Pflanzenphysiologie 2

- C4 Pflanzen sind gegenüber den C3 Pflanzen an sonnigen, warmen Standorten im Vorteil 

- C4 Pflanzen haben eine bessere Wasserbilanz (d.h. weniger Wasserverlust pro fixiertem CO2) als C3-Pflanzen 

- C4 Pflanzen haben eine extrem hohe Biomassenproduktion -> CAM dagegen niedrige Biomasseproduktion 

- C4 Pflanzen haben einen niedrigeren CO2 Kompensationspunkt als C3 Pflanzen 

- C4 Pflanzen zeigen eine deutliche geringere Temperatur-Abhängigkeit der Rate der CO2-Assimilation als C3 Pflanzen 

- Fixierung von 1 Mol CO2 durch C4-Pflanzen kostet 2 Mol ATP mehr als in C3 Pflanzen 

- C4 bei niedrigen CO2 Konzentrationen: leistungsfähiger (niedriger CO2 Kompensationspunkt) 

- C4 hat bei hohen CO2 Konzentrationen eine niedrige CO2 Rate Assimilation als C3 

- C4 Pflanzen bei hohen Temperaturen: im Vorteil 

- Fixierung von 1 Mol CO2 durch C4-Pflanzen kostet 2 Mol ATP mehr als in C3 Pflanzen (C4 Pflanze: pro CO2 -> 5 ATP; 2 NADPH) -> C3 Pflanzen: 3 ATP + 2 NADPH 

- C4 Pflanzen haben eine bessere Wasserbilanz (d.h. weniger Wasserverlust pro fixiertem CO2) als C3-Pflanzen 

- Evolution der C4 Photosynthese erfolgt unter Bedingungen, welche die Photorespiration fördert 

- In C4 Pflanzen ist Oxalacetat das erste CO2 Fixierungsprodukt 

- C4 Pflanzen zeigen einen deutlichen Chloroplasten-Dimorphismus 

- C4 Pflanzen haben eine bessere Wasserbilanz (d.h. weniger Wasserverlust pro fixiertem CO2) als C3-Pflanzen 

- C4 Pflanzen haben einen niedrigeren CO2 Kompensationspunkt als C3 Pflanzen 

- Das Grundprinzip der C4 Photosynthese beruht auf der räumlichen Trennung von CO2 -Vorfixierung und Calvin Zyklus 

- Der lineare Elektronentransport von Photosystem II zu Photosystem I läuft in Mesophyllzellen ab 

- Der Calvin-Zyklus läuft nur in Bündelscheibenzellen ab 

- Die CO2 Konzentration in Bündelscheibenzellen ist höher als in Mesophyllzellen 

- In Chloroplasten der Bündescheibenzelle gibt es keine oder nur wenig Photosystem II 

- O2 Konzentration in Bündelscheibenzellen ist niedrig um Vergleich zu Mesophyllzellen 

- CO2 Fixierung in Mesophyllzellen findet durch eine Vorfixierung (Malat) PEPCO statt 

- CO2 Fixierung in Bündelscheibenzellen: CO2 aus Malat, RubisCO 

- RubisCO ist bei C4 Pflanzen nur in Bündescheibenzellen vorhanden, nicht in Mesophyllzellen 

- pH-Wert der Vakuole sinkt in der Nacht deutlich ab 

- bei CAM-Pflanzen werden die Stomata während des Tages geschlossen 

- bei CAM Pflanzen sind die Stomata nachts weiter geöffnet als am Tag 

- bei CAM-Pflanzen erfolgt die CO2 Aufnahme überwiegend in der Nacht 

- Zeitliche Trennung von CO2 Fixierung + CO2 Reduktion 

- Calcvin-Zyklus läuft am Tag bei geschlossenen Stomata ab 

- bei CAM-Pflanzen werden die Stomata während der Nacht geöffnet 

- CAM-Pflanzen weisen im Vergleich mit C3 und C4 Pflanzen eine geringere Biomassenproduktion auf 

- Der CAM-Metabolismus ermöglicht auch bei hohen Lichtintensitäten keine hohe Biomassenproduktion 

- CAM-Pflanzen weisen im Vergleich mit C3 und C4 Pflanzen die niedrigste maximale Photosyntheserate auf 

- CAM-Pflanzen besitzen Zellen mit großen Zellsaftraum 

- Hohe Lichtintensität führt kaum zu Sättigung der Photosyntheserate 

- Viele CAM Pflanzen sind Fakultative, die zwischen CAM und C3-Photosynthese wechseln können 

- CAM Pflanzen haben eine bessere Wasserbilanz (d.h. weniger Wasserverlust pro fixiertem CO2) als C3 und C4 Pflanzen 

- Samenkeimung 

- Blühinduktion 

- Regulation der Blattstellung 

- Chloroplasten-Orientierung 

- Hemmung der Hypokotyl-Streckung 

- Hemmung der Hypokotyl-Verlängerung 

- Phototrophismus 

- Stomata-Öffnung 

- Akkumulation von Anthocynen -> Stimmulation Anthocyan-Biosynthese 

- (Blühinduktion) 

- (Hemmung Sprosswachstum) 

