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Photosynthese: Formel und Ablauf einfach erklärt

Bei der Fotosynthese bauen Pflanzen mit Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Traubenzucker auf, dabei entsteht Sauerstoff. Das geschieht in den Chloroplasten, vor allem in den grünen Blättern.

  • 2. Sek - 2. Jahr Gymnasium
  • Zyklus 3, Gymnasium
  • Lehrplan 21: NT.4.1.f
Zwei Jugendliche sitzen im Sommer unter einem grossen Baum auf einer Wiese, die Sonne scheint durch die grünen Blätter.
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Das musst du wissen

Erklärung

Bei der Fotosynthese (auch Photosynthese geschrieben) stellen Pflanzen mit Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Traubenzucker her. Dabei entsteht Sauerstoff. Die Formel schreibst du als Wortgleichung und mit chemischen Zeichen.

Die Formel der Fotosynthese

Als Wortgleichung:

Mit chemischen Zeichen:

Traubenzucker heisst in der Chemie Glucose. Die Zahlen vor den Formeln sorgen dafür, dass links und rechts gleich viele Atome stehen.

MerkeSechs, sechs, eins, sechs: 6 CO₂ und 6 H₂O werden mit Licht zu 1 Glucose und 6 O₂.

Woher die Stoffe kommen

Das Wasser nimmt die Pflanze mit den Wurzeln auf. Es steigt in feinen Röhren bis in die Blätter.

Das Kohlenstoffdioxid kommt aus der Luft. Es gelangt durch winzige Poren ins Blatt, die Spaltöffnungen. Die meisten liegen an der Blattunterseite. Durch sie verlässt der Sauerstoff das Blatt wieder.

Chloroplasten und Chlorophyll

Die Fotosynthese läuft in den Chloroplasten ab. Das sind grüne, linsenförmige Teile in den Pflanzenzellen, besonders zahlreich in den Blättern.

Sie enthalten den grünen Farbstoff Chlorophyll. Er nimmt vor allem rotes und blaues Licht auf. Grünes Licht wirft er zurück, darum sehen Blätter grün aus.

MerkeDie Fotosynthese wandelt Lichtenergie in chemische Energie um, die im Traubenzucker steckt.

Was aus dem Traubenzucker wird

Mit einem Teil des Zuckers gewinnt die Pflanze Energie, durch wie du.

Aus einem anderen Teil baut sie Stoffe für ihren Körper, zum Beispiel für die . Den Rest speichert sie als Stärke, etwa in der Kartoffelknolle.

Stärke weist du mit Iod-Kaliumiodid-Lösung nach: Sie färbt sich blauschwarz.

Gymnasium: die Lichtreaktion

Teil eins ist die Lichtreaktion an den Thylakoiden, Bläschen im Chloroplasten.

Licht spaltet dort Wasser. Es entstehen O₂, als Energieträger und NADPH, das energiereiche Elektronen trägt.

Woher das O₂ kommt, zeigt die ausführliche Gleichung:

Alles O₂ stammt aus dem Wasser. Der Sauerstoff des CO₂ landet im Zucker und im neuen Wasser.

Gymnasium: der Calvin-Zyklus

Der zweite Teil ist der Calvin-Zyklus. Er läuft im Stroma ab, der Grundsubstanz um die Thylakoide.

Mit der Energie aus ATP und NADPH wird dort Kohlenstoffdioxid gebunden und zu Zucker aufgebaut. Pro Runde kommt ein CO₂ dazu, für eine Glucose braucht es also sechs Runden. Licht braucht dieser Teil nicht direkt.

MerkeLichtreaktion: Licht spaltet Wasser, es entstehen O₂, ATP und NADPH. Calvin-Zyklus: ATP und NADPH bauen CO₂ zu Zucker auf.

Fotosynthese und Chloroplasten (photosynthese formel): Übersicht mit Die Formel der Fotosynthese; Chloroplasten und Chlorophyll; Gymnasium: der Calvin-Zyklus.
Fotosynthese und Chloroplasten auf einen Blick: die wichtigsten Regeln.

Häufige Fehler

  • ✕Der Sauerstoff, den die Pflanze abgibt, stammt aus dem Kohlenstoffdioxid.

    ✓Er stammt aus dem Wasser. Das zeigt die ausführliche Gleichung : Die 12 O-Atome im O₂ kommen aus 12 Wasser. Der Sauerstoff des Kohlenstoffdioxids landet im Zucker und im neu gebildeten Wasser.

  • ✕Pflanzen machen Fotosynthese, darum atmen sie nicht.

