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Diese Präsentation behandelt eine Reihe von verschieden, vielschichtigen und verzweigten Themen, die jedoch alle miteinander in Zusammenhang stehen. Wir.

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1 Diese Präsentation behandelt eine Reihe von verschieden, vielschichtigen und verzweigten Themen, die jedoch alle miteinander in Zusammenhang stehen. Wir wollen dir die komplexen Sachverhalte verständlich machen, indem wir sie stark vereinfachen. Wenn dich ein bestimmter Aspekt besonders interessiert und du mehr darüber erfahren möchtest, was dahinter steckt, so kannst und sollst du dich selbst weiterführend darüber informieren. Wir wollen zu Beginn gleich ein wenig weiter ausholen: Sicher hast du schon einmal von Energie gehört und dir deine Gedanken dazu gemacht. Energie kann in vielen verschiedenen Formen übertragen werden. Du kennst zum Beispiel Strom und Licht. Und natürlich sind auch Bewegung und Wärme Wege, über die Energie fließen kann. Nun kann dir, wenn du dich selbst, andere Menschen und Tiere betrachtest, in den Sinn kommen, dass doch sowohl Bewegung als auch die Erzeugung von Wärme Kennzeichen sind, die Lebewesen ausmachen. Wir kommen also zu der simplen jedoch wichtigen Erkenntnis, dass Lebewesen Energie zum Leben brauchen. Wie Lebewesen Energie gewinnen und woher sie kommt wollen wir dir jetzt erläutern.

2 Wie Lebewesen Energie gewinnen, und woher sie kommt, wollen wir dir jetzt erläutern.

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4 Hier zum Beispiel ist eine Kuh, ein Geschöpf also, das du ohne Zweifel ein Lebewesen nennen kannst. Sie soll uns modellhaft veranschaulichen, woher die Lebewesen, die du kennst, ihre Energie zum Leben nehmen.

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6 Die Kuh frisst Gras auf der Weide. Gras besteht wie alle Pflanzen zum größten Teil aus Zellulose und Wasser. Im Magen der Kuh wird die Zellulose zu Glucose, also Traubenzucker zerlegt. Andere Lebewesen, wie zum Beispiel der Mensch, können keine Zellulose verdauen. Lebewesen können Glucose deshalb auch in anderer Form, wie zum Beispiel als Stärke, aufnehmen. Glucosen sind Moleküle, also Verbindungen aus Atomen. Eine Glucose besteht aus 6 Kohlenstoff-, 12 Wasserstoff- und 6 Sauerstoffatomen. C 6 H 12 O 6 Tiere und Menschen nehmen also C 6 H 12 O 6 über die Nahrung auf.

7 Glucosen sind Moleküle, also Verbindungen aus Atomen. Eine Glucose besteht aus 6 Kohlenstoff-, 12 Wasserstoff- und 6 Sauerstoffatomen. C 6 H 12 O 6 Tiere und Menschen nehmen also C 6 H 12 O 6 über die Nahrung auf.

8 Der nächste Schritt zur Energiegewinnung ist die Aufnahme von Sauerstoff. Dies kann sowohl an der Luft als auch im Wasser geschehen. Sauerstoff tritt allein immer als Verbindung zweier Atome auf. O 2 C 6 H 12 O 6 O2O2 6 CO 2 6 H 2 O6 Da die Oxidation, also die Reaktion von Glucose mit Sauerstoff exotherm ist, wird dabei Energie frei. Diese Energie wird vom Körper genutzt.

9 C 6 H 12 O 6 O2O2 6 CO 2 6 H 2 O6 Da die Oxidation, also die Reaktion von Glucose mit Sauerstoff exotherm ist, wird dabei Energie frei. Diese Energie wird vom Körper genutzt.

