Fragenkatalog Hartmann fragt auch mal ein paar Dinge aus dem Grundpraktikum. 1.) Warum ist grün die Farbe der Biologie? Pflanzen betreiben Photosynthese und nutzen dafür das Licht. Das Licht wird von Pigmenten absorbiert, sogenannte Chlorophylle, die im Blau- und Rotbereich absorbieren und demnach Grün reflektieren. Deshalb sind die meiste Pflanzen grün. Wie ist Chlorophyll aufgebaut? Chlorophylle sind Porphyrinsysteme, die aus einem Tetrapyrrolring mit einem Magnesium als Zentralion bestehen, dazu kommt ein Phytolrest und eine Seitengruppe, die bei Chlorphyll a eine Methylgruppe und bei Chlorophyll b eine Aldehydgruppe ist. Chlorophyll a und b unterscheiden sich also aufgrund verschiedener Seitengruppen. Wie sieht ein bifaciales Laubblatt aus? Bei einem bifacialen Laubblatt sind Ober- und Unterseite verschieden gestaltet. So sind zum Beispiel auf der Unterseite die Stomata angeordnet, auf der Oberseite dagegen nicht. Wie sehen Sonnen- und Schattenblätter aus? Sonnenblätter sind kleinflächig, dick und haben ein umfangreiches Palisadenparenchym. Schattenblätter haben ein nur einschichtiges Palisadenparenchym, sie sind grossflächig und dünn. Sie haben mehr Thylakoide in ihren Chloroplasten und daher auch mehr Antennenpigmente, Ihr Lichtkompensationpunkt liegt deutlich unter dem eines Sonnenblattes. Woran erkennt man ein Schwimmblatt? Hat grosse Interzellularen, die mit Gasen gefüllt sind und Auftriebsfunktion erfüllen. Wie sind Blätter an trockene Standorte angepasst? Die Stomata können in der Epidermis versenkt sein (hypostomatisch). Die Epidermis kann mehrschichtig ausgebildetet sein mit einer dicken Cuticula. Blätter können total reduziert sein, wie z.B.bei Sukkulenten, wo sie zu Dornen umgewandelt sind. Bei Ihnen übernimmt der Sproß die Funktion der Photosynthese. Sinn ist vor allem, die Oberfläche und damit die Verdunstungsfläche zu reduzieren. Eine spezielle Stoffwechselanpassung ist der CAM-Mechanismus. Erläutern Sie kurz den CAM-Mechanismus? CAM bedeutet Crassulaceen- Acid-Metabolism/Crassulaceen- Säure- Mechanismus. Die CO2 Fixierung und dessen Umwandlung sind dabei zeitlich getrennt. Nachts öffnet die Pflanze ihre Stomata und nimmt CO2 auf und fixiert es im Chloroplasten mittels Phophoenolpyruvatcarboxylase an PEP. Das CO2 wird als Malat in die Vakuole transportiert und dort gespeichert. Malat ist die Äpfelsäure. Es kommt daher über Nacht zu einer Ansäuerung in der Pflanze, das bedeutet der ph-Wert sinkt. Am Tag wird Malat in die Chloroplasten zurücktransportiert und zu Pyruvat und CO2 abgebaut. Das CO2 kann nun in den Calvinzyklus eintreten und zu Kohlenhydrat umgebaut werden. Pyruvat wird zum Aktzeptor PEP regeneriert. Warum macht es Sinn nachts Malat einzulagern beim CAM-Mechanismus? Weil die Stomata am Tage geschlossen bleiben können und somit die Transpiration eingeschränkt ist. (?) ..muss irgendwas mit Osmose zu tun haben Was ist der Unterschied von C3 und C4 Pflanzen? Die Namen stammen von den Körpern, die chemisch gesehen nach der ersten CO2 Fixierung enstehen. Die Fixierung läuft unterschiedlich ab, deshalb haben C3 und C4 Pflanzen eine unterschiedliche Anatomie in ihren Blätter. Während bei C3-Pflanzen die Reaktionen der Fotosynthese gekoppelt in den Zellen des Palisadenparenchyms ablaufen, sind bei C4Pflanzen die Reaktionen räumlich getrennt. Dazu haben sie neben den Mesophyllzellen Leitbündelscheidzellen ausgebildet, die