Pflanzenphysiologie Flashcards
ATP abhängig von Transportern für Mineralien, befinden sich nur in der Plasmamembran, da sie gegen den Konzentrationsgradienten Mineralien ausschleusen oder aufnehmen müssen
Falsch: auch in anderen Membranen notwendig, z.B Tonoplast
ATP Asen und Kanal-Proteine können für erhöhte Diffusion sorgen (2.VL)
Falsch: ATPasen sind primär aktive Transporter, die unter ATP-Spaltung Substrate gegen den Konzengtrationsgradienten befördern. Kanalproteine sorgen für erleichterte Diffusion (passiv)
Die Proteinkanäle dienen der erleichterten und energieunabhängigen Diffusion von Metaboliten oder Mineralien durch die Membran, können aber durch einen Schließmechanismus (“gating“) reguliert werden (2.VL)
Richtig: Der Schließmechanismus wird zum Beispiel durch chemische, mechanische oder elektrische Signale gesteuert
Biomembranen sind selektiv permeabel. Sie lassen Ionen und Nährstoffe kontrolliert passieren, halten aber Wasser in der Zelle zurück (2.VL)
Falsch: Biomembranen sind teilweise permeable für Wasser, außerdem gibt es Aquaporine (Wasserkanäle)
Primäre / Sekundäre aktive Membrantransportproteine unterscheiden sich durch die Wahl des Substrates, des beim Transport verbrauchten Energiebedarf und durch die Proteinstruktur (2.VL)
Falsch: Primär und sekundär aktive Transporter unterscheiden sich durch die Energiequelle für den aktiven Transport: bei primären Transportern ATP, bei sekundären ein Protonen-oder Ionengradient
Die hohe Elastizität der Zellwand erlaubt einerseits dynamische Expansion und Wachstum der Zelle aber aufgrund der Mechanischen Stärke auch die Toleranz gegenüber dem Turgordruck (3.VL)
Richtig: Primärwand ist ausgzeichnet durch hohe Elastizität und Reifestigkeit; Mechanische stärke (Exokelett) durch sekundäre Zellwand mit Lignin
Die Hemicellulosen sind als flexible Polysaccharide Bestandteil des innerzellulären Cytoskeletts und sorgen für Verbindungen mit den Cellulosemikrofibrillen (3.VL)
Falsch: Hemicellulose Bestandteilder Zellwand, also extrazellulär und nicht innerzellulär
Die Cellulose-Synthase besteht aus mehreren Untereinheiten und ist in dem Golgi- Apparat lokalisiert, von dem die Produkte der Katalyse in Exocytose-Vesikeln in den Apoplasten transportiert werden (3.VL)
Falsch: Die Cellulose-synthese findet in der Plasmamenbran statt und nicht im Golgi-Apparat
Zellwandstreckung kommt durch irreversible Dehnung der durch den Turgor elastisch gespannten Zellwand zustande (3.VL)
Richtig: Definition von Wachstum irreversible Volumenzunahme. Durch: 1. Aufnahme des Wassers in die Vakuolen; 2. Irreversible Dehnung der durch den Turgor elastisch gespannten Zellwand
Die Mittellamelle verbindet die Zellwände der benachbarten Zellen und enthält einen hohen Pektingehalt (3.VL)
Richtig: Sie stellt in der Synthese die zuerst gebildete Struktur dar. Pektin bildet eine hydratisierte Matrix als Füllstoff.
