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Entwicklungsbiologischer Teil
Klaus Dieter Scharf
Tel: 069 – 798 29285
entscheidende Kapitel aus dem Straßburger, die man in neuer Auflage braucht: 35. Auflage,
Kapitel 7 und 8 und Kapitel 9 bis Seite 517
Bücherempfehlungen:
Strassburger 35. Auflage
Heß, Pflanzenphysiologie, 10. Auflage
1. Pflanzliche Hormone:
Wachstum und Entwicklung:
Wachstum = irreversible Substanz – und Volumenzunahme
Differenzierung = qualitative Veränderung von Form und Funktion
Wachstum und Differenzierung sind eng miteinander verbundene Prozesse im gesamten
Lebenszyklus der Pflanze
Wachstumszonen einer dicotylen Pflanze:
Pflanze = offenes System, kann theoretisch unendlich wachsne.
Embryonales Wachstum = Teilungswachstum : Zellteilung, in den Pflanzenknospen
während des Zellteilungszyklus vorwiegend Synthese von: DNA, RNA und Proteinen,
durch Zellteilungszyklus gesteuert:
Mitose (M) -> G1-> G0 (Zellen, die in eine Ruhephase eingehen und sich nicht mehr teilen) > S- Phase (DNA – Synthese)-> G2 Phase
Streckungswachstum: Zunahme des Zellvolumens durch Wassereinstrom und
Zellwandstreckung und Verstärkung der Zellwand -> Zunahme der Biomasse
Differenzierungswachstum: Spezialisierung von Zellen und Geweben, Organbildung
Inadäquate Zellteilung -> Differenzierte Genexpression -> veränderte Proteinmuster ->
Differenzierung, Musterbildung, Spezialisierung -> Gewebe mit spezifischen Funktionen
exogene Wachstumsfaktoren: Faktoren, die von außen auf eine Pflanze einwirken
können als Energielieferant (E), als Signal (S) oder als Faktoren des Stoffwechsels (St)
wirken
Bsp.: Licht(E + S), Wasser(st + S), Nährstoffe(St + S), Temperatur(S), Schwerkraft(S), ind,
Mikroorganismen, Insekten, Verletzungen
endogene Wachstumsfaktoren: Faktoren, die in den Pflanze präsent sind, Automorphose
Phytohormone: = niedermolekulare Substanzen mit physiologischer Wirkung
Signalträger der Zell – Zell . Kommunikation
Bildungs- und Wirkort sind in der Regel verschieden, können aber auch gleich sein
Phytohormonklassen: Auxine, Cytokinine, Gibberlline, Ethylen, Abscisinsäure, Jasmonsäure,
Salicylsäure, Zeatin
in der Wurzel:
Wurzelhaube: schützt das meristematische Gewebe
Meristematische Zone (Teilungszone)
Streckungszone (Zellen verlängern sich um das 10 fache ihrer Länge)
Ausdifferenzierte Zone
Signaltransduktion = zelluläre Signalerkennung, -umwandlung und -weiterleitung
durch Rezeptorproteine an der Außerseite oder innerhalb der Zelle
Signalerkennung durch Membranständige Rezeptoren, Veränderungen der Signalstärke ->
Signaltransduktion (Cytoplasma) -> Veränderung des Kalziumgehalts in der Zelle oder
Veränderungen der Phosphorilierung von Proteinkinasen -> Veränderung der Genepression ->
Antwort
Genexpression:
= Grundlage für die Entwicklung
- es werden nur bestimmte Bereiche der genet. Gesamt Information abgerufen
- Aktivierung von bestimmten Genabschnitten führt zur Bildung von ausgewählten
mRNAs und damit zur Translation der entsprechenden Proteine
Phytohormone
= Niedermolekulare Verbindungen, die in geringen Konzentrationen fördernde oder
hemmende Einflüsse bei Zellen haben
= Signalüberträger für intrazelluläre Kommunikation d. h. Bildungsort und Wirkort sind
räumlich voneinander getrennt
Biosynthese -> Speicherung / Transport -> Signalerkennung -> Signalwandlung (Regulation
von Genexpression, Ionenkanälen und Enzymaktivitäten) -> Inaktivierung / Metabolismus /
Abbau
-
ein Phytohormon kann unterschiedliche Prozesse beeinflussen
ein gegebener Prozess kann von verschiedenen Phytohormonen beeinflusst werden
Methoden zum Nachweis von Phytohormonen:
a.) biologische Assays (Biotests)
- mittels spezifischer Wirkungen an definierten Geweben (z.B.: Streckungswachstum an
Haferkoleoptielen)
- Auslösung definierter Entwicklungsprozesse (z.B. Samenkeimung)
- Normalisierung von Mutanten – Phänotypen
b.) Immunologische Nachweise
- Radio – Immunoassays (RIA)
- Enzym – gekoppelter Immunsorbentassay (ELISA)
Strukturanalyse von Phytohormonen:
- Strukturaufklärung
- Unterscheidung biologisch aktiver vs. inaktiver Formen
a.) Gaschromatographie
b.) Massenspektrometrie
c.) Kernmagnetische Resonanz Analyse
Induktion von Mutanten in Pflanzen:
-
Ionisierende Strahlung
UV – Bestrahlung
Chemische Substanzen
DNA – Insertation (oder so, sorry, die Folie war weg...)
2. Auxine, Cytokinine
3. Brassinosteroide, Gibberellinsäure