Cytokinine
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1. Welche Strukturen charakterisieren eine Pflanzenzelle? Zellwand: Zellulose, fest, omnipermeabel Zellmembran: semipermeabel Zelleib (Protoplast), besteht aus: Zytoplasma: 80% Wasser, Eiweiße, Lipoide, Salze (anorg.) hyaline, zähe Flüssigkeit Plasmabewegungen Zellkern Zellkernmembran, Chromutin (Nukleoproteine), Kernkörperchen Kernporen: bestehen aus 8 Proteinen, welche Transportfunktionen wahrnehmen; in der Mitte der Poren sitzt ein Granulum ähnlich einem Stopfen. Die Kernporen werden nach Bedarf gebildet un wieder zurückgebildet Funktion: reguliert Zellfunktion, Träger der Erbinformationen Blaualgen und Bakterien ohne Zellkern Plastiden (Chloroplasten, Chromoplasten, Leukoplasten) Plastide können ineinander übergehen, z.B. beim Grünwerden der Kartoffelknolle, wenn sie ans Licht kommt oder beim Reifevorgang der Tomate Chloroplasten (grün): Enthalten Chlorophyll a und b und Karotinoide (Karotin und Xantophyll) Grana und Stoma Funktion: Photosynthese (Sensibilisator) Assimilationsstärke Nehmen Licht auf und produzieren mit der aufgenommenen Energie aus CO2 und Wasser Kohlenhydrate Sind zu eigener Ortsbewegung fähig suchen sich gut belichtete Stelle in der Zelle Chromoplasten (rot und gelb): Enthalten Karotinoide Farbgebung für Früchte und Blüten Leukoplasten (farblos): Bildung von Reservestärke aus Zucker in allen Speicherorganen Mitochondrien Semipermeable Membran Zucker- und Fettabbau unter Energiegewinnung Aminosäuresynthese Kraftwerke der Zelle Sitz der Atmung Eigene DNA Vakuole (Zellsaft) Zellsaft bestehend aus Wasser, anorg. Salzen, organischen Säuren...sauer!!! Aufgabe: Speicherung von Reservestoffen, dauerhafte Einlagerung zur Entgiftung (z.B. von eigenen Stoffwechselprodukten oder als Fraßschutz) Feste Einschlüsse (Eiweißkörner, Fettablagerungen, Stärkekörner, Kalziumoxalat) Nimmt in erwachsener Zelle ca. 95% des Volumens ein Saugkraft der Zelle (Osmose) wird sowohl von der Saugkraft der Vakuole als auch der des Cytoplasmas beeinflusst Die Umgebung der Zelle kann sein: Isotonisch: osmotischer Druck um Zelle ist genauso groß wie der innere osmotische Druck. Die Zelle verharrt in ihrem Zustand, kann aber keinen Turgor erzeugen Hypertonisch: die Konzentration gelöster Stoffe ist außen größer, die Zelle schrumpft. Der Protoplast löst sich von der Zellwand ab Plasmolyse Hypotonisch: der osmotische Druck ist um die Zelle kleiner als in der Zelle, sie saugt sich also voll und erzeugt einen Turgor, wenn sie an die Zellwand anliegt Golgi-Apparat Aufgebaut aus Dityosomen = Zisternenstapel Hier werden Proteine aus dem ER glykolisiert (es werden Kohlenhydrate an sie gebunden) Schnüren nach außen (zur trans-Seite) Vesikel ab, die Inhaltsstoffe zur Zellmembran transportieren und nach außen abgeben auch Aufbau der Zellmembran Ribosome Frei oder auf dem rauhen ER Ketten von Ribosomen nennt man Polyribosome oder Polysome Synthetisieren nach Vorlage der mRNA Proteine Endoplasmatisches Retikulum Zellinternes Zisternensystem Verbunden mit Zellkernhülle = Perinuklearzisterne Zytoskelett Dient der Zellverfestigung Besteht aus Mikrotubuli (aus 13 Protofilamenten Durchmesser, Länge unbegrenzt) Weiter Filamente Actin- / Myosin-Komplexe dienen Krafterzeugung und Bewegungsvorgängen Unterschiede zu tierischer Zelle: Keine Zellwand Keine Plastiden Keine Vakuolen 2. Wie nimmt eine Pflanze Wasser aus dem Boden auf? im Boden größere und kleinere Hohlräume bis in zu kleinsten Kapillaren Hohlräume u.a. mit Bodenwasser gefüllt; beträchtlicher Teil des Bodenwassers von Bodenpartikeln so festgehalten, dass dieses Quellungswasser der Pflanze kaum zugänglich ist, anders in den Kapillaren Wasser kann von Wurzel aufgenommen werden, wenn das Wasserpotential der Wurzelzellen negativer ist als das des Kapillarwassers dieses in Salzböden jedoch bis zu –100bar (normal: -1 bis –3) Wasser wird von den Wurzelhaaren aufgenommen Quellung: Wassermoleküle werden in quellbare Verbindungen eingelagert Zwischen Polysacchariden in der Zellwand Kapillaren Rein physikalischer Prozess, Pflanze muss dafür keine Energie aufwenden wichtig für Samenkeimung Trockene Erbsen können durch Quellung einen Druck von 200bar erzeugen Holz wurde früher für das Sprengen von Felsen verwendet Osmose: Zellwand und Zellmembran sind semipermeabel Zellwand setzt sich dem osmotischen Druck (Turgor) entgegen, der so für die Festigkeit der Zelle sorgt Wasserpotentialgleichung: -Wz = Wt – Wp Druck Wz, den die Zelle erzeugt, ist abhängig von dem osmotischen Druck Wt und dem durch die Zellwand entgegneten Zellwanddruck Wp. Er ist kleiner null, wenn das Blatt welkt 3. Wie erfolgt der Wassertransport von der Wurzel bis in den Zentralzylinder? (Wurzelquerschnitt) Weiterleitung des Wassers von Zelle zu Zelle oder in den Zellwänden spätestens bei Casparyschem Streifen müssen Moleküle durch Plasmalemma in das Cytoplasma der Endodermiszellen übertreten, wenn sie nicht schon weiter außen in den Symplasten aufgenommen wurden jemseit der Endodermis wieder apoplastisch möglich, bis Zellen des Xylem-Parenchyms erreicht sind; hier tritt Wasser in Xylem-Bahnen ein und wird mit dem Transpirationsstrom in den oberirdischen Pflanzenkörper verfrachtet Radiäres Leitbündel in Wurzeln: Wurzelquerschnitt: Epidermis und Wurzel ohne Kutikula! Alte Wurzeln: Rinde verkorkt wasserundurchlässig, ersetzt Epidermis Nährstoffe der Pflanze, Wirkung, Aufnahme: C: Aufbau von Kohlenhydraten, Fetten, Eiweißen, Fermenten CO2 aus der Luft O: Aufbau von Kohlenhydraten, Fetten, Eiweißen, Fermenten Als Wasser oder elementares O2 H: Aufbau von Kohlenhydraten, Fetten, Eiweißen, Fermenten Als Wasser N: Aufbau von Eiweißen, Fermenten, Chlorophyll, Vitaminen Als NO3- (Nitrat) oder NH4 (Ammonium) S: Aufbau von Eiweißen und Vitamin B1 Als SO4²P: Aufbau von Nukleoproteinen und Phosphorproteinen Pufferung der Zelle Bei Abbau: Glucosephosphorsäureester Als PO4 3- (Phosphat) K und Ca: Ionen, die auf den Quellungszustand des Plasmas einwirken K hemmt die Quellung Ca steigert die Quellung Als K+ und Ca2+ Mg: Aufbau Chlorophyll und Fermente Mg2+; MgPO4 + Säure Mg2+ Fe: Aufbau Fermente Fe3+, Fe2+ Spurenelemente wie Bor, Mangan, Kupfer Kapillartransport durch Interzellularräume und durch Osmose (Saugkraft der Zellen) durch steigende Konzentration bis zur Endodermis Dort Endodermissprung osmotischer Druck nimmt plötzlich ab, da Endodermiszellen das Wasser durch aktive Arbeit in den Zentralzylinder pressen Wie gelangt Wasser in das Leitgefäß: Ionen werden aktiv in das Leitgefäß gepumpt Energieaufwand Wasser folgt nun den Ionen osmotisch in das Leitgefäß Wurzeldruck entsteht Besonders wichtig im Frühjahr, wenn noch keine Transpiration möglich Transpirationssog saugt Wasser in die Blätter Durch Verdunstung wird dem Blatt Wasser entzogen Sog zum Blatt hin 4. Auf welchem Prinzip erfolgt der Wassertransport von der Wurzel bis zum Blatt? Welche Strukturen sind an dieser Fernleitung beteiligt? Ferntransport des Wassers in den Tracheen und Tracheiden des Xylems in toten Gebilden Leitung durch Sogwirkung der Transpiration Wände der Leitelemente von „Tüpfeln“ durchzogen, dadurch kann Wasser im Xylem nicht nur in Leitrichtung fließen, sondern