die Leitbündel umgeben. Die Lichtreaktion und die erste CO2 Fixierung findet in den Mesophyllzellen statt, der Kohlenhydrataufbau dagegen in den Leitbündelscheidzellen. Was ist der Chloroplastendimporphismus? Bei den C4 Pflanzen gibt es aufgrund der räumlichen Reaktionstrennungen der Fotosynthese in Mesophyll- und Leitbündelscheidzellen auch verschiedene Chlorplasten in diesen. Mesophyllchloroplasten haben vorwiegen Granathylakoide, an denen die Lichtreaktion stattfindet um Energie- und Reduktionsäquivalente zu liefern. Leitbündelscheidzellen dagegen haben Chloroplasten mit vorwiegend Stromathylakoiden, die nur noch ATP als Energie liefern müssen. Fassen Sie die Besonderheiten der C4 Pflanzen zusammen. 1)Es kommt zu einer doppelten CO2 Fixierung über PEP und RubisCO, die räumlich getrennt in den Mesophyll- und Leitbündelscheidzellen abläuft. 2)C4 Pflanzen machen keine Lichtatmung, da der CO2 Partialdruck aufgrund der CO2Falle stehts ausreichend ist. 3) Deshalb können die Pflanzen bestens an semiariden, heißen Standorten mit viel Licht existieren. 4) Sie haben nur einen kurzen Entwicklungszyklus mit überdauernden Samen. Mit steigender Lichtintensität steigt auch die Fotosyntheseleistung. Daher sind sie Hochleistungspflanzen. Was ist die CO2Falle? Das ist der CO2 Konzentrierungsmechanismus in den Leitbündelscheidzellen der C4 Pflanzen. Die Innenseite der Zellwand, die an die Mesophyllzellen grenzt ist cutinisiert und kann daher keine Gase wieder entlassen. CO2 wird gesammelt. Nennen sie typische Verteter der CAM, C3 und C4 Pflanzen. C3: Spinat, Tabak (Nicotiana tabacum), Erbse (Pisum sativum) C4: Mais (Zea mays), Zuckerrohr (Saccharum officinarum), Zyperngras CAM: Kakteen, Agave Unterschied Mono-/ Dicotyledone? Einkeimblättrige haben nur ein Keimblatt, sprossbürtige allhorize Wurzeln, paralleladrige Blätter. Sie haben eine ataktostele Sprossachse mit den Leitbündeln über die ganze Sprossachse verteilt. Sie machen bis auf wenige Ausnahmen nur primäres Dickenwachstum. Ihre Blüten sind meist 3 zählig Zweikeimblättrige Pflanzen haben 2 Keimblätter, die meist als Nährstoffspeicher ausgebildet sind. Sie haben eine homorhize Wurzel, also eine Hauptwurzel mit Nebenwurzeln, netzartige Nervur der Blätter und eine eustele Sprossachse, das bedeutet die Leitbündel sind ringförmig angeordnet. Ihre Blüten sind 4 bis mehrzählig. Was ist primäres und sekundäres Dickenwachstum? Ein Dickenwachstum ist das horizontale Wachstum der Sprossachse einer Pflanze. Beim primären Dickenwachtum werden Zellen im apikalen Meristem des jungen Sprosse gebildet. Beim sekundären Dickenwachstum sondert ein Kambium, dass sich zwischen Xylem und Phloem befindet, nach beiden Seiten Zellen ab, die in die Breite wachsen. Nach innen Holzelement und nach aussen Bastelemente. Das sekundäre Dickenwachstum läuft nach jeder Vegetationsperiode erneut ab. Was ist diesbezüglich mit dem Drachenbaum und der Palme? Palmengewächse und der Drachenbaum gehören zu den Monocotyledonen, die eigentlich kein sekundäres Dickenwachstum machen. Palmen wachsen daher von Beginn an mit ihrer endgültigen Dicke. Ausnahmen wie der Drachenbaum haben sekundär wieder ein Kambium ausgebildet, was allerdings ausserhalb der Leitelemente liegt. Sie machen daher ein anormales sekundäres Dickenwachstum. Was ist Früh- und Spätholz? Frühholz ist die Anlage weitlumiger Holzzellen im Frühjahr, die vor allem dem