Langstreckentransport Flashcards
Xylem?Phloem?
Xylem (Holzteil): Transport von Wasser und anorganischen Salzen durch die Pflanze dient; hat auch Stützfunktionen
◦ Transportrichtung: von den Wurzeln durch und in die Pflanze ↑
• Phloem (Siebteil): Verteilung der von der Pflanze synthetisierten organischen Substanzen (Assimilate) ; von Produktionsorten (source, Chloroplasten, Laubblätter) zu Verbrauchsorten (sinks, Speicherorgane, wachsende Organe) ↑↓
Primärer Aufbau der Wurzel?
- Exodermis (Hypodermis)
- Perizykel (Pericambium)
- Endodermis, ebenfalls suberinisiert mit Durchlasszellen, Casparischer Streifen an Radial- und Horizontalwänden macht die Zellwand wasserundurchlässig (suberinartiges Polymer, Lignin)
- Leitbündel als Aktinostele aufgebaut (griech. ακτινοτός „von Strahlen umgeben“)
Wurzelmetamorphosen?
- Stelzwurzeln Stützfunktion, erlauben der Mangrove im Gezeitenbereich zu wachsen
- Atemwurzeln (Pneumatophor) oft negativ gravitrop, enthalten luftdurchlässiges Gewebe (Kork)
- Speicherwurzeln bei denen die Hauptwurzel verdickt ist (z.B. Rübe).
- Luftwurzeln oft sprossbürtige Adventivwurzeln (z.B. bei Epiphyten), entnehmen der Luft Feuchtigkeit und Nährstoffe und kommen oft bei tropischen Pflanzen vor (z.B. Orchideen)
- Haftwurzeln geben den Pflanzen Halt und können auch Feuchtigkeit und Mineralsalze aufnehmen (z.B. Efeu)
- Haustorien Saugorgan parasitischer Blütenpflanzen (z. B. Cuscuta)
- Zugwurzeln kontraktile Wurzeln verlagern Knolle in tiefere Schichten (z. B. Aronstab)
- Symbiosen Knöllchenbakterien, Mykorrhiza-Pilze
Allorhizie, Homorrhizie?
- Allorrhizie = Verschiedenwurzeligkeit, d.h. Primärwurzel bleibt erhalten und daran wachsen endogen Seitenwurzeln hervor; Hauptwurzel (Pfahlwurzel) und Seitenwurzeln entstehen verschieden; bei dikotyle Pflanzen
- Homorrhizie = Gleichwurzeligkeit, d.h. mehrere morphologisch gleichwertige Wurzeln, bei monokotyle Pflanzen
Leitbündelanatomie?
- bei Dikotylen offene Leitbündel, d.h. mit Perizykel zwischen Xylem und Phloem
- monokotyl haben keine geordnete Anordnung der Xylemstreifen, sondern eher willkürlich
Ferntransport des Wassers durch das Xylem?
durchgehender Faden aus Wassermolekülen durch Wasserstoffbrückenbindungen
- reicht vom Boden bis zu den Blättern
- bei der Massenströmung für den Langstreckentransport beruht der Ψ-Gradient vor allem auf einem Gradienten des Druckpotenzials (ΨP)
- Transpiration führt dazu, dass das ΨP am Blattende des Xylems niedriger ist als das ΨP am Wurzelende des Xylems (Saugspannung) → Wasser wird aus Wurzeln hochgezogen
- Treibende Kräfte des Wassertransports:
◦ Wasserpotenzial der Luft ist viel geringer als das des Bodens → Wasser verdunstet ständig
◦ treibende Kraft des „Saftsteigens“ im Xylem ist ein Gradient des Wasserpotenzials (Ψ)
◦ Pflanze macht sich diese Energie zunutze (bei Wasseraufnahme, Transport & Abgabe durch Blätter) ◦ Saugspannung wirkt auf Wassersäule
◦ Wassersäule wird durch Kohäsion (des Xylemsaftes), Adhäsion (des Xylemsaftes an die Xylemwände) & Kapillarkräfte (bedingt durch Enge der Gefäße) stabilisiert
◦ Mechanismus aus Transpiration, Kohäsion & Saugspannung (Transpirationssog) erfordert von der Pflanze keine Energie → Wasser bewegt sich passiv in Richtung des stärker negativen Wasserpotenzials (SPAC = Soil –Plant – Atmosphere Continuum)
Bestandteile des Xylems?