auch in benachbarte Bahnen übergehen Transpirations- und Kohäsionszug in den Gefäßen Gefäße: Xylem aus Tracheen und Tracheiden + Sklerechnym + Parenchym Durch Transpiration entsteht starke Saugkraft in den Zellen (Saugkraft = osm. Wert des Zellsaft – Wanddruck) Wasser wird als zusammenhängender Faden hochgezogen (wg. Kohäsion) Wurzeldruck durch aktive Tätigkeit der Endodermiszellen Osmotische Kräfte diffundieren aus Zellen mit geringerer Konzentration in Zellen höherer Konzentration Kapillare Kräfte kapillares Aufsaugen in den Kapillaren der Zellwände und Interzellularräume 5. Wie wird das Wasser von der Pflanze an die Luft abgegeben? An welcher Stelle geht es vom flüssigen in den gasförmigen Zustand über? Transpiration: Stromäre Transpiration: Abgabe von dampfförmigem Wasser durch Spaltöffnungen (Stomata) regulierbar Nur auf Unterseite des Blattes! Tugorschwankungen der Schließzellen öffnen (Tugor hoch) und schließen (Tugor niedrig) diese Transpirationsregulierer Hohe Luftfeuchtigkeit und starkes Licht öffnen die Stoma! (Licht: Stärke Traubenzucker => osmotischer Druck steigt + Saugkraft steigt => Tugor steigt!) Kutikuläre Transpiration: Verdunstung durch Kutikula Guttation (unregelmäßig) Abgabe von flüssigem Wasser Luft gesättigt Auspressung durch Wurzeldruck (Hydrathoden) Die Wasserverdunstung erfolgt an der Grenzfläche der Parenchymzellen und der Interzellularräume besonders im Schwammparenchym 6. Skizzieren und beschreiben sie einen Blattquerschnitt! 7. Was versteht man unter Osmose? Einseitige Diffusion von Flüssigkeiten durch eine semipermeable Membran Wanderung einzelner Moleküle Teilchenstrom durch Konzentrationsgefälle Werden 2 Lösungen verschiedener Konzentration durch eine semipermeable Membran voneinander getrennt, diffundiert das Lösungsmittel aus der Lösung höherer Konzentration in die Lösung niedriger Konzentration Konzentrationsausgleich Hypotonische Lösung hypertonische Lösung 8. Wie äußert sich die Plasmolyse in einer Pflanzenzelle? die Konzentration gelöster Stoffe ist außen größer, die Zelle schrumpft. Der Protoplast löst sich von der Zellwand ab Plasmolyse Konvexplasmolye bei dünnflüssigem Plasma Konkavplasmolyse bei zähflüssigem Plasma Pflanzenzelle in konzentrierter Zuckerlösung Wasser diffundiert aus Zelle Plasma schrumpft Zuckerlösung tritt durch die semipermeable Membran Plasma löst sich von Zellwand ab Deplasmolyse: Umkehr von Plasmolyse In hypotonischer Lösung: Plasma und Vakuole quellen Zellwand wird gesprengt 9. Was versteht man bei den Angiospermen unter Bestäubung, was unter Befruchtung? Wie sieht der Generationswechsel bei ihnen aus? männliche Staubblätter besitzen in gestieltem Staubgefäß 4 Pollensäcke (Mikrosporangien) durch Meiose entstehen aus den diploiden Pollenmutterzellen je 4 haploide Pollenkörner (Mikrosporen) Kern teilt sich in Pollenschlauchkern (vegetativen) und antheridialen (generativer) Kern generativer Kern teilt sich in 2 Spermakerne (Mikrogameten) auf weibliche Samenanlagen (Makrosporangien) stehen auf Fruchtblättern größere Muttersackzelle gliedert sich aus, von deren 4 meiotisch entstandenen haploiden Makrosporen nur eine bestehen bleibt, die Embryosackzelle entwickelt sich zum wenigzelligen weiblichen Makroprotallium, dem Embryosack Bestäubung: Pollenkorn fällt auf Narbe, der Pollenschlauch wächst durch Griffel bis zum Eiapparat, wo er sich öffnet (Pollenschlauchbefruchtung) vegetativer Kern geht zugrunde, die beiden Spermakerne vollziehen eine Doppelbefruchtung Befruchtung: ein Spermakern verschmilzt mit dem Eikern zu einer Zygote (generative Befruchtung), der andere kopuliert mit dem diploiden sekundären Embryosackkern und bildet den triploiden Endospermkern (vegetative Befruchtung) Zygote wächst zunächst zu einer Zellreihe, dem Proembryo heran, aus dessen vorderen Zellen der Keimling entsteht, während vom Endospermkern die Anlage des Nährgewebes hervorgeht Integumente wandeln sich zur Samenschale um aus diesen drei Teilen entsteht der Samen 10. Bäume, Gräser und andere Blütenpflanzen – sind diese haploid oder diploid? (Begründung, Generationswechsel) Wie ist es bei Farnen, Moosen, bei Champignons? (auch jeweils charakteristische Merkmale der Entwicklungszyklen) Bedecktsamer: männliche Staubblätter besitzen in gestieltem Staubgefäß 4 Pollensäcke (Mikrosporangien) durch Meiose entstehen aus den diploiden Pollenmutterzellen je 4 haploide Pollenkörner (Mikrosporen) Kern teilt sich in Pollenschlauchkern (vegetativen) und antheridialen (generativer) Kern generativer Kern teilt sich in 2 Spermakerne (Mikrogameten) auf weibliche Samenanlagen (Makrosporangien) stehen auf Fruchtblättern größere Muttersackzelle gliedert sich aus, von deren 4 meiotisch entstandenen haploiden Makrosporen nur eine bestehen bleibt, die Embryosackzelle entwickelt sich zum wenigzelligen weiblichen Makroprotallium, dem Embryosack Bestäubung: Pollenkorn fällt auf Narbe, der Pollenschlauch wächst durch Griffel bis zum Eiapparat, wo er sich öffnet (Pollenschlauchbefruchtung) vegetativer Kern geht zugrunde, die beiden Spermakerne vollziehen eine Doppelbefruchtung ein Spermakern verschmilzt mit dem Eikern zu einer Zygote (generative Befruchtung), der andere kopuliert mit dem diploiden sekundären Embryosackkern und bildet den triploiden Endospermkern (vegetative Befruchtung) Zygote wächst zunächst zu einer Zellreihe, dem Proembryo heran, aus dessen vorderen Zellen der Keimling entsteht, während vom Endospermkern die Anlage des Nährgewebes hervorgeht Integumente wandeln sich zur Samenschale um aus diesen drei Teilen entsteht der Samen Moose: haploide Spore keimt zu fädrigem, sich verzweigendem, vielzelligem Vorkeim (Protonema) aus seitlichen Knospen entsteht grüne Moospflanze (Gestaltwechsel des haploiden Gametophyten), mit zwei verteilten, endständigen Gametangien weibliches Archaegonium flaschenförmiges Gebilde, Bauch- und Halsteil aus Schicht steriler Zellen; bildet nur eine Eizelle männliches Antheridium keulenförmig; bildet korkenzieherartige, zweigeißelige Spermien Befruchtung, nur bei Regen möglich: Archaegonium öffnet sich an Spitze, Kanalzellen verschleimen und bilden Lockstoff (Rohrzucker oder Protein), der Spermien chemotaktisch anlockt Eizelle wird im Archaegonium befruchtet (Generationswechsel) und keimt dort sofort zum diploiden Sporophyten, dem Sporogon aus, das unselbständig bleibt und im Archaegonium verbleibt allein nicht überlebensfähig) im gestielten Sporenbehälter (Sporenkapsel) entstehen durch Meiose haploide Sporen, die ausgeworfen und mit dem Wind verteilt werden Farne: isospor (alle Sporen gleich, zwittrige haploide Geschlechtsgeneration) haploide Spore keimt zu wenigem mm großen, herzförmigen Gametophyten aus, dem Prothallium legt an lichtabgewandter Seite Antheridien und Archegonien an vielbegeißelte Spermien werden bei Wasserbenetzung freigegeben und befruchten Eizelle (Generationswechsel) aus Zygote entwickelt sich zunächst noch vom Gametophyten ernährter Embryo des diploiden Sporophyten Prothallium stirbt ab, Keimling wird zu mehrjähriger Farnpflanze auf Unterseite der Wedel Sori, Häufchen kleiner Sporenkapseln (Sporangien) jedes Sporangium entwickelt 48 Gonosporen, die mit dem Wind verteilt werden heterospor (Ausbildung von männlichen und weiblichen Sporen) ähnlich wie oben, aber Mikrospore bzw. Makrospore wachsen zu Antheridium bzw. Archegonium Pilze: aus verschiedengeschlechtlichen Basidiosporen entstehen ebenfalls verschiedengeschlechtliche, haploide Myzelien unbegrenzten Wachstums treffen ihre Fäden aufeinander, verschmelzen ihre Zellen (Plasmogamie) zum paarkernigen Sporophyten, ohne dass Gametangien ausgebildet werden (Somatogamie) Schnallen entstehen Schnallenmyzel wächst schließlich zu Fruchtkörper heran, an Unterseite bildet sich palisadenartiges Hymenium aus Endzellen davon schwellen zu keulenförmigen Basidien an, in denen die Kerne verschmelzen (kurz diploid) und anschließend in 2 Reifeteilungen zu 4 haploiden Kernen reduziert werden Spitze einer Basidie stülpt kleine Auswüchse aus, in die die Kerne wandern und als Basidiospore abgeschnürt werden 11. Struktur und Funktion von Mitochondrien, Chloroplasten und anderen Organellen Mitochondrien: Länglich, ovale Gestalt Semipermeable Membran aus zwei Hüllen innere mit Einstülpungen, an denen Enzyme zur Zellatmung sitzen) Matrix (Grundsubstanz) Enthalten wichtige Fermente des Zucker- und Fettabbaus und der Aminosäuresynthese Bestehen aus Eiweißen und Lipoiden Funktion: Energielieferant durch Veratmung von Glucose (Traubenzucker) Chloroplast: Linsenförmig Doppelmembran mit Zisternen; Stroma (Grundsubstanz); Grana (Thylakoidenstapel) Funktion: Photosynthese Plastide können ineinander übergehen, z.B. beim Grünwerden der Kartoffelknolle, wenn sie ans Licht kommt oder beim Reifevorgang der Tomate Chloroplasten (grün): Enthalten Chlorophyll a und b und Karotinoide (Karotin und Xantophyll) Grana und Stoma Funktion: Photosynthese (Sensibilisator) Assimilationsstärke Nehmen Licht auf und produzieren mit der aufgenommenen Energie aus CO2 und Wasser Kohlenhydrate Sind zu eigener Ortsbewegung fähig suchen sich gut belichtete Stelle in der Zelle Chromoplasten (rot und gelb): Enthalten Karotinoide Farbgebung für Früchte und Blüten Leukoplasten (farblos): Bildung von Reservestärke aus Zucker in allen Speicherorganen Kern: Linsenförmig Chromatin, Kernsaft, Nukleolus, Kernmembran mit Kernporen Funktion: Schaltzentrum der Zelle, Träger der Erbinformationen 12. Warum sind Pflanzen grün? Was passiert im Herbst? Grüne Pflanzen enthalten Chloroplasten mit grünem Chlorophyll nur in den grünen Pflanzenanteilen Chlorophyll absorbiert rote und blaue Anteile des Lichts (für Photosynthese) und reflektiert nur grüne Anteile wir sehen grün Im Herbst sterben Chloroplasten ab Chlorophyll zerfällt und wir sehen die auch in Chloroplasten enthaltenen Karotinoide: Karotin (rot) und Xantophyll (gelb) Färbung der Blätter 13. Welche Pigmente sind für die Photosynthese von Bedeutung? Welche Rolle spielen sie jeweils? (Auch an Grünlücke denken) Chlorophyll a (blaugrün), besteht aus 4 Pyrrolringen sie durch 4 Methingruppen zu einem großen Ring verbunden sind; daran hängen noch Propionsäure, Methyl, Äthyl, Vinyl Chlorophyll b (gelbgrün), unterscheidet sich von a nur durch eine Formylgruppe Karotinoide: Karotin (orangerot) und Xantophyll (gelb) Chlorophyll a und b: absorbieren rote und blaue Anteile des Lichts Sensibilisator der Photosynthese: absorbiert Strahlung und gibt sie zum Aufbau von Kohlenhydraten ab B schränkt die Grünlücke etwas ein, da die Absorptionsmaxima dichter beisammen liegen als bei a Chlorophyll a:b = 3:1, bei Schattenpflanzen mehr b Karotinoide: Absorbieren blaue Anteile des Lichts Sind Reizempfänger = akzessorische Pigmente Reine Kohlenwasserstoffe , die an Anfang und Ende Ionenringe besitzen Die Lichtabsorption erfolgt vor allem im sichtbaren Bereich des Lichts Grünlücke: keines der Pigmente kann grüne Anteile absorbieren Reflektion Energie kann nicht genutzt werden 14. Beschreiben sie die Symbiose zwischen Knöllchenbakterien und Leguminosen. Kennen sie noch andere Symbiosen im Pflanzenreich? (Mycorrhiza) In der Wurzel von Leguminosen leben in Gewebswucherungen (Knöllchen) aerobe Knöllchenbakterien Bakterien sind in der Lage, elementaren Stickstoff aus der Luft zu Stickstoffverbindungen zu verarbeiten, der dann für die Pflanze zugänglich ist Bekommen dafür Kohlenhydrate Bakterien können sich gut vermehren und wenn die Knöllchen irgendwann aufplatzen, werden viel mehr Bakterien entlassen wie zuvor aufgenommen wurden Mycorrhiza: Pilze höhere Pflanzen Pilze sitzen an Wurzeln von höheren Pflanzen (z.B. Waldbäumen = ektotrophe Mycorrhiza) Pilzen schließen Humus auf und liefern Pflanzen Stickstoff- und Phosphorverbindungen; dafür erhalten sie Kohlenhydrate Flechten: Algen Pilze Photosynthese (Kohlenhydrate) Wasser (Nährstoffe) Nitritbakterien Nitratbakterien 15. Wie sind Spaltöffnungen gebaut und wie funktionieren sie? Verbindung des Interzellularsystems mit Außenluft Von 2 Schließzellen eingefasst Schließzellen: lebende, Chloroplasten und Stärkekörner enthaltende Zellen an Stomaseite dicker als an anderer Seite Funktion: Regelung der Wasserverdunstung und des Gasaustausches Verhalten entsprechend des Umweltverhaltens Hydronastisch: hohe Luftfeuchtigkeit Verdunstung gering Tugor steigt Öffnung der Schließzellen und umgekehrt Photonastisch: starker Lichteinfall Stärke in Zucker osmotischer Druck steigt Tugor steigt Öffnung der Schließzellen und umgekehrt Thermonastisch: Temperatur steigt Schließen der Schließzellen 16. Unterschiede zwischen Einkeimblättrigen und Zweikeimblättrigen! Keimblatt Leitbündel Wurzel Adern Blüte Blüten Blattspreite Einkeimblättrige 1 Geschlossen kollateral Zerstreut angeordnet Gleichwertige Nebenwurzeln streifenadrig Perigon dreizählig i.R. ungeteilt 2 zeilig, in Quirlen Krautig, verholzt Knollen, Rhizome, Zwiebeln Zweikeimblättrige 2 Offen kollateral Radiär angeordnet 1 Hauptwurzel verzweigt Netzadrig Perianth 5 oder 4zählig (selten 3) Geteilt, einfach, gefiedert Gegenständig, quirlig, wechselständig Krautig, verholzt Dickenwachstum 17. Was ist der Caspary-Streifen, welche Funktionen hat er? (s. auch Frage 3) Suberinähnlicher Korkstoff, wasserundurchlässiges Band, das die kapillaren Räume verstopft und somit apoplasmatischen Wassertransport durch die Endodermis verhindert nur aktiver Transport in den Zentralzylinder => natürliche Barriere für die Wasseraufnahme (Kontrollfunktion der Durchlasszellen) unterbricht Wegsamkeit der Radiärwände der Endodermiszellen für den Transport von Wasser und im Wasser gelösten Substanzen Endodermis wird zu physiologischer Barriere 18. Gibt es Photosynthese, bei der kein Sauerstoff frei wird? Schwefelpurpurbakterien benutzen den reduzierten Schwefel des Schwefelwasserstoffes H2S als Elektronen-Spender, der nach der Gleichung in elementaren Schwefel übergeht und in Tröpfchen als Polysulfid im Zellinneren gespeichert wird Bakterien treten manchmal in Massen in rein mineralstoffhaltigen aber H2S-reichen Gewässern auf Anaerobe Bakterien mit photosynthesisch wirksamen Pigmenten => es entsteht kein O2, sondern S2 Schwefelfreie Purpurbakterien treten in der Natur nie massenhaft auf frei von Schwefel benötigen als heterotrophe Organismen bestimmt organische Stoffe verwenden organische Substanzen als Elektronen-Spender bilden statt O2 oxydierte Kohlenstoffverbindungen 19. Was ist