schnellen Wassertransport durch die Pflanze dienen. Im Herbst werden die Zellen kleinlumiger und fester, das demnach das Spätholz bildet. Wozu dienen Markstrahlen und Harzkanäle? Markstrahlen dienen der radialen Versorgung des Sprosses mit Wasser und Mineralien. Harzkanäle führen Harze bei den Nadelbäumen, die dem Wundverschluss bei mechanischen Verletzungen dienen. Wie kommen die Jahresringe zustande? Die Jahresringe kommen durch die Anlage von Früh- und Spätholz in jeder Vegetationsperiode einer mehrjährigen Pflanze und besonders eines Baumes zustande. Spätholz ist dunkler als Frühholz und daher sind die Ringe deutlich zu erkennen. Warum werden Moose nicht größer? Da bei den Moosen die geschlechtliche Fortplanzung immer noch auf Wasser angewiesen ist und sich die Gametangien auf dem Gametophyten befinden, konnten sie keine grosswüchsigen Formen mehr ausbilden, da dabei die Gametenübertragung durch Wasser nicht mehr gewährleistet wäre. Wie erfolgt Wasser- und Nährstofftransport? Wasser wird durch die Wurzel aufgenommen mittels Transpirationssog aufgenommen. Der Ferntransport erfolgt faszikulär über das Xylem der Leitbündel von der Wurzel zur Spitze. Der Nahtransport erfolgt in den Kapillaren der Zellwände. Nährstoffe werden in beide Richtungen transportiert, jedoch zu einem Zeitpunkt jeweils nur in eine Richtung. Der Transport erfolgt apo- oder symplastisch. (?beide richtungen?aber phloem nur in eine?) Das Phloem transportiert aktiv die Nährstoffe von den Blättern in Richtung Wurzel. Dabei werden die Transportmetabolite ins Phloem eingeschleust, dessen osmotischer Druck dadurch steigt und H2O passiv nachströmt. Wie erfolgt der Transport ohne Blätter? Wurzeldruck Grosses?, ich vermute es gibt keinen bzw. minimalen Transport, deshalb auch um winter nicht soviel giessen, da sonst wurzeln verschimmeln. Gibt es Pflanzen ohne Wurzeln? Moose haben nur Rhizoide, bei höheren Pflanzen die Epiphyten oder parasitische Pflanzen. Was ist der Lotuseffekt? Meint geringe Benetzbarkeit und die hohe Selbstreinigungsfähigkeit von Oberflächen wie z.B. bei der Lotusblume. Sie kommt durch eine Mikronoppenoberflächenstruktur zustande, an denen weder Wassertropfen noch Schmutzpartikel hängen bleiben. Der Lotuseffekt dient zum Schutz vor Keimen, Krankheitserregern oder Besiedlung von Parasiten. Was sind Nastien und Tropismen? Nastien sind durch einen Reiz ausgelöste Bewegungen, die unabhängig von dessen Richtung aber durch die Anatomie der Pflanzen festgelegt sind. Beispiel sind Stomatabewegungen. Tropismen sind ebenfalls durch einen Reiz ausgelöste Bewegungen, die durch dessen Richtung festgelegt sind. Ein Beispiel ist das Sprosswachstum in Richtung des Lichts. Wie kommen Bewegungen zustande? Es gibt Quellungs-, Kohäsions-, Turgor-, Schleuder- und Explosions- und Wachstumsbewegungen. Chloroplasten in Schwach-/Starklichtstellung? (meist wird ein Bild gezeigt) Die Bewegung der Chloroplasten erfolgt über Plasmaströmungen mittels des Actin-MyosinSystems (Mikrofibrillen des Cytoskeletts). Dabei werden bei geringer Lichteinwirkung die Chloroplasten in eine Stellung der optimalen Lichtnutzung gebracht, die Schwachlichtstellung. Bei hoher Lichtintensität werden sie in die ,,Kantenstellung“(Starklichtstellung) gebracht um eine Schädigung durch z.B. Hitze zu verhindern. Wie ernähren sich Pflanzen? Autotroph über Fotosynthese, parasitisch z.B. Mistel (Epiphyten), symbiotischt (Mykhorriza) oder heterotroph über Carnivorie. Woran erkennt man parasitische Pflanzen? Sie sind nicht grün, haben keine Chloroplasten, da sie keine Fotosynthese betreiben. Woran erkennt eine Pflanze, dass Herbst (Frühling) ist? Die Temperatur sinkt, worauf die Enzyme mit einer Verringerung der Stoffwechselrate reagieren. Es ist weniger Licht da und die Fotosyntheserate sinkt, da nicht genügend Energie vorhanden ist. (?) Was passiert wenn eine Pflanze im Dunkeln wächst? Die Pflanze wird etioliert bzw. vergeilt, da Wachstum im Dunkeln im Normalfall nur unter der Erde abläuft. Sie macht ein starkes Internodienwachstum um die Erdoberfläche zu erreichen. Das Flächenwachstum der Blätter ist für Energieeinsparungen reduziert. Die Pflanze ist bleich aufgrund fehlender Fotosynthese. Festigungs- und Leitelemente sind nur schwach ausgebildet, da keine Nährstoffe über Fotosynthese gebildet werden, die zu transportieren wären. Der Keimspross krümmt sich, damit das Apikalmeristem beim Durchbruch durch die Erde nicht zerstört wird. Die Pigmentsynthese unterbleibt, da keine Notwendigkeit, weil kein Licht vorhanden ist. Welchen Einfluss hat Licht bei der Keimung? Licht löst bei Lichtkeimer wie z.B, Lactuca sativa (Kopfsalat) die Keimung aus. Als Sensorpigment dient das Phytochromsystem. Bei Lichtzufur wird Phytochrom A aktiviert…..(?) Bei welcher Temperatur wachsen Pflanzen am Besten? C3 = 20- 25 C°, C4= 40- 60 C° Wie liegt Stickstoff im Boden vor? 95% liegt im Boden organisch gebunden in abgestorbener Pflanzenmasse, humusstoffen oder Kleinstlebewesen vor. Die anderen 5 % liegen organisch als Ammonium, Nitrit oder Nitrat vor. Welche Möglichkeiten der Stickstofffixierung gibt es? Es gibt Pflanzenzellen mit Carriermechanismen, die Nitrat direkt in die Zelle schleusen. Ansonsten müssen Pflanzen mittels Mykhorriza oder Bakterien Stickstoff in der Wurzel fixieren. Welche vegetativen Fortpflanzungsformen nutzt der Gärtner? Blastochorie, oberirdische Ausläuferbildung bei Fragaria ananassa (Erdbeere), unterirdische wie Sprossknollen bei Solanum tuberosum (Kartoffel). Pfropfung, Absenker, Achselbulbillen, Ableger (Adventivpflanzen) und Anlegen von Gewebekulturen. Worin besteht der Sinn für die Züchtung in der vegetativen Fortpflanzung? Bei der geschlechtlichen Fortpflanzung kommt es unter Umständen zu Neubildungen von Merkmalsausprägungen. Bei Kulturpflanzen möchte man die einmal gezüchteten Eigenschaften möglichst erhalten, was bei der vegetativen Fortpflanzung gesichert ist. Paradebeispiel Züchtung von Orchideensorten. Oft wird ein Tumor gezeigt, der ist meist Agrobacterium! Agrobacterium tumefaciesn ist ein pflanzenpathogenes Bodenbakterium, das sind der Lage ist seine DNA in die einer zweikeimblättrigen Pflanze einzubauen. Es gelangt über Verletzungen in die Pflanze und veranlasst diese Opine zu produzieren, die den Bakterien als Nahrung dienen, für die Pflanze aber nutzlos sind. Wie sieht ein Tiplasmid aus? Ringmolekül aus DNA (Desoyribonucleinsäure), Basen über Wasserstoffbrücken verbunden und einem Phosphorrest. TIplasmid= tumor inducing plasmid Warum können Monokotyledone nicht infiziert werden? (?)eine Frage die ich mir die ganze Zeit stelle Was ist die Mohrrübe? Ein Speicherorgan das aus zwei Geweben, dem Hypokotyl und der Wurzel entstanden ist. Dem sekundären Dickenwachtum nach ist Daucus carota eine Bastrübe. Was ist die Kartoffel? Solanum