10 C 6 H 12 O 6 O2O2 CO 2 H2OH2O Die Kuh „frisst“ also C 6 H 12 O 6 und atmet O 2 ein. Aus diesen beide Stoffen gewinnt sie Energie. Endprodukte sind Wasser und CO 2. Das Wasser kann die Kuh verwenden oder ausscheiden. Das CO 2 atmet sie aus. H2OH2O

11 C 6 H 12 O 6 O2O2 CO 2 H2OH2O H2OH2O

12 Du weißt womöglich, dass Energie nie wirklich erzeugt, sondern stets nur von einem Medium in ein anderes überführt wird. Es stellt sich darum die Frage, woher denn die Energie, die bei der Atmung gewonnen wird, gekommen ist. Wir wollen deshalb einen anderen Prozess näher betrachten, den manche Lebewesen durchführen können: Die Photosynthese grüner Pflanzen. Du hast bestimmt schon mal davon gehört. H2OH2O CO 2 Man versteht darunter, dass mithilfe von Licht Wasser und Kohlenstoffdioxid zu energiereicher Glucose und Sauerstoff umgewandelt werden. Beide Ausgangstoffe der Reaktion sind dir schon als Endprodukte der Atmung bekannt. Tatsächlich stellt die Photosynthese sozusagen die Umkehrung der Atmung dar. O2O2 C 6 H 12 O 6 Deshalb ist es nur logisch, dass die Energie, die bei der Atmung frei wird, bei der Photosynthese in den Produkten gebunden wird. Pflanzen müssen aber auch selbst atmen, um zum Beispiel Energie für das Wachstum zu gewinnen. Dazu greifen sie auf ihre Glucosespeicher zurück. Zum Glück für andere Lebewesen, wie Tiere und Menschen, produzieren Pflanzen, wenn die Sonne scheint, außerdem viel mehr Sauerstoff als sie allein brauchen. Dieser bleibt in der Luft und steht anderen zur Atmung zur Verfügung.

13 H2OH2O

14 H2OH2O O2O2 C 6 H 12 O 6 CO 2 Zum Glück für andere Lebewesen, wie Tiere und Menschen, produzieren Pflanzen, wenn die Sonne scheint, außerdem viel mehr Sauerstoff als sie allein brauchen. Dieser bleibt in der Luft und steht anderen zur Atmung zur Verfügung.

15 Manchmal kann es aber auch passieren, dass Zellen keinen Sauerstoff bekommen und deshalb nicht atmen können. Dann greifen sie auf eine alternative Form der Energiegewinnung zurück, die noch aus der Zeit stammt, da viel weniger Sauerstoff in der Atmosphäre war: Sie betreiben Gärung. Bei der Gärung wird durch die Oxidation von Glucose Energie gewonnen. Das können sogar die Zellen, aus denen dein Körper besteht. Wenn sie sich sehr anstrengen müssen und nicht ausreichend Sauerstoff über dein Blut bekommen, wie es zum Beispiel passiert, wenn du schnell läufst, beginnen sie die Stoffe, die sie sonst zur Atmung benutzen, zu vergären. Dieser Prozess kann kurzfristig den Energiebedarf deines Körpers decken. Längerfristig ist der menschliche Körper jedoch zu kompliziert und hoch entwickelt aufgebaut, als dass Gärung genügen würde. Du kennst Gärung auch als den Vorgang, der Hefeteig aufgehen lässt und der für die Herstellung von Bier und anderen alkoholischen Getränken verantwortlich ist. Wir zeigen dir hier die zwei wichtigsten Arten der Gärung: Alkoholische Gärung Bei der alkoholischen Gärung wird aus Glucose Alkohol und Kohlendioxid. Das Kohlendioxid kannst du zum Beispiel daran erkennen, dass der Hefeteig aufgeht. Das Gas füllt ihn wie einen Ballon. C 6 H 12 O 6 Milchsäuregärung Bei der Milchsäuregärung wird aus Glucose Milchsäure. Diese gibt zum Beispiel Sauerkraut bei seiner Herstellung seinen typischen Geschmack. C 6 H 12 O 6 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 2 C 3 H 6 O 3 Bei beiden Prozessen wird eine kleine Menge Energie frei. Diese Energie reicht gerade aus, um kleinste Organismen am Leben zu halten. Ausgangsstoff bleibt immer die Glucose, die bei der Photosynthese entsteht.

16 Bei beiden Prozessen wird eine kleine Menge Energie frei. Diese Energie reicht gerade aus, um kleinste Organismen am Leben zu halten. Ausgangsstoff bleibt immer die Glucose, die bei der Photosynthese entsteht.