    ✓Pflanzen betreiben Tag und Nacht Zellatmung. Bei genug Licht überwiegt am Tag die Fotosynthese, darum geben sie dann unter dem Strich Sauerstoff ab.

  • ✕​ als fertige Formel.

    ✓Die Gleichung muss ausgeglichen sein: . Dann stehen links und rechts je 6 C, 12 H und 18 O.

  • ✕Der Calvin-Zyklus heisst auch «Dunkelreaktion», also läuft er in der Nacht.

    ✓Er braucht kein Licht direkt, aber ATP und NADPH aus der Lichtreaktion. Darum läuft er am Tag und kommt im Dunkeln bald zum Stillstand.

Begriffe zum Nachschlagen
Fotosynthese
Pflanzen, Algen und manche Bakterien stellen mit Lichtenergie aus Kohlenstoffdioxid und Wasser Traubenzucker her. Dabei entsteht Sauerstoff.
Glucose
Der chemische Name für Traubenzucker, Formel . Er ist das Produkt der Fotosynthese.
Spaltöffnung
Winzige Pore in der Blatthaut, meist an der Unterseite. Sie lässt Kohlenstoffdioxid hinein und Sauerstoff und Wasserdampf hinaus.
Chloroplast
Grüner Teil einer Pflanzenzelle, in dem die Fotosynthese abläuft.
Chlorophyll
Grüner Farbstoff in den Chloroplasten. Er fängt das Licht für die Fotosynthese ein.
Zellatmung
Abbau von Traubenzucker mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Dabei gewinnt die Zelle Energie. Pflanzen und Tiere tun das Tag und Nacht.
Lichtreaktion
Erster Teil der Fotosynthese: Licht spaltet Wasser, Sauerstoff wird frei, und es entstehen ATP und NADPH.
Thylakoid
Flaches Bläschen im Chloroplasten. In seiner Hülle sitzt das Chlorophyll, dort läuft die Lichtreaktion ab.
ATP
Kurz für Adenosintriphosphat. Der Stoff, mit dem Zellen Energie speichern und dorthin bringen, wo sie gebraucht wird.
Calvin-Zyklus
Zweiter Teil der Fotosynthese im Stroma: Mit ATP und NADPH wird Kohlenstoffdioxid gebunden und zu Zucker aufgebaut.

Noch unsicher? Zuerst lernen:Zelle: Aufbau und Zellorganellen

So geht's

Beispiele Schritt für Schritt

Beispiel 1Die Formel ausgleichen

Schreib die Formel der Fotosynthese mit chemischen Zeichen und gleiche sie aus.

Lösung Schritt für Schritt
  1. Schreib zuerst alle Stoffe mit ihren Formeln auf, noch ohne Zahlen davor.
  2. Rechts stehen in der Glucose 6 C-Atome. Damit links auch 6 stehen, brauchst du 6 CO₂.
  3. Die Glucose hat 12 H-Atome. Jedes Wasser bringt 2 mit, also brauchst du 6 H₂O.
  4. Jetzt die O-Atome. Links sind es 6·2+6·1=18. Rechts hat die Glucose 6, es fehlen also 12. Das sind 6 O₂.

​. Links und rechts stehen je 6 C, 12 H und 18 O.

Beispiel 2Bläschen an der Wasserpflanze

Ein Mädchen beobachtet am Schreibtisch eine Wasserpflanze in einem Glas, daneben leuchtet eine Schreibtischlampe.

Nora aus Winterthur stellt für ein Projekt einen Zweig Wasserpest in ein Glas mit Wasser, daneben eine Lampe. Steht die Lampe nah, steigen viele kleine Bläschen auf. Schiebt sie die Lampe weit weg, sind es nur noch wenige. Was ist in den Bläschen, und warum ändert sich ihre Zahl?

Lösung Schritt für Schritt
  1. Die Wasserpest ist eine Wasserpflanze. Im Licht betreibt sie Fotosynthese und gibt Sauerstoff ab.
  2. Unter Wasser sieht man das Gas als Bläschen. Prüfen kannst du es mit der Glimmspanprobe: Ein glimmender Holzspan flammt in Sauerstoff hell auf.
  3. Nah an der Lampe bekommt die Pflanze mehr Licht. Mehr Licht heisst mehr Fotosynthese, also mehr Sauerstoff.
  4. Weit weg ist das Licht knapp. Es bremst die Fotosynthese, darum steigen weniger Bläschen auf.
  5. Rückt die Lampe immer näher, steigt die Zahl irgendwann nicht mehr. Dann bremst etwas anderes, zum Beispiel zu wenig Kohlenstoffdioxid im Wasser. Achte darauf, dass die Lampe das Wasser nicht stark erwärmt, sonst änderst du zwei Dinge zugleich.

