Chloroplasten
Chloroplasten sind wichtige Zellorganellen in Pflanzenzellen. Alles zum Aufbau, zur Funktion und zu den Aufgaben von Chloroplasten, erklären wir dir hier und in unserem Video!
Inhaltsübersicht
Was sind Chloroplasten?
Chloroplasten sind Organellen, die in Pflanzen– und Algenzellen vorkommen. Ihre Hauptfunktion ist es, Photosynthese zu betreiben. Sie können also mithilfe von Sonnenlicht energiereichen Zucker herstellen. Chloroplasten sind außen von einer Doppelmembran umgeben, in ihrem Inneren befindet sich eine farblose Flüssigkeit, das Stroma.
Im Plasma einer Pflanzenzelle findest du meist viele Chloroplasten. Sie sehen aus wie kleine, grüne „Körner”. Die grüne Farbe der Pflanzen kommt durch den Farbstoff Chlorophyll (Blattgrün), der in den Chloroplasten erhalten ist. Ohne ihn, könnte die Pflanze keine Photosynthese ausüben.
Chloroplasten gehören zu den Plastiden. Das sind Zellorganellen in Pflanzen, die eine Doppelmembran und eigenes Erbgut besitzen.
Aufgepasst: Tierzellen und prokaryotische Zellen enthalten keine Chloroplasten.
Die Chloroplasten (eng. chloroplasts) sind Zellorganellen in Pflanzen und Algen. Ihr Name setzt sich aus den griechischen Begriffen chlōrós („grün”) und plastós („geformt”) zusammen. Ihre wichtigste Aufgabe ist die Photosynthese.
Chloroplasten Aufbau und Bestandteile
Wenn man eine Pflanzenzelle unter einem Lichtmikroskop betrachtet, fallen vor allem die linsenförmigen, grünen Chloroplasten auf. In seinem Querschnitt ist das Zellorganell etwa 4-8 μm groß. Normalerweise befinden sich immer mehrere Chloroplasten innerhalb einer Pflanzenzelle.
Chloroplasten bestehen aus mehreren Teilen: Dem Stroma, der Doppelmembran und den Thylakoiden. Die Doppelmembran setzt sich aus einer inneren und einer äußeren Membran zusammen. Bei beiden handelt es sich um Biomembranen mit verschiedenen Aufgaben.
Dabei sieht der grundsätzliche Aufbau eines Chloroplasten so aus:
Das sind die Hauptbestandteile im Chloroplasten:
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Doppelmembran: Chloroplasten sind von einer doppelten Biomembran
umgeben. Die äußere Membran ist dabei glatt, während die innere Membran stark eingefaltet ist. Dadurch bildet sich ein ausgeprägtes Membransystem. Du bezeichnest die Innenausstülpungen als Thylakoidmembran.
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Thylakoide: Die Thylakoidmembran bildet geschlossene, abgeflachte Membransäcke, die sogenannten Thylakoide.
- Grana: Oft sind die Thylakoide in Stapeln angeordnet, du bezeichnest sie dann als Grana (Einzahl: Granum). Du kannst dir die Stapel in etwa wie bei einer Münzgeldrolle vorstellen.
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Stromathylakoide: Die Thylakiode können aber auch einzeln vorkommen, dann nennst du sie Stromathylakoide.
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Stroma: Im Inneren des Chloroplasten befindet sich eine flüssige Grundsubstanz, das Stroma. Im Stroma findest du außerdem:
- Erbgut (ringförmige DNA)
- Lipidtröpfchen (Plastoglobuli)
- Ribosomen
- Stärkekörner
Chloroplast Funktionen
Chloroplasten sind Zellorganellen. Sie befinden sich ausschließlich in Pflanzenzellen und verleihen Pflanzen ihre grüne Farbe. Ihre Hauptaufgabe ist die Photosynthese.
Schauen wir uns nun den Aufbau und die Funktionen des Chloroplasten genauer an.
Chloroplastenmembran
Die äußere, glatte Chloroplastenmembran bietet dem Chloroplasten Schutz gegen äußere Einflüsse. Außerdem trennt sie das Chloroplast vom Cytoplasma der Zelle ab. Trotzdem ermöglicht die Chloroplastenmembran ihm gleichzeitig, verschiedene Stoffe, wie Wasser, aufzunehmen und abzugeben.
Die innere Membran ist stark gefaltet und nach innen gestülpt. Die Einstülpungen bezeichnest du auch als Thylakoide. Mehrere Thylakoide können Stapel bilden, die sogenannten Grana. Sie können aber auch einzeln vorkommen. Das nennst du dann Stromathylakoide.
Die Membran an den Thylakoiden nennst du Thylakoidmembran. An ihr findet die Photosynthese statt. In den Membranen ist nämlich unter anderem der grüne Farbstoff Chlorophyll enthalten. Damit kann die Pflanze Licht „einfangen” und Energie weiterleiten.
Zwischen den beiden Membranen der Chloroplasten liegt der Intermembranraum. Er enthält Enzyme, die ATP verarbeiten und umwandeln können. Unter ATP verstehst du den universellen Energieträger in allen lebenden Organismen.
Stroma
Im Inneren des Chloroplasten befindet sich eine farblose Flüssigkeit, das sogenannte Stroma. Sie ähnelt dem Cytosol der gesamten Zelle. Im Stroma befinden sich einzelne Thylakoide (Stromathylakoide), Ribosomen, DNA und Stärkekörner.