Die Saccharose Synthase liefert das Substrat für die Synthese der Zellulose an der Plasmamembran (3.VL)
Richtig: Saccharose-synthase stellt das Substrat für die Cellulose-synthese zur verfügung (UDP-Glucose ist die aktivierte Form für die Cellulosesynthese. UDP-Glucose wird durch die Saccharose-Synthase hergestellt)
Das Wasserpotential wird durch Zunahme des Wanddrucks erniedrigt und durch eine Zunahme des osmotischen Drucks (d.h. Absenken des osmotischen Potentials) erhöht (4.VL)
Falsch: die Formel für das Wasserpotential lautet:
Yw = Ys + Yp + Yg
Yw= Wasserpotential, Ys= Osmotisches Potential ( immer < 0), Yp= Hydrostatischer Druck/elastischer Wanddruck (meist positiv), Yg = Schwerkraft
Wird das Yp abgesenkt und auch Ys erniedrigt, so wird das Wasserpotential veringert
Wenn Pflanzen an einem Standort hoher Konzentration an gelösten Substanzen wachsen werden sie dehydriert (4.VL)
Richtig: Wasser fließt vom höheren Wasserpotential (mit weniger gelösten Stoffen) zum niedrigeren Wasserpotential( mit höherer Konzentration an Stoffen), die Pflanzenzellen würden Wasser an die Umgebung abgeben
Zellwandstreckung ist vom Assimilattransport und der ausreichenden Wasserverfügbarkeit abhängig, da beides für eine erhöhte Turgorspannung und Absenkung des Wasserpotentials innerhalb des Zelle sorgen kann (4.VL)
Richtig: Der Turgordruck wird durch die Anreicherung osmotisch aktiver Substanzen mit nachfolgendem Wassereinstrom erhöht. Auch Assimilate können hierbei eine Rolle spielen. Voraussetzung ist eine ausreichende Wasserversorgung. Wenn der Turgordruck auf den notwendigen mindestwert steigt, bewirkt er eine Streckung der zuvor Auxin-vermittelt gelockerten Zellwand
Hohe Luftfeuchtigkeiten beeinträchtigen den Transpirationssog in der Pflanze nicht (4.VL)
Falsch: Je feuchter die Luft umso schwächer ist der Transpirationssog, da Wasserpotentialdiffefrenz veringert wird. Je höher die Differenz umso höher ist der Transpirationssog
Bei Trocken- oder Salzstress können einige Pflanzen durch innerzellulären Anstieg der Konzentration an Osmolyten letztendlich zu einen internen negativeren Wasserpotential sorgen (4.VL)
Richtig: Durch die Produktion von zusätzlichen Osmolyten in den Pflanzenzellen wird das Wasserpotential niedrig gehalten, da das osmotische Potential erniedrigt wird, sodass das Wasser aus der Umgebung immer noch in die Zellen der Pflanze einströmt (Wasserpotential des Bodens ist höher als das Wasserpotential in Pflanze)
In turgeszenten Zellen können trotz großer Veränderungen des Wasserpotentials häufig kaum Wechsel im Zellvolumen auftreten (4.VL)
Richtig
Es war die größere Verfügbarkeit des Lichtes und nicht die des Kohlendioxids, die Pflanzen veranlassten „an Land zu gehen“ (4.VL)
Falsch: Es war die Verfügbarkeit von CO2 die den Anreiz zum Leben am Land gab. Die Diffusion von CO2 an Land ist 10000x schneller als in Wasser.
Verdunstung des Wassers im Blatt über die Stomata verursacht einen Unterdruck im Xylem (4.VL)
Richtig: Durch die Transpiration, also das Verdunsten von Wasser über die Stomata in den Blättern der Pflanze, wird ein Unterdruck in den Xylemgefäßen erzeugt, ein sogenannter Transpirationssog (negatives Wasserpotential) –setzt dicke Zellwände voraus
• in Xylemgefäßen bildet sich ein Wasserfaden (Wassersäule), der erhalten bleibt durch:
◦ Kohäsionkräfte: Kräfte zwischen den Wassermolekülen
◦ Adhäsionskräfte:Kräfte zwischen den Wassermolekülen und dem Innenraum des Xylemgefäßes → Innenraum des Xylemgefäßes optimiert → Wasserfaden reißt nicht ab!