In den Bläschen ist vor allem Sauerstoff aus der Fotosynthese. Je mehr Licht, desto mehr Bläschen, bis ein anderer Faktor bremst.

Beispiel 3Stärke im Blatt nachweisen

Schülerinnen und Schüler stehen mit ihrem Lehrer an einem sonnigen Fenster um eine Geranie, ein Blatt ist mit einem Streifen Folie abgedeckt.

Die Klasse von Herrn Caduff in Chur stellt eine Geranie zwei Tage in einen dunklen Schrank. Dann klebt sie auf ein Blatt einen Streifen Alufolie und stellt die Pflanze einen sonnigen Tag ans Fenster. Am Abend kocht sie das Blatt kurz in Wasser, entfärbt es im Wasserbad in heissem Alkohol und tropft Iod-Kaliumiodid-Lösung darauf. Welche Stellen werden blauschwarz, und was zeigt der Versuch?

Lösung Schritt für Schritt
  1. Im dunklen Schrank braucht die Pflanze ihre gespeicherte Stärke auf. Am Anfang des Versuchs ist das Blatt darum stärkefrei.
  2. Am Fenster betreibt das Blatt Fotosynthese und speichert einen Teil des Zuckers als Stärke. Das geht nur dort, wo Licht hinkommt.
  3. Unter der Alufolie fehlt das Licht. Dort entsteht keine Stärke.
  4. Der heisse Alkohol löst das grüne Chlorophyll heraus. So siehst du die Farbe der Iodprobe besser: Iod-Kaliumiodid-Lösung färbt Stärke blauschwarz.

Blauschwarz werden nur die belichteten Stellen. Unter der Folie bleibt das Blatt hell, gelbbraun von der Lösung. Der Versuch zeigt: Ohne Licht keine Fotosynthese.

Beispiel 4Gymnasium: die Massen in der Formel

Ein Baum baut 180 g Glucose auf, das ist 1 mol. Ein mol ist eine feste Anzahl Teilchen, bei Glucose genau so viele, dass sie zusammen 180 g wiegen. Wie viel Gramm Kohlenstoffdioxid und Wasser braucht er dafür, und wie viel Gramm Sauerstoff gibt er ab? Rechne mit den gerundeten Atommassen C = 12, H = 1 und O = 16.

Lösung Schritt für Schritt
  1. Nach der Formel braucht 1 mol Glucose je 6 mol Kohlenstoffdioxid und Wasser und liefert 6 mol Sauerstoff.
  2. Die molaren Massen:
  3. Kohlenstoffdioxid:6·44 g=264 g
  4. Wasser:6·18 g=108 g
  5. Sauerstoff:6·32 g=192 g
  6. Kontrolle: Links sind es 264+108=372 g, rechts 180+192=372 g. Die Masse bleibt gleich.

Der Baum braucht 264 g Kohlenstoffdioxid und 108 g Wasser und gibt 192 g Sauerstoff ab.

Jetzt du

Übungen mit Lösungen

Fang beim Einstieg an. Klapp die Lösung erst auf, wenn du selbst gerechnet hast. Steckst du fest, gibt Fox dir einen Tipp.

  1. 1

    Nenne die zwei Ausgangsstoffe der Fotosynthese.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Kohlenstoffdioxid und Wasser

    1. Die Ausgangsstoffe stehen in der Wortgleichung links vom Pfeil.
    2. Links stehen Kohlenstoffdioxid und Wasser. Das Licht ist die Energie, kein Stoff.
  2. 2

    Welche zwei Stoffe entstehen bei der Fotosynthese?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Traubenzucker (Glucose) und Sauerstoff

    1. Die Produkte stehen in der Wortgleichung rechts vom Pfeil.
    2. Rechts stehen Traubenzucker und Sauerstoff.
  3. 3

    Wie heisst der grüne Farbstoff, der das Licht einfängt, und in welchem Zellteil liegt er?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Chlorophyll, in den Chloroplasten

    1. Der grüne Farbstoff heisst Chlorophyll.
    2. Er liegt in den Chloroplasten, den grünen Teilen der Pflanzenzelle.
  4. 4

    Warum sehen die meisten Blätter grün aus?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Chlorophyll nimmt vor allem rotes und blaues Licht auf und wirft grünes Licht zurück.