ein Same, wie ist er aufgebaut? Produkt der befruchteten Samenanlage Im Trockenstadium befindlicher Embryo Verbeitungsorgan Besteht aus: Keimling (Keimwurzel, Keimsproß, Keimblätter) Zygote aus Spermakern und Eikern (generative Befruchtung) Nährgewebe – Endosperm (Stärke, Eiweiß, Öl) entsteht aus Spermakern und diploiderm sek. Embryosackkern triploider Endospermkern (vegetative Befruchtung) Samenschale (Integumente) bedingt durch Anpassung an das Landleben Dauerstadium, das sehr lange und unter recht extremen Bedingungen im keimfähigen Zustand bleiben kann die Nährstoffreserven des Samens erlauben dem Embryo, bei der Keimung erst eine kräftige Wurzel zur Aufnahme von Mineralstoffen und ein Sproßsystem mit Keimblättern und ersten Folgeblättern auszubilden, ehe er auf sich allein gestellt ist; die Reserven von Getreidesamen reichen z.B. eine ganze Woche: ein kräftiges, mehrere cm hohes Keimpflänzchen entsteht, ehe die Ionenaufnahme aus dem Wurzelmilieu und die eigene Photosynthese für des weitere Wachstum unerlässlich werden 20. Was ist eine Frucht? Nennen sie verschiedene Früchte und erklären sie die verwendeten Begriffe! Früchte sind Blüten im Zustand der Samenreife im wesentlichen werden Früchte von Fruchtblättern (Karpellen) gebildet, manchmal auch Reste von Kelchoder Staubblättern durch Einschluss der Samenanlagen in den Karpellen Fülle neuer Möglichkeiten der Verbreitung Frucht = Same + Fruchtschale Fruchtschale = Exocarp – Mesocarp – Endocarp; dient der Verbreitung des Samens Streufrucht: Öffnen sich, entlassen Samen einzeln Balgfrucht: 1 Fruchtblatt, Bauchnaht aufspringend Hülse: 1 Fruchtblatt, Bauch- und Rückennaht aufspringend Schote: 2 Fruchtblätter, Nähte aufspringend Kapsel: 2 - ∞ Fruchtblätter, Nähte, Mitte oder Deckel Schließfrucht: Ganze Frucht wird von Pflanze abgelöst Nuß: einsamig Fruchtwand: Steinzellen Steinfrucht einsamig Exocarp fleischig, Endocarp hart Kirsche, Pflaume Beere: Mehrsamig Fruchtschale fleischig Johannisbeere, Tomate, Kürbis Scheinfrucht: Mehrsamig Frucht = Gehäuse Fleisch aus Blütenachse entwickelt Apfel, Birne Sammelfrucht: Viele Einzelfrüchte Himbeere, Erdbeere Zusammengesetzte Frucht: Aus vielen sitzenden Blüten entstanden Ananas, Feige 21. Wie können sich Pflanzen an trockene Standorte anpassen? Verdickte Epidermis und Kutikula (Wachs- oder Haarüberzug) Tiefe Pfahlwurzeln Stomata versenkt und klein (Haarüberzug) Verkleinern der transpirierenden Oberfläche Fleischige Blätter als Wasserspeicher Kleiner Interzellularraum Sproß betreibt Photosynthese (kleine Blätter) Xerophyten 22. Was ist die verbreitetste Speichersubstanz bei Pflanzen? Stärke (Polysaccharid aus Glucosemonomeren) Stärkekörner Prim. Stärke = Assimilationsstärke (Chloroplast) Sek. Stärke = Reservestärke (Leukoplast) 23. Wie ist eine typische Pflanzenzellwand aufgebaut? Welche Substanzen sind hauptsächlich beteiligt? vier deutlich erkennbare Schichten: Mittellamelle, Primärwand, mehrschichtige Sekundärwand, innere Tertiärwand (Abschlusslamelle) Mittellamelle : (Interzellularsubstanz) besteht aus aus Pektinen mit Ca++ und Mg++, die in die noch flüssige Zellplatte zwischen den Tochterkernen eingelagert sind hat Gel-Charakter, ist von geringer Ausdehnung Primärwand (junge Zellen) wird von den Tochterzellen von beiden Seiten her der Mittellamelle angelagert, noch bevor die Zellplatte ganz fertig ist und Anschluss an die Längswand gefunden hat die Grundstruktur aus Pektinen und Hemizellulose enthält bereits Zellulose, die zwar zu Mikrofibrillen gebündelt ist, aber noch reglose verstreut ist (Streutextur) sehr elastisch und dehnbar (teilw. bis auf das 1000fache) kann mitwachsen Sekundärwand (ältere Zellen) tragendes Grundgerüst der Pflanzenzelle bildet sich nach Abschluss der Zellvergrößerung durch irreversible Aufschichtung von Zellulose Übergangslamelle: noch Streutextur, jedoch schon bestimmte Faserrichtungen dann Außen- , Zentral- und Innenschichten: besitzen parallele Anordnung der unter sich verbänderten Mikrofibrillen (Paralleltextur) Nicht mehr dehnbar, sehr reißfest Tertiärwand: deckt die Zellwand nach innen ab trägt eine warzige Oberfläche und ist reich an Pektinen und Hemizellulosen chemisch resistent Tüpfel: Kanäle durch Wand, von Plasmodesmen durchzogen 24. Welche Funktion hat die Zellwand? Stützfunktion Wirkt Tugor entgegen (Dehnung) Mechanischer Schutz Austausch von Stoffen 25. Was ist eine Blüte? Warum sind viele Blüten so auffällig gefärbt? (Insektenbestäubung) Wodurch wird die Färbung hervorgerufen? (wasserlösliche Vakuolenfarbstoffe, Karotinoide) Blüte: Sproß begrenzten Wachstums mit Blättern, die im Dienste der Fortpflanzung umgewandelt sind Besteht aus: Kelchblättern Kronblättern (gefärbt) Schutzorgane oder Schauapparat zur Anlockung bestäubender Insekten Staubblättern (Androceum) Fruchtblättern (Gynäceum) Blütenboden Färbung zur Anlockung von Insekten Farbstoffe: Anthocyane (rot und blau) Flavone (gelb) Karotin (orangerot) Xantophyll (gelb) Lutftbläschen (weiß, Totalreflexion) 26. Wozu dienen der Pflanze Rüben, Zwiebeln, Knollen und Rhizome? (Begriffe erklären, Beispiele nennen) Rübe: Verdickte Primärwurzel Speicherfunktion Mohrrübe, Zuckerrübe Metamorphose der Wurzel Zwiebeln: Metamorphose des Sprosses Gestauchter Spross mit fleischigen Niederblättern Speicherfunktion und Fortpflanzung Küchenzwiebel Knollen: Sproßknollen: Fleischig angeschwollene unterirdische Sproßteile Speicher und Fortpflanzung Kartoffel Nebenwurzelknolle: Verdickte Seitenwurzel Speicher Dahlie Rhizom: Unterirdisch horizontal wachsende Sprosse mit Schuppenblättern und Adventivwurzeln oberirdischen Teile sterben am <ende der Vegetationsperiode ab, während das Rhizom überwintert und im nächsten Jahr wieder austreibt Speicherorgane Buschwindröschen, Maiglöckchen 27. Was versteht man unter Kompartimentierung einer Zelle? Wozu dient sie? Wo kommt sie vor? (Prokaryot – Eukaryot bzw. Pro- und Eucyte) gegenseitige Abgrenzung der einzelnen Kompartimente bei gleichzeitiger kontrollierter Durchlässigkeit der Kompartimentsbarrieren Regulation der Aktivität in den einzelnen Kompartimenten Zelle als System erlangt Eigenschaften, die sie allein nicht hätte Abgrenzung der Organellen (Zellkern, Plastide) mit Biomembranen in unterschiedliche Räume suffiziente Arbeitsteilung Fermenttrennung Nur bei der Eucyte 28. Was versucht man mit der Endosymbiontentheorie zu erklären? Mitochondrien und Plastide leiten sich von procaryotischen Organismen ab, die in die Eucyten eingedrungen sind und domestiziert wurden Prokaryotische Zelle mit anaeroben Stoffwechsel geht Symbiose mit bakterienähnlichen aeroben (Mitochondrien) und blaualgenähnliche phototrophen (Chloroplasten) Organismen ein Begrenzte genetische Unabhängigkeit der Plastide und Mitochondrien vom Zellkern Teilung aus sich selbst und eigenständig in den Zellen Eigenschaften, die dafür sprechen: Doppelmembranen von Chloroplasten und Mitochondrien Chloroplasten entsprechen rezenten procaryotischen Cyanobakterienzellen Mitochondrien und Chloroplasten sind selbstständig teilungsfähig Mitochondrien und Chloroplasten haben eigene DNA 29. Was ist das Phytochromsystem? Wie funktioniert es? reversibles System, das durch Absorption von hellrotem Licht