- Xylem-Parenchymzellen (lebende Zellen)
- Sklerenchymzellen Stützfunktion →
- Tracheen, Tracheiden (abgestorben) Transportfunktion
Entwicklung von Xylem-Gefäßen?
- aus einer procambialen Initialzelle wird bei der Differenzierung die sekundäre Zellwand verdickt
- nach vollständigem Auswachsen beginnt die Zelllyse • Zellwandverdickung (sekundär)
- das Gefäß besteht aus toten Zellen im ausgereiften Zustand
Was sind Tüpfel?
- = dünne Stellen oder Aussparungen in der Sekundärwand von Pflanzenzellen
- erlauben Verbindungen zwischen einzelnen Zellen
- Aufgaben: Wassertransport bei Tracheiden, Nährstoffaustausch oder Kommunikation zwischen benachbarten Zellen
- am Tüpfel findet man keine Sekundärwand
- Schließhaut eines Tüpfels besteht aus Mittellamelle & der von beiden Seiten aufliegenden Primärwand
- Schließhaut ist im Bereich der Tüpfel durch Plasmodesmen durchsetzt (Parenchymzellen)
- Stoffdurchtritt bis zu Teilchengröße von 5 nm
Welche Arten von Tüpfeln?
• (einfache) Tüpfel:
◦ Aussparung in der sekundären Zellwand
◦ schmalere primäre Zellwand
• Hoftüpfel: ◦ nur in den Tracheiden
◦ Aussparung in der Sekundärwand, zur Mittellamelle hin ausgedehnter primäre Zellwand verdünnt
◦ durch Druck von Flüssigkeit auf den Hoftüpfel wird dieser gegen die (kleinere Aussparung) Sekundärwand gedrückt geschlossen und undurchlässig →
◦ können als Rückschlagventil fungieren verhindern, dass Luft in das Wasserleitsystem gelangt
öffnungsmechanismus Stomata?
- Verdickung der Zellwand verursacht Öffnen der Stomata, wenn ein hoher Turgor in den Schließzellen vorliegt
- Ursache ist aktive Aufnahme von Kalium-Ionen in die Zelle und weiter in die Vakuole ebenso Transport von Malat in die Vakuole
- führt zu einem passiven Wassereinstrom aus den benachbarten Zellen
zum Ausgleich des Wasserpotentials
→ Öffnung
Apoplastischer und Symplastischer Transport?
• Apoplastischer Transport:
◦ erfolgt in der Zellwand und in Interzellularen
◦ Bodenlösung über hydrophile Zellwände der Wurzelhaare aufgenommen
◦ Wasser wird durch die Kapillaren des Apoplasten ins Rindengewebe der Wurzel transportiert bis Endodermis (Caspary- → Streifen)
• Symplastischer Transport:
◦ Mineralstoffe & Wasser durchqueren in den Wurzelhaaren die Plasmamembran gelangen in Symplasten
◦ Wasser bewegt sich entlang des Wasserpotentialgradienten über Zell-Zell-Verbindungen (Plasmodesmen)
◦ Plasmodesmen verbinden die Zellen zu einem symplastischen Kontinuum (Symplast)
Aufnahme Stickstoff?
N kann von Pflanzen in unterschiedlichen Formen aufgenommen werdenden z.B. als Ammonium (NH4 → ⁺) oder als Nitrat-Anion (NO3⁻)
- HATS = high affinity transporters, LATS = low affinity transporters
- z.B. Ammonium-Aufnahme mittels H⁺/NH4⁺-Symporter (HATS)
- z.B. Nitrat-Aufnahme mittels 2H⁺/NO3⁻-Symporter (LATS)
- u.a. Aufnahme von Stickstoff in Form von Aminosäuren (AS-Permeasen) oder Harnstof
Aufnahme Eisen?
man unterscheidet in Strategie I/II-Pflanzen
- Strategie I-Pflanzen sind z.B. Erbsen, Tomaten, Arabidopsis
- Strategie II-Pflanzen sind z.B. Gerste, Mais, Reis
- Strategie II: Eisen-Komplexierung mit Siderophore (spz. Oligopeptide) Siderophore binden Eisen(III)-Ionen & → transportieren sie in die Zelle nach Reduktion zu Eisen(II) löst es sich aus den Komplex →
- Strategie I: erleichterte Eisen-Aufnahme durch Reduzierung von Eisen(III) zu Eisen(II) Eisen(II)-Ionen → durch Membrantransporter (IRT-Familie) in die Zelle aufgenommen
Was sind sink und was source Organe?