    1. Sonnenlicht enthält alle Farben.
    2. Chlorophyll nimmt vor allem Rot und Blau auf.
    3. Das grüne Licht wird zurückgeworfen und gelangt in dein Auge.
  5. 5

    Auf welchem Weg gelangt das Kohlenstoffdioxid ins Blatt?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Durch die Spaltöffnungen, die meisten liegen an der Blattunterseite.

    1. Kohlenstoffdioxid ist ein Gas aus der Luft.
    2. Es strömt durch winzige Poren in der Blatthaut ins Blatt, die Spaltöffnungen.
  1. 6

    Schreib die Wortgleichung der Fotosynthese auf. Vergiss nicht, was über den Pfeil gehört.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: ​

    1. Links die Ausgangsstoffe: Kohlenstoffdioxid und Wasser.
    2. Rechts die Produkte: Traubenzucker und Sauerstoff.
    3. Über den Pfeil gehört die Energie, das Licht. Viele schreiben auch «Chlorophyll» dazu.
  2. 7

    Zähle auf der linken Seite der Formel, , die Atome jeder Sorte.

    Lösung zeigen

    Ergebnis: 6 C, 12 H und 18 O

    1. C: Jedes CO₂ hat 1 C-Atom, also 6·1=6.
    2. H: Jedes H₂O hat 2 H-Atome, also 6·2=12.
    3. O: Im CO₂ sind es 6·2=12, im Wasser 6·1=6, zusammen 18.
  3. 8

    Eine Kartoffelknolle liegt im Dunkeln unter der Erde und steckt doch voller Stärke. Woher kommt diese Stärke?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Aus der Fotosynthese in den Blättern: Der Zucker wird in die Knolle gebracht und dort als Stärke gespeichert.

    1. In der Knolle selbst gibt es kein Licht, also keine Fotosynthese.
    2. Die grünen Blätter über der Erde bilden Zucker.
    3. Die Pflanze transportiert ihn in die Knolle und speichert ihn dort als Stärke.
  4. 9

    Ein Blatt ist grün mit weissen Rändern. Nach der Iodprobe sind nur die grünen Teile blauschwarz. Was zeigt das?

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    Ergebnis: Fotosynthese braucht Chlorophyll: Nur die grünen Teile bilden Stärke.

    1. Blauschwarz heisst: Hier ist Stärke.
    2. Die weissen Ränder haben kein Chlorophyll und bilden keine Stärke.
    3. Also braucht die Fotosynthese Chlorophyll.
  5. 10

    Vergleiche Fotosynthese und Zellatmung. Was ist bei der einen Ausgangsstoff, was bei der anderen Produkt?

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    Ergebnis: Es ist genau umgekehrt: Die Fotosynthese braucht Kohlenstoffdioxid und Wasser und bildet Traubenzucker und Sauerstoff. Die Zellatmung braucht Traubenzucker und Sauerstoff und bildet Kohlenstoffdioxid und Wasser.

    1. Fotosynthese: Kohlenstoffdioxid + Wasser → Traubenzucker + Sauerstoff, Energie wird gespeichert.
    2. Zellatmung: Traubenzucker + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid + Wasser, Energie wird frei.
    3. Im Gesamtergebnis ist die eine Reaktion die Umkehrung der anderen.
  1. 11

    Eine Pflanze gibt bei der Fotosynthese 30 O₂-Moleküle ab. Wie viele Glucose-Moleküle hat sie dabei gebildet, und wie viele H-Atome stecken in diesem Zucker zusammen?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: 5 Glucose-Moleküle mit zusammen 60 H-Atomen

    1. Pro Glucose entstehen 6 O₂. Für 30 O₂ sind es also 30:6=5 Glucose.
    2. Jede Glucose () hat 12 H-Atome.
    3. Zusammen: 5·12=60 H-Atome.
  2. 12

    Forschende geben einer Pflanze Wasser, dessen Sauerstoff-Atome markiert sind. Wo finden sie die markierten Atome nach der Fotosynthese wieder?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Im Sauerstoff, den die Pflanze abgibt

    1. In der Lichtreaktion wird Wasser gespalten.
    2. Die Sauerstoff-Atome des Wassers werden dabei als O₂ frei.
    3. Markierter Sauerstoff im Wasser taucht darum im abgegebenen O₂ auf, nicht im Zucker.
  3. 13

    Gymnasium: Warum kommt der Calvin-Zyklus kurz nach dem Ausschalten des Lichts zum Stillstand, obwohl er selbst kein Licht braucht?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Ihm gehen ATP und NADPH aus, die nur die Lichtreaktion liefert.