aktiv und durch dunkelrotes Licht inaktiv wird Lichtrezeptor ist das Phytochrom, welches in zwei verschiedenen Formen vorliegt, einer Hellrotform (Pr) mit einem Absorptionsmaximum von 665nm (HR) und einer Dunkelrotform (Pfr) mit einem Absorptionsmaximum von 735nm (DR) durch Absorption von hellrotem Licht wird Pr in Pfr überführt; Pfr wird bei Bestrahlung von dunkelrotem Licht wieder zu Pr strikte Reversibilität aller phytochrom-gesteuerten Photomorphosen Wirkung: z.B. Samenkeimung es gibt Dunkelkeimer (bei denen Licht die Keimung hemmt) und Lichtkeimer (deren Keimung durch Phytochrom gesteuert wird) Lichtkeimer müssen im gequollenen Zustand belichtet werden, um keimen zu können, dabei reicht schon kurze Zeit aus Keimungsrate ist immer nach HR hoch und nach DR niedrig z.B. Synthese von NO3- und NO2- Reduktase in Blättern z.B. Steuerung der Anthocyan-Synthese Pfr aktive, Photomorphosen auslösende Form durch Neubildung, Abbau und Pr Pfr Konversionen entsteht dynamisches Gleichgewicht Phytochrom ist Sensorpigment, liegt im Gegensatz zu Massenpigmenten wie Chlorophyll nur in ganz kleinen Konzentrationen vor Pr blaugrüne, Pfr gelbgrüne Farbe kommt von Chromophor, das an Proteine gebunden ist es gibt 5 verschiedene Phytochromproteine beim Pr-Pfr-Gleichgewicht im Sonnenlicht liegt das Phytochrom bis zu 50% als Pr vor; im Sonnenlicht ist immer mehr Pfr vorhanden als im Dunkeln 30. Wie erfolgt der Assimilattransport in der Pflanze? Welche Strukturen sind beteiligt? Assimilate: bei Photosynthese in den Blättern gebildete organische Moleküle werden in wäßriger Lösung über die Siebröhren bzw. Siebzellen des Phloems in alle Teile der Pflanze verfrachtet Transport unterscheidet sich grundsätzlich von dem des Wassers im Xylem: Transpirationsstrom nur aufwärts, Assimilattransport hängt von den Orten des Bedarfs, den Senken, ab bidirektionell Assimilattransport in lebenden Zellen Wassertransport durch Sogwirkung der Transpiration, Transport im Phloem als Strömung einer unter positivem Druck stehenden Lösung (Druckströmung) Mechanismus des Transportes noch nicht vollständig geklärt: einfache Diffusion scheidet aus, da Transportgeschwindigkeit zu hoch, allerdings zu niedrig für Transpirationsstrom unter Druck verlaufender Volumenfluß (Massenströmung) Assimilationsstärke Glucose (Transportform) Beladen der Endglieder des Siebröhren-Systems in den Blättern mit den in der Photosynthese erzeugten Zuckern stärker negatives Wasserpotential, d.h. ein osmotischer Druck nach außen wird erzeugt Wasser kann einfließen an Endgliedern des Phloems wird Assimilat entnommen weniger negatives Wasserpotential Wasser strömt aus den Siebröhren aus wird über Xylem zurück in Blätter transportiert Assimilattrasport verbraucht Stoffwechselenergien, obwohl Druckströmung rein physikalischer Prozess ist und keine Energiezufuhr benötigt Beladen des Phloems mit Assimilaten verbraucht Energie 31. Erklären sie Aufbau und Funktion von Biomembranen! Phosphorlipiddoppelschicht mit integralen Glycoproteinen (Brücken- oder Tunnelprotein) Ungleiche Verteilung der Proteine Lipide haben hydrophile und lipophile Seite lipophile Seite innen Aktiver und passiver Transport möglich Ligand dockt an Glycoprotein Formveränderung wechseln des Proteins auf Gegenseite Stoffbarriere für gelöste Stoffe Carrier (aktiver Transport) Semipermeable Membran Abgrenzung von Zellen und Organellen Erkennen von Hormonen und anderen Stoffen (Rezeptorprotein) 32. Was ist Gärung? Bei welchen Organismen ist es der Hauptmechanismus zur Energiegewinnung? Welche Gärungstypen kennen sie? Nennen sie Anwendungen! Glykolyse mit anschließenderReduktion der Brenztraubensäure durch das bei der Glykolyse gebildete NADH + H Anaerobe Atmung: nicht oxydativer Abbau von organischen Verbindungen, wobei Energie frei wird Unvollständiger Abbau der Glucose (vollständiger: Atmung) Aufspaltung des Traubenzuckers mit O2-Umlagerung endotherme + exotherme Verbindung + Energie Bakterien und Pilze Alkoholische Gärung (Hefepilze): z.B. Weinherstellung, Bier Milchsäuregärung (Milchsäurebakterien): z.B. Sauerkraut, Gurken (Konservierung) Buttersäuregärung (Bakterien): Kohlenhydrate Buttersäure und CO2 Zellulosegärung (Zellulosebakterien): Zellulose einfache Zucker + CO2 z.B. Darmflora Essigsäuregärung (Essigsäurebakterien): z.B. Essigherstellung 33. Was für ein Organismus ist Hefe? (Alge, Pilz, Bakterium) Pilz Schlauchpilz Einkernige Zellen Geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung Fakultativ anaerob Energiegewinnung durch alkoholische Gärung Kulturhefe, Bäckerhefe, wilde Hefe 34. Haben Pilze Chloroplasten? Wie gewinnen sie ihre Energie? Besitzen keine Plastide Ernähren sich heterotroph saprohytisch, d.h. durch Zerlegung organischer Substanz und Aufnahme der dabei entstehenden einfachen organischen Moleküle parasitisch, d.h. durch Übernahme der benötigten Nährstoffe von lebenden Organismen => bauen organische Verbindungen zu anorganischen Verbindungen ab 35. Wie ist eine Eukaryontengeißel aufgebaut? Geißel aus 2 zentralen und 9 radiärsymmetrischen doppelten Mikrotubulifibrillen (9*2+2) Innere Tubuli (Singuletts) von Scheide umgeben, sind spiralig umeinander gewunden; haben stabilisierende und richtungsgebende Funktion eigentlicher Bewegungsmechanismus in den peripheren Doppeltubuli bestehen im wesentlichen aus Tubulin, nur die Arme des A-Tubulus aus Dynein Radialspeichen zwischen den äußeren und inneren Tubuli sowie Nexinbrücken jeweils zwischen den Dupletts Dyneinmoleküle dienen der Krafterzeugung aus ATP Basalkörperchen (Zentralpunktstelle) 36. Wie (mit welchen Strukturen, Substanzen etc.) haben sich die höheren Pflanzen ans Landleben angepasst? Wasser- und Nahrungsaufnahme über Wurzeln Rinden-/Abschlussgewebe (wasserundurchlässig) Xylem + Verholzung (Lignin) Stomata zum Gasaustausch und Transpiration Kutikula = Verdunstungsschutz Sproßachse verstärkt (Sklerenchym und Kollenchym) Wasserspeicherparenchym Gameten wasserunabhängig (Insektenbestäubung) 37. Was ist ein Kormus? (Sproßpflanze, Kormophyten) Nennen sie die Grundorgane eines Kormophyten und deren typische Funktionen! Weiterentwicklung des Thallus bei den Landpflanzen besteht aus den drei Grundorganen Sproßachse, Wurzel, Blatt diejenigen Pflanzen, die einen solchen Kormus besitzen, werden als Kormophyten zusammengefasst und den durch den Besitz eines Thallus gekennzeichneten ursprünglicheren Thallophyten gegenübergestellt Blätter: Assimilation Gasaustausch + Transpiration Sproßachse: Träger der Blätter Verbindung Wurzel – Blatt Speicherung von Reservestoffen Leitbahnen: Wasser- und Nahrungstransport (Xylem) Assimilattransport (Phloem) 38. Was ist eine Zelle? Kleinste lebensfähige Einheit Hochkomplexer Elementarorganismus mit Organellen Simultane Bauweise (außer Prokaryoten) 39. Nennen sie die Kriterien für „Leben“! Entwicklung Wachstum Stoffwechsel/Ernährung Reizbarkeit Fortpflanzung Protoplasma Können auf toten Nährböden leben Bewegung Vererbung/Mutabilität 40. Gibt es vergleichbares zu den Hormonen der Tiere? (Phytohormone nennen und kurz Funktion erläutern) bei Tieren haben Hormone spezielle Organe als klar definierte Synthesepunkte und müssen zum Wirkunsort transportiert werden bei Pflanzen