tuberosum legt unterirdische Sprossknollen an, die aus einem Gewebe entstanden sind. Am ende von Stolonen (Ausläufer) Wie alt sind Kulturpflanzen? Beispiel Triticum aestivum/ Weizen ist 8000 Jahre alt. Nennen Sie eine junge Kulturpflanze! Soll wohl ne Rübe sein??? Was gibt es noch für Nutzpflanzen? Soja Glycine max.; Zuckerrübe Beta vulgaris; Zuckerrohr Saccharum officinarum; Gerste Hordeum vulgarum; Tomate Solanum lycopersicum etc. etc…. Nennen sie eine Familie mit ursprünglichen Blütenmerkmalen. Ranunculaceae, schon in der Kreide vor 140 Millionen Jahren entstanden. Wo ist bei einem Gras die männliche und die weibliche Blüte? Meist zwittrige Blüten, da Anemophilie. Stehen in Ähren oder Rispen. Was für Zucker kommen in einer Pflanze vor? Monosaccharide: Fructose, alfa-Glucose und ß-Glucose Disaccharide: Maltose Cellobiose Polysaccharide: Saccharose Amylose u. Amylopektin Cellulose Glucose/ Traubenzucker, Fructose/ Fruchtzucker, Saccharose/Transportform innerhalb der Pflanze Wie ist Glucose aufgebaut? Monosaccharid, C6H12O6, 6 C-Atome = Hexose , Ringmolekül (!) Warum wird Glucose in Form von Stärke gespeichert? Stärke ist osmotisch inaktiv. Läst sich in Amyloplasten gut speichern. Stärke ist Gemisch aus Amylase 20-30% und Amylopektin 70-80%. Amylopektin hat neben alfa-1->4 auch alfa-1>6- glykosidische Bindungen. Wird durch alfa- und Beta-Amylase abgebaut in Glucose. Die alfa 1-6 bindungen können allerdings nur vom sog. R-Enzym gespalten werden. Wie gewinnt eine Pflanze Energie? Einfach gesagt: Durch Photosynthese (vor allem zyklische Photophosphorylierung) oder durch den Abbau der Glucose, bei dem, die über Glykolyse -> oxidative Decarboxylierung -> Citrat-Zyklus freiwerdenden Protonen NAD reduzieren zu NADH+H. Die Oxidation des NADH+H in NAD wird dann an der inneren Mitochondrienmembran zum Aufbau eines Protonengradienten genutzt, welcher von der ATP-Synthase zum Aufbau von ATP genutzt wird. Anders gesagt: Photosynthese: ATP und NADH+H , diese Energie wird zumeist in Glucose (auch Proteine und Fette) gespeichert Atmung: bei der Dissimilation unter Sauerstoff (ohne Sauerstoff = Gärung), d.h. Oxidation der Glucose in CO2 und H2O) wird die Energie wieder frei. Der Abbau zu CO2 und H2O (Dissimilation - ist eine Oxidation) erfolgt meist (Ausnahme ist der oxidative Pentosephospatzyklus – ähnlich dem umgekehrten Calvinzyklus, der auch als reduktiver Pentosephosphatzyklus bezeichnet wird) Stufenweise über: Glykolyse: (Glucose in Pyruvat) Bilanz 2 ATP pro Glucose und 2 NADH+H Oxidative Decarboxylierung des Pyruvats: (Pyruvat in Acetyl-Rest, der (Acetyl – CoA) am Coenzym A gebunden ist. 1 NADH+H pro Pyruvat (2 pro Glucose) Citratzklus: Acetylrest von CoA in Citratzyklus abgegeben, wo der C2 Körper (Acetylrest), den Kohlenstoff in Form von CO2 freisetzt und den Wasserstoff als Protonen (H) an NADH+H abgibt. Es entstehen pro Acetylrest 3 NADH+H und 1 FADH2 (pro Glucose also 8 Reduktionäquivalente). Es entsteht nur ein GTP Die Reduktionsäquivalente aus Glukolyse (2) und Ox. Decar. (2) und Citratz. (8) geben ihre H in der Endoxidation an der Mito-Membran wieder ab. Aus dem Protonengradienten erfolgt hier durch die ATP-Syntase Aufbau von ATP 1 NADH+H erzeugt indirekt 3 ATP Welchen Zweck erfüllt der Citratzyklus? Aufbau von Reduktionsäquivalenten zur Energiegewinnung. Synthese von Stoffen aus Zwischenprodukten: z.B. Aminosären: Oxalessigsäure -> Asparaginsäure 