17 H2OH2O O2O2 C 6 H 12 O 6 H2OH2O Am Ende hängt so alles Leben auf der Erde zusammen. CO 2

18 H2OH2O O2O2 C 6 H 12 O 6 H2OH2O Am Ende hängt so alles Leben auf der Erde zusammen. CO 2

19 Interessant wird es jetzt, wenn du erfährst, dass es Leben in der dunklen Tiefsee gibt. Lange Zeit hielten viele kluge Forscher das für unmöglich und auch du wunderst dich vielleicht, nachdem wir dir erklärt haben, dass die Prozesse, die du bisher kanntest, vom Sonnenlicht abhängen. Ab einer Wassertiefe von 250 m gibt es nämlich nicht mehr ausreichend Licht für die Photosynthese.

20 Interessant wird es jetzt, wenn du erfährst, dass es Leben in der dunklen Tiefsee gibt. Lange Zeit hielten viele kluge Forscher das für unmöglich und auch du wunderst dich vielleicht, nachdem wir dir erklärt haben, dass die Prozesse die du bisher kanntest, vom Sonnenlicht anhängen. Ab einer Wassertiefe von 250 m gibt es nämlich nicht mehr ausreichend Licht für die Photosynthese.

21 H2SH2S Aber genau wie die Kuh auf der Weide benötigen die Tiefseetiere Energie für ihre Stoffwechselvorgänge. Dieser Wurm z.B. muss seine Energie irgendwo hernehmen. Er steht stellvertretend für viele Tiefseebewohner. In seinem Körper leben Schwefelbakterien. Die heißen so, weil sie Schwefelwasserstoff, H 2 S, eine Schwefelverbindung, zum Leben brauchen. Schwefelwasserstoff tritt vielerorts aus dem Meeresboden aus. An solchen Stellen findet man sowohl einzeln lebende Schwefelbakterien als auch Lebensgemeinschaften wie unsere mit dem Wurm. Der Wurm versorgt seine Bakterien mit Schwefelwasserstoff und Sauerstoff, der im Wasser gelöst ist. 2 H + SO 4 2- H2SH2S O2O2 Indem die Bakterien das H 2 S oxidieren, setzen sie Energie frei. Diese Energie können sie genauso nutzen wie die Pflanzen das Sonnenlicht an der Erdoberfläche. Sie stellen damit Glucose her. C 6 H 12 O 6 6 CO 2 Weil dieser Vorgang der Photosynthese so ähnlich ist, aber im Gegensatz zu ihrem Licht chemische Energie benötigt, bezeichnet man ihn als Chemosynthese. Der Wurm, der die Bakterien als Wirt mit den Stoffen versorgt, bekommt von der Glucose etwas ab, damit er selbst atmen kann. 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 O2O2 Beide betreiben die Atmung, die wir schon kennen. Ganz normal.

22 H2SH2S 2 H + SO 4 2- H2SH2S O2O2 C 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 OC 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 O2O2

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24 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O C 6 H 12 O 6 Beide betreiben die Atmung, die wir schon kennen. Ganz normal.

25 C 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 OC 6 H 12 O 6 6 O 2 6 CO 2 6 H 2 O Beide betreiben die Atmung, die wir schon kennen. Ganz normal.

26 6H2S6H2S 6CO 2 C 6 H 12 O 6 12O 2 O2O2 H2SH2S 6SO H + Reaktionsgleichungen stöchiometrisch aus Vereinfachung nicht korrekt.

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28 Quellenverzeichnis: Artikel Photosynthese. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 02. Januar 2010, 11:59. URL: (Abgerufen: 3. Januar 2010) Artikel Atmung. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbeitungsstand: 21. Dezember 2009, 13:33. URL: (Abgerufen: 4. Januar 2010) Bild Fotosynthese. Bearbeitungsstand: 26. September 2007, 21:47. URL: /fotosynthese_teil_1/photosynth1.jpg (Abgerufen: 4. Januar 2010) Und weitere… Nico Engel, Moritz Loch, Felix Machaczek


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