Stoffe und Transporte Flashcards
Welches Enzym katalysiert die Produktion von Stickstoff zu Ammonium bei der symbiontischen Stickstofffixierung? Beschreiben Sie die biochemische Reaktion, die dieses Enzym katalysiert
(Substrat, Produkt und Co-Faktoren).
- Nitrogenase mit Cofaktoren Eisen und Eisen-Molybdän
* N2 + 16 ATP + 8 H+ + 8 e- → 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 PO4 3-
Welche morphologischen und physiologischen Anpassungen von Pflanzen an Phosphormangel sind bekannt?
• Sprosswachstum gehemmt, Wachstum von Primärwurzel gehemmt, größere Länge
und Dichte von Seitenwurzeln und Wurzelhaaren
• Umverteilung von Photoassimilaten in die Wurzeln → Malat/Citrat Sekretion →
lokale Ansäuerung verbessert Phosphat-Löslichkeit, Säurephosphatasen zum
Spalten von Phosphatestern sowie Chelatkomplexe zum Mobilisieren
Wie wird der Phosphatbedarf im Spross mit der Wurzel kommuniziert? Oder: beschreiben Sie die pho2-Mutation und erläutern Sie die Rolle von miRNA399 in der Kommunikation des Phosphatzustandes vom Spross zur Wurzel
- die Kommunikation zwischen Spross und Wurzel und somit die Regulation der Phosphataufnahme geschehen Mikro-RNA-vermittelt
- bei Phosphatmangel wird miRNA399 im Spross vermehrt gebildet und über das Phloem bis in die Wurzel transportiert
- miRNA399 bindet hier an mRNA, die für die E2-Ligase kodiert → wird nicht translatiert
• E2-Ligasen sind Bestandteil eines proteolytischen Komplexes → wird dieses nicht synthetisiert, wird das Transportprotein zur Aufnahme von Phosphat aus dem
Boden nicht mehr abgebaut
• das Transportprotein akkumuliert sich derart, dass die Phosphataufnahme ansteigt
Welche Funktion hat Kalium in der Pflanze?
In welcher Konzentration kommt Kalium in der Vakuole und im Zytosol vor?
Kalium dient vornehmlich dem Ionen-Gleichgewicht und als wichtiger Osmolyt. Es spielt somit eine Rolle bei Turgor-vermittelten Prozessen wie das Schließen der Stomata oder Seismonastie (z.B. Einklappen der Blätter einer Mimose). Ohne Kalium zeigt die Pflanze daher schlaffe, welke Blätter. Es liegt im Zytoplasma mit einer Konzentration von 100-200 mM, in der Vakuole mit 10-100 mM vor. In den Schließzellen werden auch
Konzentrationen von bis zu 500 mM erreicht.
Beschreiben Sie die Kaliumaufnahmekinetik der Wurzel in Bezug auf die Kaliumkonzentration.
Welches Transportsystem wird bei relativ niedrigen und welches bei relativ hohen Konzentrationen verwendet?
Bei Kalium zeigt sich eine biphasische Aufnahmekinetik. Bei geringen Konzentrationen
wird ein hochaffiner Protonen-Kalium-Symporter genutzt. Bei hohen Konzentrationen
bedient sich die Pflanze eines passiven Transports entlang des elektrochemischen
Gradienten.
In welchen chemischen Formen wird Schwefel von der Pflanze aufgenommen?
Meist wird Schwefel als Sulfat aus dem Boden aufgenommen, seltener als Schwefeldioxid
oder Schwefelwasserstoff über die Blätter aus der Atmosphäre (eher im Kontext der Luftverschmutzung).
Beschreiben Sie die biochemischen Reaktionen bei der Assimilation von Sulfat in die Aminosäure
Cystein.
• chemischen Aktivierung durch ATP-Sulfurylase → es entsteht APS
• die APS-Reduktase reduziert APS zu Sulfit (läuft ab in Plastiden
• die Sulfit Reduktase reduziert Sulfit zu Sulfid und benötigt Ferredoxin)
• Synthese von Cystein durch Cystein-Synthase-Komplex in 2 Stufen:
◦ Serinacetyltransferase (SAT) katalysiert: Serin + Acetyl-CoA → O-Acetyl-Serin
◦ O-Acetylserinthiolyase (OAS-TL) katalysiert: OAS + Sulfat → Cystein
Wie wird die Synthese von Cystein in Bezug auf die Sulfatkonzentration reguliert?
◦ bei Sulfatüberschuss:
▪ SAT ist aktiv (gebunden im Komplex) und bildet OAS
▪ noch vorhandenes freies OAS-TL (aktiv) setzt OAS und Sulfid weiter zu Cystein um
◦ bei Sulfatmangel und OAS-Überschuss:
▪ SAT ist inaktiv (Komplex dissoziiert) und kein weiteres OAS wird gebildet
▪ aber mehr OAS-TL wird aktiv (durch Dissoziation des Komplexes)
▪ durch veränderte Genexpression werden mehr Transporter und Reduktasen gebildet, die Sulfid bereitstellen
▪ sobald neues Sulfid vorhanden ist, wird dieses mit dem verbliebenem aktiven OAS zu Cystein umgesetzt