Trennung nicht so scharf oft Bildungs- und Wirkungsort getrennt Transport unpolar passiv durch Diffusion entlang eines Phytohormon-Gradienten oder polar, dann von Stoffwechselenergie abhängig Auxine Vorwiegende Bildungsorte - Meristeme - Embryonen - Laubblätter Transport in der Pflanze Wirkungen - Gibberelline - Cytokinine - im Sproß, von der Spitze bis zur Basis in der Wurzel zur Spitze ungerichtete Diffusion unpolar in manchen Wurzeln polar von der Spitze bis zur Basis Sproß- und Wurzelmeristeme unreife Samen und Früchte junge Blätter - keimende (aber nicht ruhende) Samen Wurzelspitzen wachsende Gewebe - unpolar Abscininsäure - Blätter reife Samen verschiedene Pflanzenteile - in jungen Sprossen und Internodien von oben nach unten, in älteren auch aufwärts Ethylen - reifende Früchte verschiedene Pflanzenteile - in Gasphase, Interzellularen Fördern: - Streckenwachstum - Kambiumteilungsakti vität - Seitenwurzelbildung Fördern: - Streckenwachstum - Kambiumteilungsakti vität - Zellteilung Induzieren Blütenbildung Heben Ruhezustände auf bei - Samen - Knospen Fördern: - Stoffwechsel allgemein - Zellteilung - Zellstreckung Heben Keimruhe der Samen auf - fördert Fruchtfall - Löst Ruhezustände aus - Steuert als Streßhormon Anpassung an H2OMangel (Stomataverschluss) Fördert: - Blattfall - Fruchtreife 41. Bewegung bei Pflanzen; Beispiele nennen. Auf welchen Mechanismen beruhen sie? (z.B. Blattbewegung bei Mimosen, Fangbewegung der Venusfliegenfalle, Phototropismus) passive und aktive Mechanismen: Passive Mechanismen: funktioniert nach rein physikalischen Prinzipien aufgrund vorgeformter Strukturen. Hierzu gehören Quellungsund Kohäsionsmechanismen Aktive Mechanismen: stoffwechselabhängige Prozesse beteiligt: Reizausgelöste Bewegungen: Taxien: Gerichtete Ortsbewegungen ganzer Pflanzen Richtung durch Reiz bestimmt z.B. Farnspermatozoiden Chemotaxis: Fäulnisbakterien werden angekockt durch best. Stoffe Phototaxis: bes. bei autotrophen Organismen Thermotaxis: z.B. bei Planktonorganismen Thigmotaxis: (Reaktion auf Berührungsreize) Umgehen von Hindernissen, Feindvermeidung Tropismen: Reiz verursacht Krümmungsbewegung Richtung durch Reiz bestimmt Phototropismus: Lichtreiz (Sonnenblumen) positiv phototropisch: viele oberirdische Sprosse und Blattstiele negativ phototropisch: regieren manche Wurzeln Geotropismus: Schwerkraft (Wurzel) Chemotropismus: chemische Reite (Einwachsen des Pollenschlauchs) Haptotropismus: Berührung (Ranken) Nastien: Reiz verursacht Krümmungsbewegung Richtung keine Beziehung zum Reiz Haptonastie (Venusfliegenfalle) Seismonastie (Mimose) Photonastie (Seerosen tags geöffnet, nachts zu) Reizunabhängige Bewegungen: Nutation: Autonome, nicht durch äußeren Reiz bestimmte Bewegungen z.B. kreisrunde Bewegung v. Winde- und Schlingpflanzen 42. Was sind Flechten? Exosymbiosen aus Grün- oder Blaualgen und Pilzfäden Lagerpflanze bei Exosymbiosen bleiben die Zellen der Partner frei Alge Org. Nährstoff, Kohlenhydrate Photosynthese Pilz Wasser und Nährstoffe Pilzfäden Fortpflanzung: ungeschlechtlich durch Thallusfragmente z.B. Krusten- Laub- und Strandflechten 43. Was ist der Unterschied zwischen Mitose und Meiose? Mitose: Wachstum (Körperzellen) Chromosomensatz ändert sich nicht Äquationsteilung: Prophase Metaphase Anaphase Telophase Interphase Identische Weitergabe des Erbgutes Chromosomen durch Längsteilung halbiert Meiose: Fortpflanzung (Keimzellen) Chromosomensatz halbiert sich (haploid) Reduktionsteilung (+ Äquationsteilung) Neukombination des Erbgutes Chromosomenpaare werden getrennt 44. Nennen sie Formen der Heterotrophie bei Pflanzen! (mit Beispielen) Saprophyte: org. Substanz toter Lebewesen (Bakterien, Pilze) Parasiten: leben vom Stoffwechsel des Wirts zu dessen Schaden Vollparasiten: vollständig Obligate Parasiten: immer Parasit, z.B. Diphteriebakterien Fakultative Parasiten: gelegenheitsnutzend, sonst Saprophyt, z.B. Tetanusbakterium Halbparasiten: grüne Pflanzen, z.B. Mistel Symbionten: Stoffwechselgemeinschaft zweier artverschiedener Pflanzen zum gegenseitigen Nutzen, z.B. Flechten, Mycorrhiza 45. Was kennzeichnet einen Meristem? Embryonales Gewebe: dauernd in Teilung befindliches Gewebe Kleine isodiametrische oder langgestreckte Zellen Plasmareich Wasserarm großer Kern keine Vakuolen – kein Tugor dünne Zellwand keine Interzellularräume Funktion: Vermehrung durch Teilung Ausdifferenzierung zu Dauerzellen Urmeristem: Teilungsfähigkeit auf Dauer behalten; an Vegetationspunkten Sekundäres Meristem: (Kambium) Teilungsfähiges Gewebe aus Dauergewebe neugebildet sekundäres Dickenwachstum Kambium zu Xylem und Phloem z.B. in der Wurzel: vielzelliges Bildungsgewebe, gegliedert in: frontal: Bildung der Kalyptra hinten: Bildung der Gewebe des Zentralzylinders und des Rindenbereichs Mitte: „ruhendes Zentrum“ Steuerung des Meristem 46. Was versteht man unter Verholzung? Sekundäre Veränderung der Zellwand Einlagerung von Lignin in Zellulosegerüst, in die intermicellaren RÄume Stabilität Zellwand bleibt omnipermeabel weniger dehn- und quellbar auf Kormophyten begrenzt Zellen büßen Elastizität ein, gewinnen aber an Druckfestigkeit dienen auch nach Absterben und Verlust der Turgors noch als Stützelemente Verkorkung: Suberin Verdunstungsschutz Kutinisierung: Kutin Verdunstungsschutz Verkieserung: Kieselsäure Holz kein homogener Gewebeblock, sondern setzt sich zusammen aus Tracheiden, Tracheen, Holzfasern, Holz- und Markstrahl-Parenchym 47. Charakterisieren sie kurz Lichtreaktion und Dunkelprozess der Photosynthese! (Wozu wird Wasser benötigt? Stammt O2 aus CO2 oder aus H2O? Photosystem 1 und 2, CO2-Fixierung, ATP-Gewinnung, Reduktionsäquivalente, Calvinzyklus, Elektronentransportkette, Protonengradient (wo?), Photophospholierung) Gleichung: 1. Zyklische Phosphorylierung: Synthese von ATP aus ADP und anorg. Phosphat während des durch die Lichtreaktion getriebenen Elektronenkreislaufes: Durch Lichtabsorpion des Chlorophylls werden Elektroden angeregt, d.h. auf ein höheres Energieniveau angehoben, und auf ein bestimmtes Reduktios-Oxidations-System übertragen, das eisenhaltige Eiweiß Ferredoxin von hier kann Elektronenpaar über eine Kette von Redox-Katalysatoren (Plastochinon, Cytochrom f) zum Chlorophyll zurückkehren und dabei die Energie für die Phosphorylierung der ADP liefern: ADP + Phosphat + h ATP Außer diesem zyklischen Elektronentransport gibt es noch einen nichtzyklischen: 2. Photolyse des Wassers lichtbedingte Spaltung des Wassers unter Bildung von O2 und reduziertem NADPH und H+ Statt wieder zum Chlorophyll zurückzukehren können die angeregten Elektronen vom reduzierten Ferredoxin auch auf das NADP+ übergehen, das unter gleichzeitiger Aufnahme von zwei H+ in seine reduzierte Form verwandelt wird und somit als H-Überträger für die weitere, eigentliche Assimilation, verfügbar ist 3. CO2-Bindung und Reduktion chemische Fixierung des atmosphärischen CO2 an einen Akzeptor und seine Umwandlung zu Kohlenhydrat in lichtunabhängiger Dunkelreaktion wird CO2 katalysiert, fixiert und das labile Primärprodukt in zwei C3Körper, die Photoclycerinsäure, gespalten diese wird durch ATP phosphoryliert erstes faßbares Photosyntheseprodukt entsteht Triose-3-Phosphat Kohlenstoff des