◦ Kohäsions-Adhäsions-Theorie erlaubt den Pflanzen, enorme Druckunterschiede aufrecht zu erhalten
Die Stomata öffnen sich, wenn die Schließzellen durch die Abgabe von Kaliumionen und den Ausstrom von Wasser das Volumen der Schließzellen kleiner werden kann (4.VL)
Falsch:
→ Öffnen der Stomata
• passiver Wassereinstrom aus benachbarten Zellen erfolgt, nachdem Kalium-Ionen aktiv in Schließzellen gepumpt wurden
→ dadurch Erniedrigung des osmotischen Potentials der Schließzellen im Vergleich zu den umgebenden Zellen, was ein niedrigeres Wasserpotential zur Folge hat
Die einseitige Verdickung der Zellwand verursacht Öffnen der Stomata, wenn ein hoher Turgor in den Schließzellen vorliegt (4.VL)
Richtig: Die Schließzellen haben, auf der Seite, wo sie sich berühren, eine verdickte Zellwand
→ diese ist kaum dehnungsfähig
• wenn sich nun durch Wassereinstrom der Turgor der Schließzellen erhöht, da die Vakuole sich mit Wasser füllt und der Protoplast sich ausbreitet und gegen die Zellwand drückt, werden die Schließzellen auseinander gedrückt
→ Öffnen der Stomata
Suggested Edit:
Richtig, Ursache ist die aktive Aufnahme von K+ in die Zelle und weiter in die Vakuole: ebenso Transport von Malat in die Vakuole. Dies führt zu einem passiven Wassereinstrom aus den benachbarten Zellen zum Ausgleich des Wasserpotentials. (siehe VL20)”
Die mobilen Elektronencarrier der photosynthetischen Elektronentransportkette sind Ubiquinon und Cytochrom-c (5.VL)
Falsch: In Plastocyon, Plastocynin
Die Fluoreszenz einer Chlorophyll-Lösung ist gegenüber einer Thylakoidmembransuspension mit derselben Chlorophyllkonzentration immer höher (5.VL)
Richtig, immer höher da Chlorophyll gebunden sein soll und Energietransporte durchführen, nicht fluoreszieren (Energie freigeben)
Die beiden Photosysteme I und II sind ein Komplex von protonenpumpenden Proteinen in der Thylakoidmembran (5.VL)
Falsch: ATP-ase ist die Protonenpumpe
Chlorophyll A absorbiert Lichtenenergie im gelbgrünen Bereich (5.VL)
Falsch: blau/rot
Die spektralen Eigenschaften der Chlorophylle tragen zur wirkungsvollen Nutzung der Lichtenergie bei (5.VL)
Richtig: Chlorophyll kann durch Lichtquanten des roten und blauen spektralbereichs vom Grundzustand in den elektronischen anregungszustand überführt werden (vgl. vl 5, s. 16) Nun kann energietransfer stattfinden: angeregtes molekül überträgt die Anregunsenergie strahlungslos zum benachbarten Pigment (nur unter leichtem energieverlust)
Es sind nur für aerobe/oxygene Photosynthese zwei Photosysteme mit je einem Reaktionszentrum erforderlich. Anaerob photosynthesebetreibende Bakterien benötigen diese zwei Photosysteme nicht (5.VL)
Richtig: Besitzen nur 1 Photosystem und können daher wasser nicht als wasserstoffdonor (wasserstoff) zur kohlendioxidassimilation verwerten. Es entsteht kein Sauerstoff
Carotinoide dienen in der Photosynthese als Schutzpigmente und akzessorische Pigmente. Deshalb befinden sie sich auch im Reaktionszentrum der Photosynthesekomplexe (5.VL)
Richtig: Dient zum Schutz vor Oxidase
Suggested Edit: “Falsch, sie dienen zwar als Schutz- und Akzessorpigmente, allerdings finden sie sich auch im Antennenkomplex, wo sie auch geringfügig Licht absorbieren. (siehe VL5 S. 26)”