Letztere können den nach der Photosynthese entstandenen Zucker in Form von Stärke lagern. Von dort aus kann die Stärke bei Bedarf weiter transportiert werden. Außerdem liegen im Stroma Lipidtröpfchen, die sogenannten Plastoglobuli. Sie dienen als Speicher und enthalten unter anderem Phospholipide und Proteine.
Das Stroma hat drei Aufgaben:
- Einlagerung der unterschiedlichen Bestandteile
- Molekültransport
- Abbau von Substanzen
Chloroplasten Photosynthese
Der Chloroplast ist der wichtigste Bestandteil für den Ablauf der Photosynthese . Dabei handelt es sich um eine Reaktion, bei der aus Wasser (H2O) und Kohlenstoffdioxid (CO2) mithilfe von Lichtenergie Sauerstoff (O2 ) und Glucose (C6H12O6 ) entstehen.
Die Reaktionsgleichung sieht so aus:
6 H2O + 6 CO2 → 6 O2 + C6H12O6
Genauer gesagt findet die Photosynthese an der Thylakoidmembran innerhalb der Grana statt. Das Chlorophyll nutzt das Sonnenlicht, um die Reaktion zu starten. Im Chloroplast wird die Lichtenergie dann in chemische Energie umgewandelt. Aus den anorganischen Stoffen Wasser und Kohlenstoffdioxid entstehen dann energiereiche Zucker (Glucose) und Sauerstoff.
Dabei handelt es sich bei Sauerstoff um eine Art Abfallprodukt für die Pflanze. Sie gibt ihn nämlich über Öffnungen in ihren Blättern an ihre Umgebung ab. Das ist sehr praktisch, denn Sauerstoff ist die Lebensgrundlage für viele Lebewesen, uns Menschen eingeschlossen.
Glucose ist ein sehr energiereicher Stoff. Deshalb nutzen Pflanzen ihn selbst, um sich zu ernähren. Da Pflanzen ihre Nährstoffe also selber herstellen können, nennst du sie autotroph. Im Gegensatz dazu, benötigen Tiere Nahrung von außen, um überleben zu können, sie sind also heterotroph.
Mehr Informationen zur heterotrophen Ernährungsform, bekommst du hier . Die autotrophe Ernährungsform erklären wir dir hier im Video ausführlicher.
Endosymbiontentheorie
Ein Chloroplast ist, wie die Mitochondrien , von einer Doppelmembran umgeben. Eine Erklärung dafür liefert die sogenannte Endosymbiontentheorie . Nach dieser Theorie sind im Laufe der Evolution prokaryotische Organismen, wie Bakterien, von eukaryotischen Einzellern aufgenommen worden — und zwar durch Endozytose , also eine Einstülpung der Zellmembran.
Dadurch erhielten die Mitochondrien und Plastiden eine Doppelmembran, also eine Membran des Prokaryoten und eine Membran der eukaryotischen Urzelle. Die prokaryotische Zelle wurde nicht verdaut, woraus dann eigene Zellorganellen hervorgingen.
Die prokaryotischen Vorläufer besaßen eine eigene DNA und Ribosomen , weshalb beide Bestandteile auch in Chloroplasten und Mitochondrien zu finden sind.
Chloroplasten DNA
Die Chloroplasten enthalten, genauso wie die Mitochondrien, eigenes Erbgut (DNA). Die Chloroplasten DNA nennst du auch Plastiden DNA. Das kannst du als ctDNA oder cpDNA abkürzen. Sie besitzt eine ringartige Form.
Die Gesamtheit aller Erbinformationen einer Zelle, das sogenannte Chloroplastengenom, bezeichnest du als Plastom. Da Chloroplasten eigenes Erbgut haben, können sie sich auch unabhängig vom Zellzyklus vermehren.
Chloroplasten — häufigste Fragen
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Was sind Chloroplasten? Chloroplasten übernehmen in Pflanzenzellen die Aufgabe der Photosynthese. Sie enthalten das Chlorophyll, an dem die beiden Photosysteme I und II ihre Reaktionen durchführen. Chloroplasten sind von einer doppelten Membran umgeben, und ihr Inneres besteht aus dem Stroma, der grundlegenden Substanz der Chloroplasten. -
Was ist die Funktion von Chloroplasten? Chloroplasten sind für die Photosynthese verantwortlich, bei der Sonnenlicht in Energie umgewandelt wird. Dabei wird Kohlendioxid mit Wasser zu Zucker und Sauerstoff verarbeitet. -
Was haben Chloroplasten für eine Aufgabe? Chloroplasten sind für die Photosynthese verantwortlich. Sie wandeln Sonnenlicht, Wasser und Kohlendioxid in Zucker und Sauerstoff um, was der Pflanze Energie liefert. -
Wie sind Chloroplasten aufgebaut? Chloroplasten bestehen aus einer doppelten Membran: einer äußeren und einer inneren Membran. Im Inneren befinden sich die Thylakoide, flache Membransäckchen, die in Stapeln (Grana) organisiert sind. Diese enthalten das Chlorophyll, das für die Photosynthese notwendig ist. Um die Thylakoide herum befindet sich das Stroma, eine gelartige Substanz, in der Enzyme für die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid zu Zucker wirken.
Plastiden
Neben den Chloroplasten gibt es noch weitere Plastiden, wie beispielsweise die Amyloplasten oder Leukoplasten. Aus den Chloroplasten selbst können zudem weitere Plastidenformen entstehen, etwa die Gerontoplasten durch Alterung.
Welche weiteren Plastiden es gibt, und was ihre Funktionen sind, erklären wir dir im nächsten Video !