energiearmen CO2 ist auf die Stufe des Kohlenhydrats reduziert und in energiereiche Bindung gebracht zwei Moleküle Triose-3-phosphat werden in einen C6-Körper (Hexose) unter Freisetzung der Phosphorstärke umgewandelt und zum Aufbau von Rohrzucker, Stärke, Zellulose oder anderen Kohlenhydraten verwandt 48. Nennen sie sekundäre Pflanzenstoffe! (chemische Natur, Wirkung) Im Syntheseapparat hergestellt Artspezifisch Spielt keine Rolle im Primärstoffwechsel Glykoside: Amygdalin (Blausäure) Digitalis Saponine Anthocyane (Flavone) giftig herzwirksam oberflächenspannungssenkend Farbstoff Gerbstoffe: Tannin konservierend Alkaloide: Morphin Cocain Chinin Nicotin Colchizin Conin schmerzstillend, Rauschmittel Rauschmittel gegen Malaria Rauschmittel Lähmung des ZNS Atemlähmung Senföle Fraßschutz Schleimhautreizend Werden erst freigesetzt, wenn Zelle zerstört wird 49. Wie werden in der Pflanzenzelle Kohlenstoffe abgebaut? Wo finden die Vorgänge statt? Was ist ihr Sinn? (Glykolyse, Decarboxylierung der Brenztraubensäure, Zitronensäurezyklus, Atmung) Abbau in 3 Schritten: 1. Glycolyse: (Cytoplasma) Glucose in Brenztraubensäure „Zuckerspaltung“: Umwandlung vom Kohlenhydrat in Brenztraubensäure 2 Abschnitte: a )Umformung der Glucose und Spaltung des C6-Skeletts in zwei C3-Bruchstücke b) Oxidation dieser Bruchstücke in Brenztraubensäure kann aerob oder anaerob ablaufen zunächst wird ATP verbraucht, erst beim zweiten Schritt wird auch welches freigesetzt 2. Citronensäurezyklus: (Mitochondrien) Brenztraubensäure in Oxalessigsäure „Atmung“: Brenztraubensäure wird in Mitochondrien eingeschleust, dort wird das Kohlenstoffgerüst zerlegt und vollständig zu CO2 oxidiert 3. Endoxydation / oxidative Phosphorylierung: (Mitochondrien) Oxalessigsäure in CO2 und H2O Energiegewinn in Form von ATP oder: (andere Antwort) Glykolyse: findet im Plasma statt Einleitung des Kohlenhydrat-Abbaus Endprodukt der Glykolyse: Brenztraubensäure 2 Abschnitte: Umformung der Glucose und schließlich Spaltung des C6-Skeletts in zwei C3-Bruchstücke Oxidation dieser Bruchstücke zur Brenztraubensäure, verbunden mit der Gewinnung von ATP Oxidative Decarboxylierung: Aufnahme der Brenztraubensäure in Mitochondrien-Membran oxidativer Schritt: Wasserstoff wird auf NAD+ übertragen und damit NADH und H+ gebildet Decarboxylierung: Carboxyl-Gruppe des Pyruvats wird als CO2 abgespalten der verbleibende Rest wird an Coenzym A gekoppelt und in reaktionsfähige Form gebracht Zitronensäure-Zyklus: zyklische Abfolge von Reaktionen im Mitochondrium wiederholte Dehydrierung und Decarboxylierung insgasamt entstehen aus einem Glucosemolekül 6 CO2 Gesamtbilanz der Glykolyse und des Zitronensäure-Zyklus: Atmung: Vereinigung von H mit O2 dabei Energiezerlegung, aslo schrittweiser Vorgang, damit nicht Knallgasartige Reaktion Gesamtprozess des Glucose-Abbaus in der Atmung: Sinn der Atmung: Energiegewinnung aus Glucose 50. In welcher Form nimmt die Pflanze Stickstoff auf? (NO3, NH4+) Nitrationen (NO3-) und Ammoniumionen (NH4) in Wasser gelöst (höhere Pflanzen) In anorganischen Verbindungen: Vollparasiten, Saprophyten N ist Baustein von Eiweißen, Fermenten, Chlorophyll... 51. Von welchen Organismen wird elementarer Stickstoff fixiert? Welches Enzym spielt dabei eine Rolle? Symbiosen von Cyanobakterien mit Pilzen, Lebermoosen, Wasserfarnen Symbiosen von Actinomyceten (Bakteriengruppe) und Gagelstrauch, Silberwurz, Sanddorn und Erlen einige Blaualgen Bacillus azotobacter: im Boden (autotroph) Knöllchenbakterien: in Wurzelknöllchen von Leguminosen Nitrogenase 52. Was versteht man unter Nitratreduktion? Was machen in diesem Zusammenhang die Nitrat- und was die Nitritbakterien? beim Gesamtprozess der Nitratreduktion werden 8 Elektronen übertragen er gliedert sich in zwei Teilschritte, die NO2- und NO2- Reduktion, im Cytoplasma bzw. den Plastiden Nitrat-Reduktion wird durch NO2- und NO3- induziert und durch NH4+ reprimiert Cytoplasma: NO3- Reduktion Chloroplasten: NO2- Reduktion Denitrifikation: NO3- NH3 N2 (Bakterien) Nitrifikation: Nitritbakterien: Ammoniak salpetrige Säure NH3 HNO2 (Oxidation) Nitratbakterien: salpetrige Säure Salpetersäure HNO2 HNO3- 53. Wozu benötigt eine Pflanze Schwefel? Wie wird er aufgenommen und wie in die organischen Verbindungen eingebaut? Zum Aufbau schwefelhaltigen Eiweißes und Vitamin B1 (wichtiges Ferment) Aufnahme: als Sulfationen (SO4 2-) mit dem Wasser aus dem Boden Einbau: reduziert zu S2- (Photosynthese / Dissimilation) Einbau in schwefelhaltige Eiweiße Zersetzung der Eiweiße nach dem Tod zu H2S (durch Bakterien) 54. Kennen sie pflanzliche Parasiten? Was nehmen sie von ihren Wirtspflanzen? Vollparasiten: Wasser, Nährsalze, Assimilate Diphteriebakterien Kleeseide Schuppenwurz Mehltau, Rost, Brand = Pilze Halbparasiten: Wasser und Nährsalze, betreiben Photosynthese selbst Mistel Wachtelweizen Augentrost 55. Was ist ein Sklerenchym, was ein Kollenchym? Welche Funktionen haben diese Gewebe in der Pflanze? Was unterscheidet sie voneinander? Kollenchym: Lebendes, wachstumsfähiges Festigungsgewebe Stoffaustausch zwischen Zellen Meist ohne Interzellularräume Langgestreckte Zellen Zelluloseverstärkung Kantenkollenchym Plattenkollenchym Sklerenchym: Totes Festigungsgewebe Meist ohne Interzellularräume Isodiametrische oder langgestreckte Zellen Zellulose- und Lignin(Holz)verstärkung Sklerenchymzellen (Steinzellen) – Druck Sklerenchymfasern (Bastfasern) – Zug und Biegung 56. Erklären sie den Aufbau einer Makrofibrille! ca. 100 Kettenmoleküle der Cellulose lagern sich parallel zu einem Micellarstrang zusammen (Durchmesser 67nm) ungefähr 20 Micellarstänge lagern sich zu einer Mikrofibrille zusammen, die dabei zwischen den Micellarsträngen ausgesparten Zwickel heißen Intermicellarräume Mikrofibrillen lagern sich zu Makrofibrillen zusammen, die einen Durchmesser von ca. 400nm haben; dazwischen wieder Zwischenräume, die interfibrillären Räume 57. Nennen sie verschiedene Abschlussgewebe bei Pflanzen! Primäre Abschlussgewebe: Oberhaut (Epidermis): prim., im typ. Fall einschichtiges Abschlussgewebe einerseits schützen die Zellen vor Beschädigungen und Infektionen. bes. aber vor Wasserverlust durch Verdunstung (oft auch Wachs darauf) bestimmte Epidermisbildungen sorgen für lebenswichtigen Stoffaustausch mit der Umwelt: Wurzelhaare Spaltöffnungen (Stomata) Sek. und tertiäres Abschlussgewebe: Wird durch Dickenwachstum eines Sprosses die Epidermis zerstört, treten sekundäre und tertiäre Abschlussgewebe an ihre Stelle Kork: interzellularenlos aneinanderstoßende Zellen verkorken können bis über 10cm dick werden Borke: an älteren Stämmen und Wurzeln als noch wirksameres Abschlussgewebe geschichteter Bau 58. Stoffwechsel (teilweise nur Ergänzung zu oben) 1. Glykolyse 2 Schritte: Umformung der Glucose und Spaltung des C6-Skeletts in zwei C3-Bruchstücke und zweitens die Oxidation dieser Bruchstücke zur Brenztraubensäure, verbunden mit der Gewinnung von ATP kann sowohl aerob als auch anaerob ablaufen 1.Schritt: Phosphatgruppe wird unter Verbrauch von ATP auf Hexose-Molekül übertragen Fructose-1,6-biphosphat entsteht, also eine Hexose, die an beiden Molekülenden eine Phosphatgruppe trägt in dieser Form Spaltung in zwei weitgehend symmetrische