Das Aktionsspektrum der Photosynthese kann nicht dem Absorptionsspektrum entsprechen, weil beim Aktionsspektrum die Sauerstoffbildung pro Wellenlänge ermittelt wird (5.VL)
Falsch: Das Aktionssprektrum(=wirkungsspektrum) entspricht der Messung der O2-Produktion bei Einstrahlung von Licht verschiedener Wellenlängen, aber gleicher Quantenstromdichte. Die Funktion der Pigmente kann durch den Vergleich des Aktionsspetrums der Phtosynthese und dem Pigmentabsorptionsspektrum abgeleitet werden
Die strukturelle Organisation des lichtgetriebenen Energietransfers und Elektronenflusses in Proteinkomplexen der Photosynthese ist durch Synthese von Plastiden und kerncodierten Proteinen möglich (6.VL)
Richtig: PS I + II sind aus Bestandteilen von Proteinen Plastiden zusammengesetzt
Der lineare photosynthetische Elektronentransport ist wegen der Lokalisation des Photosystems I in den Stromathylakoiden und dem Photosystem II in den Granathylakoiden beeinträchtigt (6.VL)
Falsch: keine Beeinträchtigung, alles Reibungslos
Die Funktion der Elektronentransportkette in den Thylakoidmembranen besteht darin, durch die Thylakoidmembranen Protonen in das Lumen zu pumpen, die dazu beitragen, dass später ATP durch Chemoosmose erzeugt werden kann (6.VL)
Richtig: Aufbau Photonengradien um ATP zu synthetisieren
Die beiden Photosysteme I und II sind ein Komplex von protonenpumpenden Proteinen in der Thylakoidmembran (6.VL)
Falsch: Sie sind für den Transfer von Elektronen zuständig. Durch die Oxidation von Wasser ist PS2 jedoch mit für die Erzeugunmg von Protonen im Lumen verantwortlich. Protonenpumpen sind die ATPase und der Cytochom B6/F Complex
Welche drei Kriterien müssen erfüllt werden, um einen Nährstoff als „essentiell“ einzustufen? (7.VL)
- Gestörter lebenszkylus, wenn element nicht genügend vorhanden ist
- bestimmte funktionen werden vom element beeinflusst
- funktion des elements kann nicht durch ein anderes element ersetzt werden
Nennen Sie 7 Mikronährstoffe und erläutern Sie deren Funktion. Nennen Sie 6 Makronährstoffe und erläutern Sie deren Funktion (7.VL)
Mikronährstoffe:
Cl, B, Fe, Mn, Zn, Cu, Mo
Oft bestandteil vom aktiven zentrum in enzymen: Zn2+ in lactat- und alkoholdehydrogenasen; Cu2+ in verschiedenen oxidasen,…. etc.
Makroelemente:
H, C, O, N, K, Ca, Mg, P, S
C,H und O zb in Kohlenhydraten; N, S und P bestandteil von Proteinen, DANN und RNA; Mg bestandteil von Chlorophyll; K liegt wahrscheinlich immer als freies Kation vor; Ca2+ und Mg2+ bestandteil von pektine in der zellwand,
Beschreiben Sie den Assimilationsweg von Nitrat bis hin zu Glutamat (Enzyme, Substrate und Produkte) (7.VL)
Nitrat wird über H+-Symporter in die Wurzelaufgenommen
- Schritt: Nitratreduktase: im zytosol wird nitrat von der nitratreduktase zu nitrit reduziert
- Schritt: Nitritreduktase: Nitrit wird zu ammonium
- schritt: glutamine-2-oxoglutarate-aminotransferase: ammonium zu glumatine
Welches Enzym katalysiert die Reduktion von N2 zu NH4+ bei der symbiotischen Stickstofffixierung? Beschreiben Sie die biochemische Reaktion, die dieses Enzym katalysiert (Substrat, Produkt und Co-Faktoren) (7.VL)
Stickstoff wird in Bakterien durch Nitrogenase mit dem Eisen-Schwefel-Molybdän-Cofaktor zu Ammonium umgewandelt. Der Nitrogenasekomplex besteht aus der Dinitrogenase-Reduktase, einem Eisenprotein und der Dinitrogenase, die den Eisen-Molybdän-Kofaktor enthält (FeMoCo).