2-oxoglutarsäure -> Glutaminsäure Brenztraubensäure-> Alanin Wo findet die Atmungskette statt bzw. wo ist sie Lokalisiert? Glykolyse im Cytosol , Oxidative Decarboxylierung, Citratzklus und Endoxidation in Mitos Wie kann man den Aufbau eines Protonengradienten erklären? Komische Frage: würd ich auf jeden Fall mit einem Beispiel (Photophosphorylierung an Thylakoidmembran oder Atmungskette in Mitos) erklären: Allgemein ist: Elektronentransportkette über Proteinkomplexe (Redoxsysteme) liefert die Energie für den Protonentransport und baut so den Gradienten auf. Nennen Sie verschiedene Atmungen, die die Pflanze macht? - Mitochodrienmembran Photorespiration Cyanid- resistente Atmung bei allen Pflanzen (legt eisen lahm an Mitomembran) Fettatmung Proteinatmung Wie wirkt Phytochrom? Es wirkt auf die Fotosynthese, Photomorphogenese von Keimlingen und induziert Chlorophyllbildung aus Protochlorophyll. Wie sieht das Molekül aus? Phytochrome sind Chromoproteine aus Phytochromobilin, chemisch gesehen einem offenkettigem Tetrapyrrolsystem, das in zwei Konformationen in der Zelle vorliegt, einer aktiven und einer inaktiven Form. Reagieren Pflanzen unterschiedlich auf Phytochrom? An welche verschiedenen Proteine ist Phytochrom gebunden? - A im Embryo - D in Blättern Was sind Speicherstoffe einer Pflanze und wo werden sie gespeichert? Proteine in Proteinbodies, Stärke in den Amyloplasten, Fette in den Oleosomen. (?) Welche Inhaltstoffe besitzt eine Pflanze und welche sind für den Menschen nützlich? - ätherische Öle Koffein, Nicotin(Achtung! Wird in der Wurzel gebildet!) (sekundäre Pflanzenstoffe) Gerbstoffe, Wachse, Farbstoffe Was sind Phytohormone und welchen Unterschied zu tierischen Hormonen kennen Sie? Besonderheit RubisCo? Ist chemisch gesehen eine Pentose. Rubisco macht 50% de Enzyme im Chloroplasten aus und stellt damit die Hauptnahrungsquelle für Mensch und Tier da. Sie ist für die 1. Reaktion im Calvinzyklus verantwortlich. Sie besteht aus 8 grossen (LS=large subunits) und 8 kleinen (SS=small subunits) Untereinheiten. Die kleinen Untereinheiten sind im Kern codiert und werden in den Chloroplasten transportiert. Die grossen dagegen werden im Plastom selbst codiert. Wie ist ein Same aufgebaut? Ein Same ist ein Verbreitungs- und Überdauerungsorgan. Er besteht aus Testa, dem triploiden Endosperm und dem Embryo. Was macht der Embryo aus dem Endosperm?= Was passiert bei der Keimung? Proteine werden durch Proteasen zu Aminosäuren zerlegt, aus denen wiederum die notwendigen Enzyme aufgebaut werden. Fette aus den Oleosomen werden durch ß-Oxidation zu AcetylCoA und Reduktionsäquivalenten abgebaut. Diese dienen dem Aufbau von Cellulose. Stärke in den Amyloplasten werden durch Amylasen zu Glucose und Fructose aufgespalten und tragen ebenfalls zum Celluloseaufbau bei. Warum gibt es carnivore Pflanzen? Sie leben in nährstoffarmen, sauren Böden wir z.B. Mooren und müssen Stickstoff und andere Nährstoffe deshalb anders aufnehmen. Fragen nach Früchten Achtung!! Richtig ist: Erdbeere = Sammelnussfrucht, entsteht aus dem Blütengrund Apfel=Scheinfrucht, Fruchtfleisch(Endosperm) entseht aus der Blütenachse Himbeere= Sammelsteinfrucht Orange=Steinfrucht (auch wenn ich nicht begreife wieso!) Walnuß= Steinfrucht Kokos= Steinfrucht, Exokarp ist die grüne Aussenschale, Mesokarp die Fasern, Endokarp ist die harte Schale, Kokosmilch und Fruchtfleisch ist Endosperm