phosphorylierte C3-Moleküle möglich die bei der Spaltung entstandenen C-Verbindungen können durch Triose-Isomerase ineinander überführt werden das C3-Bruchstück, das im nächsten Schritt verwendet werden kann, liegt nur zu 4% vor kann durch Umwandlung ständig „nachgefüllt“ werden 2. Schritt: bis jetzt noch kein ATP gewonnen, nur hineingesteckt! komplexer Schritt, in dessen Verlauf dem C3-Molekül Wasserstoff entzogen und auf NAD+ übertragen wird es entsteht NADH + H+ Substratkettenphosphorylierung: ATP-Bildung durch Übertragung eines Phosphat-Restes vom Molekül auf ADP es entstehen 2 ATP, die im 1. Schritt in Reaktion gesteckt wurde Schließlich eigentlicher ATP-Gewinn durch Umwandlung in Brenztraubensäure und ATP 2. Gärung man bezeichnet eine Glykolyse mit anschließender Reduktion der Brenztraubensäure durch das bei der Glykolyse gebildete NADH + H+ als Gärung dabei erfolgt kein zusätzlicher Energiegewinn Anaerobe Atmung: nicht oxydativer Abbau von organischen Verbindungen, wobei Energie frei wird Unvollständiger Abbau der Glucose (vollständiger: Atmung) Aufspaltung des Traubenzuckers mit O2-Umlagerung endotherme + exotherme Verbindung + Energie Bakterien und Pilze Alkoholische Gärung (Hefepilze): z.B. Weinherstellung, Bier Milchsäuregärung (Milchsäurebakterien): z.B. Sauerkraut, Gurken (Konservierung) Buttersäuregärung (Bakterien): Kohlenhydrate Buttersäure und CO2 Zellulosegärung (Zellulosebakterien): Zellulose einfache Zucker + CO2 z.B. Darmflora Essigsäuregärung (Essigsäurebakterien): z.B. Essigherstellung 3. oxydative Decarboxylierung Aufnahme des Pyruvats aus dem Cystosol in die Matrix der Mitochondrien durch Pyruvat-Carrier bei Gegenwart von Sauerstoff kann Pyruvat dehydriert und zugleich decarboxyliert werden: CO2 wird abgegeben (Decarboxylierung), der abgespaltene Wasserstoff von NAD+ übernommen (oxidativer Schritt) und der oxydierte C2-Körper, der Acetylrest, mit dem Coenzym A zum energiereichen Acetyl-CoA („aktivierte Essigsäure“) verbunden Acetyl-CoA dient vor allem als Schlüsselsubstanz sowohl bei dem Endabbau des C-Gerüstes im Citratzyklus als auch bei Biosynthesen 4. Citratzyklus gemeinsame Endstrecke für den Stoffwechsel aller Gruppen der Nahrungsstoffe, bei dem der in das Citratmolekül eingegangene Acetylrest aus dem Acetyl-CoA unter wiederholter Dehydrierung und Decarboxylierung vollständig abgebaut wird 4 Stufen: Kondensation einer C2-Verbindung (Acetylrest) mit einer C4-Verbindung, dem Oxalacetat, unter Abspaltung von Wasser zu einem C6-Körper Der Übergang von C6 zu C5 unter Abgabe von CO2 und Wasserstoff Erneute Dehydrierung und Decarboxylierung in komplizierter Reaktionskette bildet eine C4Verbindung Umwandlungen auf dem C4-Niveau und Regeneration des Oxalacetats Insgesamt entstehen aus jedem Acetylrest 2CO2 aus ganzem Glucosemolekül 6 CO2, deren Sauerstoff dem Wasser entstammt Gesamtbilanz der Glykolyse und des Citratzyklus: Energieausbeute im Citratzyklus ist relativ gering, da die Hauptmenge der Energie bei der Atmung nicht durch „Verbrennung“ des C zu CO2 gewonnen wird, sondern in der Atmungskette Citratzyklus läuft nur in Verbindung mit Atmung ab 5. Atmung entscheidende energieliefernde Reaktion des Stoffwechsels ist die Wasserbildung, bei der molekularer Sauerstoff mit Wasserstoff reagiert 1. NAD+ -Katalyse: Das in den Mitochondrien selbst reduzierte NADH dient als Sammelbecken für den Wasserstoff der Atmungskette (das von de Glykolyse wäre zwar auch möglich, ist es aber meist nicht) 2. Flavin-Katalyse: Flavinhaltige Enzyme oxydieren das NADH wieder, indem sie den Wasserstoff übernehmen und dabei zu FADH2 werden 3. Chinon-Katalyse: Chinone können allgemein leicht unter Umwandlung in Hydrochinon Wasserstoff aufnehmen Wahrscheinlich schließt sich ein solches Hydrochinon-Chinon-System in der Atmungskette an ein FlavinSystem an mit dem Chinon-System endet der Transport der H-Atome, da sie sich als H+ -Ionen vom Hydrochinon ablösen freiwerdende Elektronen werden von Cytochrom c übernommen 4. Hämin-Katalyse (Cytochrome): Hämin-System ist an zahlreichen katalyt. Funktionen beteiligt Cytochrom c kann nur Elektronen übertragen, nicht aber selbst mit O2 reagieren Cytochrom b ungewiss Cytochrom a eigentliches „Atmungsferment“; als letztes Glied der Atmungskette (Endoxylase) reagiert es mit dem Atmungssauerstoff: O2 wird mit Elektronen beladen und zu O2- -Ionen umgewandelt, die sich sofort mit den Wasserstoffionen zu Wasser verbinden Atmungskettenphosphorylierung: Bedeutung der Atmungskette mit ihren einzelnen Oxidationsstufen liegt darin, dass hier jeweils die freie Energie der Oxidation als chem. Energie abgefangen und in der ATP gespeichert wird Pro Mol gebildeten Wassers werden 52kcal frei, aber nur etwa 21kcal werden zur Bildung von 3 Mol ATP verwendet 6. Photosynthese Gleichung: 4. Zyklische Phosphorylierung: Synthese von ATP aus ADP und anorg. Phosphat während des durch die Lichtreaktion getriebenen Elektronenkreislaufes: Durch Lichtabsorpion des Chlorophylls werden Elektroden angeregt, d.h. auf ein höheres Energieniveau angehoben, und auf ein bestimmtes Reduktios-Oxidations-System übertragen, das eisenhaltige Eiweiß Ferredoxin von hier kann Elektronenpaar über eine Kette von Redox-Katalysatoren (Plastochinon, Cytochrom f) zum Chlorophyll zurückkehren und dabei die Energie für die Phosphorylierung der ADP liefern: ADP + Phosphat + h ATP Außer diesem zyklischen Elektronentransport gibt es noch einen nichtzyklischen: 5. Photolyse des Wassers lichtbedingte Spaltung des Wassers unter Bildung von O2 und reduziertem NADPH und H+ Statt wieder zum Chlorophyll zurückzukehren können die angeregten Elektronen vom reduzierten Ferredoxin auch auf das NADP+ übergehen, das unter gleichzeitiger Aufnahme von zwei H+ in seine reduzierte Form verwandelt wird und somit als H-Überträger für die weitere, eigentliche Assimilation, verfügbar ist 6. CO2-Bindung und Reduktion chemische Fixierung des atmosphärischen CO2 an einen Akzeptor und seine Umwandlung zu Kohlenhydrat in lichtunabhängiger Dunkelreaktion wird CO2 katalysiert, fixiert und das labile Primärprodukt in zwei C3Körper, die Photoclycerinsäure, gespalten diese wird durch ATP phosphoryliert erstes faßbares Photosyntheseprodukt entsteht Triose-3-Phosphat Kohlenstoff des energiearmen CO2 ist auf die Stufe des Kohlenhydrats reduziert und in energiereiche Bindung gebracht zwei Moleküle Triose-3-phosphat werden in einen C6-Körper (Hexose) unter Freisetzung der Phosphorstärke umgewandelt und zum Aufbau von Rohrzucker, Stärke, Zellulose oder anderen Kohlenhydraten verwandt Wörterbuch: Rhizoid: wurzelähnliche Gebilde bei Thallophyten, die nur der Verankerung, nicht aber der Stoffaufnahme dienen Kalyptra: Wurzelhaube an der Spitze der Wurzel (Schutz des Vegetationspunktes) Vegetationspunkt: Bildungszentrum der Wurzel Kambium: einschichtiges Meristem, das nach beiden Seiten hin Tochterzellen abgliedert Xylem: tote Gebilde zum Wasser- und Nährstofftrasport, bestehend aus Tracheiden, Tracheen, Holzfasern und Holzparenchymzellen Phloem: bestehen aus Siebzellen und Siebröhren mit Geleitzellen, Phloem-Parenchymzellen und PhoemFasern lebendig, leiten Assimilate Angiospermen: Bedecktsamer Gymnospermen: Nacktsamer