Welche morphologischen und physiologischen Anpassungen von Pflanzen auf Phosphormangel sind bekannt? (8.VL)
Spross wächst nicht mehr, aber Wurzel um an Phosphor zu kommen:
- Reduzierung des Wachstums der Primären Wurzel
- Verstärkte Länge und Dichte der Wurzelhaare
- Verstärkte Länge und Dichte der lateralen Wurzeln
Suggested Edit: “-Erhöhte Citratproduktion und Sekretion, welches zu lokaler Versauerung führt um die Phosphorlöslichkeit zu erhöhen. -Formation von organischen Chelaten, um die Mobilisierung zu erhöhen. (siehe VL15 letzte Seite)”
Wie wird der Phosphatbedarf im Spross der Wurzel kommuniziert? Oder, Beschreiben Sie die pho2-Mutation und erläutern Sie die Rolle von miRNA399 in der Kommunikation des Phosphatzustands vom Spross zu Wurzel (8.VL)
Stresssignale der Wurzel (Pi, Cytikine) Werden bei Phosphormangel durch das Xylem in den Spross transportiert. Hier beeinflussen die Signalmoleküle Sprosswachstum und Verzweigung
miR399: shoot to root signal, reguliert Pi, steigert di Aufnahme; Überexpression von Phänoty wie pho2-Mutante
pho2Mutante: Führt zur Akkumulation von Pi im Spross, die Wurzeln zeigen keine Symotome von Pi-Mangel
Welche Funktion hat K+ in Pflanzen? In welcher Konzentration kommt K+ in der Vakuole und im Zytosol vor? (8.VL)
K+-Konzentration: Zytosol 100-200mM, Vakoule 10-100mM
Funktionen:
-Turgor geriebene Bewegungen-Schließzellen, Seismonastie( Pflanzenbewegung wie bei der Mimose)
-Ionisches Gleichgewicht
Beschreiben Sie die K+-Aufnahmekinetik der Wurzel in Bezug auf die K+-Konzentration. Welches Transportsystem wird bei relativ niedrigen und welche bei relativ hohen K+-Konzentrationen verwendet? (8.VL)
Es gibt zwei Transportsystreme für die Aufnahme von k+, ein System arbeitet mit hoher Affinität bei K+-Mangel und weist eine Sättigungskinetik im Mikromolbereich auf (Mech1). Dieses System ist K+-spezifisch und wird durch K+-Mangel induziert. Das Transportystem gehört zur KUP/HAK/KT Familie und stellt einen H+/K+-Symport dar.
Ist K+ im Millimolbereich verfügbar, arbeitet ein AtAKT1 Transportsystem welches konstitutiv exprimiert wird (Mech). Die sogenannten K+ln-Kanäle (AKT1) gehören zur Shaker-Familie und sind auf der Plasmamembran lokalisiert. Sie sind selektiv für K+ und Spannungsabhängig reguliert, aktiviert durch Hyperpolarisation
In welchen chemischen Formeln wird Schwefel von Pflanzen aufgenommen? (8.VL)
Aus dem Boden nehmen Pflanzen Schwefel in Form von Sulfat ( SO42-) auf.
Aus der Atmosphäre mit einer geringeren Ausbeute in Form von Schwefeldioxid (SO2) und Schwefelwasserstoff ( H2S)
Beschreiben Sie die biochemischen Reaktionen bei der Assimilation von Sulfat in die Aminosäure Cystein. Wie wird die Synthese von Cystein in Bezug auf die Sulfatkonzentration reguliert? (8.VL)
- Sulfat wird durch ATP-Sulfurylase an ATP gebunden, wodurch APS und PPi entsteht.
- APS-Reduktase bildet aus APS, AMP und Sulfit (SO32-)
- Sulfit-Reduktase wandelt Sulfit in Sulfid (S2-) um
- Der Cystein-Synthasecomlex bildet in einemZweistufigem Vorgang aus Serin, Acetyl-CoA/CoA-s und Sulfid die Aminosäure Cystein.
Die Regulation findet im Cystein-Synthasekomplex statt.
Der Komplex besteht aus den Enzymen SAT und OAS-TL, welche bei Sulfatverfügbarkeit aneinander gebunden sind.