    1. Der Calvin-Zyklus braucht ATP und NADPH, um CO₂ zu Zucker aufzubauen.
    2. Diese Stoffe stellt nur die Lichtreaktion her, und die braucht Licht.
    3. Ohne Licht sind die Vorräte bald verbraucht.
  4. 14

    Ein Gemüsebauer im Seeland leitet zusätzliches Kohlenstoffdioxid in sein Gewächshaus, und die Tomaten wachsen schneller. Warum hilft das nur, wenn genug Licht da ist?

    Lösung zeigen

    Ergebnis: Mehr Kohlenstoffdioxid hilft nur, wenn es der knappste Faktor war. Ist das Licht knapp, bremst das Licht.

    1. Die Fotosynthese ist so schnell, wie der knappste Faktor es erlaubt.
    2. Bei viel Licht ist oft das Kohlenstoffdioxid knapp, dann hilft mehr davon.
    3. Bei wenig Licht bringt mehr Kohlenstoffdioxid kaum etwas.

Bringt dein Kind Formel, Chloroplasten und Calvin-Zyklus noch durcheinander, geht eine Lehrperson die Fotosynthese mit ihm Schritt für Schritt durch. Biologie-Nachhilfe für Sek und Gymnasium

Üben ohne Ende

Trainer: Fotosynthese

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Immer neue Fragen zum Anklicken, mit kurzer Erklärung nach jeder Antwort. Stufe 1 übt die Grundbegriffe, Stufe 2 Formel und Nachweise, Stufe 3 Lichtreaktion, Calvin-Zyklus und begrenzende Faktoren für das Gymnasium.

Durch welche Öffnungen gelangt Kohlenstoffdioxid ins Blatt?

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Für Eltern und Lehrpersonen

Lehrplan 21

Typische Klasse
2. Sek - 2. Jahr Gymnasium
Stufe
Zyklus 3, Gymnasium
Fach
Biologie

In der Sek, meist in der 2. Sek im Fach Natur und Technik: Wortgleichung, Formel und Stärkenachweis. Am Gymnasium kommen der Bau der Chloroplasten, die Lichtreaktion und der Calvin-Zyklus dazu.

  • NT.4.1.fErklären, dass Pflanzen bei der Fotosynthese Lichtenergie in chemische Energie im Zucker umwandeln, und das mit der Zellatmung vergleichen.
  • NT.3.3.bDen Kohlenstoffkreislauf beschreiben: Pflanzen holen Kohlenstoffdioxid aus der Luft, Lebewesen geben es beim Atmen wieder ab.
  • NT.9.1.cPflanzen und Algen als Anfang jeder Nahrungskette einordnen, weil sie ihre Nährstoffe selbst herstellen.

Codes nach dem Lehrplan 21 der Deutschschweiz, Umschreibung in eigenen Worten. Wann genau das Thema drankommt, legt das Lehrmittel der Schule fest. Alle Themen nach Lehrplan 21

Gut zu wissen

Häufige Fragen

Wie lautet die Formel der Photosynthese?

Die Formel lautet 6 CO₂ + 6 H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂, mit Licht als Energie über dem Pfeil. In Worten: Aus Kohlenstoffdioxid und Wasser entstehen mit Licht Traubenzucker und Sauerstoff.

In welcher Klasse lernt man die Fotosynthese?

Ein erstes Mal in der Sek, meist in der 2. Sek im Fach Natur und Technik, mit Wortgleichung, Formel und Stärkenachweis. Am Gymnasium kommen Lichtreaktion und Calvin-Zyklus dazu, oft im 1. oder 2. Jahr. Je nach Kanton und Schule kann es früher oder später sein.

Schreibt man Fotosynthese oder Photosynthese?

Beides ist richtig. «Photosynthese» ist die ältere Schreibweise mit ph, «Fotosynthese» die eingedeutschte. In Lehrmitteln und Prüfungen findest du beide.

Machen Pflanzen in der Nacht Fotosynthese?

Nein, ohne Licht läuft keine Fotosynthese. Die Zellatmung geht aber weiter, darum geben Pflanzen in der Nacht Kohlenstoffdioxid ab.

Stand 08.11.2026. Alle Erklärungen und Aufgaben hat Fokus Nachhilfe selbst geschrieben, nach dem Lehrplan 21 der Deutschschweiz. Trainer und Lösungen rechnet ein Programm, nicht eine KI. Fehler gefunden?