnetische Strahlung von etwa 380 nm (violett) bis 750 nm (rot); je kürzer die Wellenlänge, desto energiereicher das Licht.
• Blattpigmente:Chlorophyll a, Chlorophyll b und Carotinoide (orange Carotine, gelbe Xanthophylle).
• Absorptionsspektrum:zeigt, wie stark ein Pigment Licht jeder Wellenlänge absorbiert — gemessen mit dem Fotometer an einem Pigmentextrakt.
• Maxima (in Aceton):Chlorophyll a ≈ 430 und 662 nm, Chlorophyll b ≈ 453 und 642 nm, Carotinoide nur im Blaubereich zwischen etwa 420 und 500 nm.
• Grünlücke:Zwischen etwa 500 und 600 nm absorbieren die Pigmente kaum. Dieses Licht wird reflektiert oder durchgelassen — deshalb sieht das Blatt grün aus.
• Wirkungsspektrum:Fotosyntheserate (z. B. Sauerstoffbildung) in Abhängigkeit von der Wellenlänge. Es folgt der Summe der Absorptionsspektren: Genutzt wird nur Licht, das absorbiert wird.
• ENGELMANN (1882):Er beleuchtete eine Fadenalge mit dem Spektrum eines Prismas. Sauerstoffliebende Bakterien sammelten sich im roten und im blauen Licht — dort bildete die Alge am meisten Sauerstoff.
• Lichtsammeln:Die Pigmente sitzen nicht einzeln in der Membran, sondern in Lichtsammelkomplexen, die die absorbierte Energie zum Reaktionszentrum leiten — mehr dazu in 2.2.2.

Stelle die Wellenlänge mit dem Regler ein oder ziehe den Punkt am Farbband — mit der Tastatur auch mit ←/→. Vergleiche die Absorption der drei Pigmente, senke dann den Chlorophyllgehalt und blende das Wirkungsspektrum ein.

Halte fest: Chlorophylle absorbieren Blau und Rot, Carotinoide nur Blau — grünes Licht bleibt weitgehend ungenutzt. Das Wirkungsspektrum folgt der Summe der Absorptionsspektren.

Ein grüner Blattextrakt ist ein Gemisch. Mit der Dünnschichtchromatografie (DC) lassen sich seine Pigmente auftrennen und erkennen.

• Extrakt:Blätter mit Sand und Aceton zerreiben und filtrieren — die Pigmente lösen sich im Aceton.
• Auftragen:Extrakt punktförmig auf die Startlinie einer Kieselgelplatte geben; die Platte in ein Fließmittel (z. B. Petrolether/Aceton) stellen.
• Trennprinzip:Das Fließmittel steigt auf und nimmt die Pigmente mit. Wer schwach am polaren Kieselgel haftet und sich gut im Fließmittel löst, wandert weit.
• Banden (von oben):Carotine (orange) kurz unter der Front, darunter Chlorophyll a (blaugrün), Chlorophyll b (gelbgrün) und gelbe Xanthophylle — die genaue Lage hängt von Platte und Fließmittel ab.
• Rf-Wert:Verhältnis der Laufstrecken von Pigment und Fließmittel, beide ab der Startlinie gemessen; unter gleichen Bedingungen typisch für einen Stoff.