O-Acetylserin (OAS) wird im CS durch SAT synthetisiert. SAT ist nur aktiv, wenn es an OAS-TL gebunden ist, also bei Sulfatverfügbarkeit. OAS-TL ist im gebundenen Zustand inaktiv. Jedoch befinden sich auch bei Sulfatverfügbarkeit freie OAS-TL-Moleküle im Substrat. Diese freien OAS-TL-Enzyme bilden aus S2- (H2S) und OAS Cystein. Ist wenig OAS und viel H2S im Substrat vorhanden, so wird die Expression von Genen inhibiert, die für Sulfattransport -und Reduktion zuständig sind.
Ist kein Sulfat verfügbar, so akkumuliert OAS, und der CS-Komplex dissoziert. SAT ist nun inaktiv und die Produktion von OAS geht zurück. Ist viel OAS und wenig H2S im Substrat vorhanden, so wird die Expression von Genen aktiviert, die für Sulfattransport -und Reduktion zuständig sind.
Wird Nadph oxidiert? (10.VL)
Falsch: Reduziert
Zyklischer und nicht-zyklischer photosynthetischer Elektronentransport produzieren jeweils ATP (10.VL)
Richtig: Zyklus geht auch über cytochr-b6f. Dieser ist sogar ausschließlich dafür
- Die ATP-Synthese in den Chloroplasten wird auch Photophosphorylierung genannt. Wie in den Mitochondrien kann diese ATP-Synthese in den Thylakoidmembranen auch des Nachts erfolgen (10.VL)
Fasch: Nur tagsüber, mitochondrielle Atmung läuft nachts ab.
Suggested Edit: “Falsch? benötigt, wie das wort schon sagt, licht.”
Ohne Antennenkomplexe sind die Photosysteme I und II funktionsunfähig (10.VL)
Falsch: Im core sind auch Chlorophylle, ist dann nur nicht so effektiv
Es sind nur für aerobe/oxygene Photosynthese zwei Photosysteme mit je einem Reaktionszentrum erforderlich. Anaerob photosynthesebetreibende Bakterien benötigen diese zwei Photosysteme nich (10.VL)
Richtig: Da Photosynthese betreibende Organismen die O2 produzieren, benötigen 2 PhSys: anaerobe nicht
- Der oxidative Pentosephosphatweg dient im Zytoplasma der Bereitstellung von NADH für reduktive Schritte und auch für die Reduktionsäquivalente in der Mitochondrien-Elektronentransportkette (10.VL)
Suggested Edit: “falsch, dient der bereitstellung von nadph”
- Enzyme im Calvin-Benson-Zyklus werden durch reduziertes Thioredoxin lichtabhängig aktiviert (10.VL)
Richtig
Suggested Edit: “Richtig, red. Thioredoxin kann lichtabhängig verschiedene Enzyme aktivieren (FBPase) oder deaktivieren (Glycolyse)
- Durch eine lichtstimulierte Aktivierungdes oxidativen Pentosephosphatwegs vermeidet die Pflanze tagsüber, dass produziertes ATP und NADPH nutzlos umgesetzt wird (10.VL)
—> nein, reduzierte weg ! wird aktiviert
- Nachts muss der Calvin-Benson-Zyklus garnicht erst inaktiviert werden, da nachts kein ATP produziert wird und auch kein NADPH zur Verfügung steht (10.VL)
Falsch: ATP-Synthese findet trd statt, auch NADPH-Produktion… nur in anderen Kompartimente
Im Verlauf der Evolution hat Rubisco bei C4 Pflanzen durch Mutation ihre doppelt katalytische Funktion als Carboxylase und Oxygenase verloren. Das erklärt die hohe effizeinz der CO2 Bindung und deren hohe Photosynteseleistung (11.VL)
Falsch: Kann diese weiterhin durchführen, aber wird nicht benötigt da viel CO2 zur Verfügung steht
Der Chloroplastendimorphismus erklärt die unterschiedliche Gestalt der Chloroplasten und C3 und C4-Pflanzen (11.VL)
Richtig: C4-Pflanzen weisen einen Chloroplastendimorphismus auf, d.h. es gibt 2 äußerlich in der Gestel und in ihrer Funktion unterscheidbare Typen von Chloroplasten