- Akkumulation von Anthocynen 

- Phototrophismus 

- Stomata-Öffnung 

- Chloroplasten-Bewegung 

- Asymmetrische Wachstum + Krümmung der Koleptilen 

- Hemmung der Hypokotyl-Verlängerung 

- Depolarisation der Membran 

- Expression unterschiedlicher Gene 

- Cytokinin förtdert Apikaldominanz 

- Auxin fördert Apikaldominanz 

- Apikaldominanz ist die Unterdrückung des Wachstums von Seitentrieben durch den Haupttrieb 

- Flavinmononukleotid 

- Flavinadenindinukleotid 

- Ptein 

- Längenwachstum 

- Samenkeimung 

- Induktion von Fruchtreife und Fruchtwachstum 

- Auslösung der Blütenbildung 

- Blütenentwicklung 

- Blütenbildung 

- Transfer Jugendstadium zu Adultform 

- Längenwachstum in Zwerfform 

- Gibberellin 

- Amylasen 

- Verkürzung der Wurzel + Spross 

- Verstärkte Krümmung des Apikalhakens 

- Verkürzung des Hypokotyls 

- Verdickung des Sprosses 

- Indol-3-glycerinphosphat 

- Tryptophan 

- Konjugation 

- Konjugation von Zucker oder Aminosäuren 

- Kompartimentierung 

- Transport 

- Oxidation 

- Anlagen von Seiten und Adventivwurzeln 

- Auslösung von Ruhezustände 

- Samenkeimung 

- Blattfall 

- Blütenfall 

- Fruchtfall 

- Förderung der Fruchtreife 

- Seneszenz -> Blüte + Blatt 

- Stressantwort 

- Apoptose (programmierter Zelltod) 

- Keimwachstum 

- Fruchtreife 

- Blütenentwicklung 

- Ausbildung von Wurzelhaare 

- Apikaldominanz 

- Differenzierung der Leitbündel 

- Zellstreckung und Zellteilung 

- Samenentwicklung 

- Fruchtentwicklung 

- Anlagen von Seiten und Adventivwurzeln 

- Verhindert Ausbildung von Seitenknospen 

- Signaltransduktion 

- Regeneration des Vaskulargwebe 

- Induktion von Abwehrgenen 

- Regulation der Blattstellung 

- Apikaldominanz 

- Blütenentwicklung 

- Blattalterung 

- Zellstreckung und Zellteilung 

- Samenenkeimung 

- Samenruhe 

- Mobilisierung von Nährstoffen -> Sink-Bildung 

- Seneszenz 

- Wachstum von Seitenknospen 

- Zellteilung von Spross + Wurzel 

- Hemmung Blattseneszenz 

- Auslösung von Ruhezustände 

- Schließung der Stomata 

- Zunahme der intrazellulären Cadmium-Konzentration 

- Anstieg der intrazellulären Kalzium-Konzentration 

- Regulation des Wasserhaushaltes 

- Förderung der Blattseneszenz 

- Hemmung Sprosswachstum 

- Fördert Wurzelwachstum 

◦ Ein Nährstoff wird immer dann als essentielles Element bezeichnet, wenn eine Pflanze in dessen Abwesenheit ihren Lebenszyklus nicht vollenden kann

◦ Als kritische Konzentration eines Nährstoffs wird die Konzentration bezeichnet, die exakt unterhalb der Menge liegt, die für optimales Wachstum benötigt wird.

◦ Kalzium und Schwefel zählen zu den immobilen Makronährstoffen und können daher nur schlecht mobilisiert werden

◦ Phosphat ist in natürlichen Ökosystemen häufig der am stärksten limitierende Faktor für das Pflanzenwachstum

◦ Stickstoff wird von Pflanzen aus dem Boden zumeist in Form von Nitrat (NO3-) aufgenommen

◦ Fixierter Stickstoff wird im Xylem von vielen Pflanzen in Form von Asparagin und Glutamin transportiert

◦ Leguminosen exportieren den fixierten Stickstoff in Form von Amiden und Ureiden

◦ Leguminosen können mit Hilfe von symbiotischen Bakterien (Rhizobien) molekularen Stickstoff fixieren

◦ Die Nitrogenasen sind Sauerstoffempfindlich

◦ Bei der Reduktion von N2 zu NH3 durch die Nitrogenase wird molekularer Wasserstoff gebildet

◦ Die Reduktion von Nitrat (NO3-) zu Nitrit (NO2-) findet im Zytoplasma statt

◦ Nitrogenasen nur bei Bakterien und einigen Archeen (nicht bei Pflanzen!)

◦ Die Nitrogenase katalysiert die Umwandlung von molekularem Stickstoff zu Ammoniak(NH3)

◦ Die zur Nitritreduktion benötigten Reduktionsäquivalente werden in Form von Ferredoxin oder NADPH bereit gestellt werden

◦ Die Reduktion von N2 zu NH3 erfordert große Mengen an ATP

◦ Die Nitrat-Reduktase benötigt Molybdän als Cofaktor

◦ Die Verfügbarkeit von Phosphat ist stark vom pH abhängig

◦ Phosphat ist ein mobiler Nährstoff, deshalb sterben ältere Blätter bei Phosphatmangel zuerst ab

◦ Phosphor zählt zu den Makronährstoffen

◦ Phosphat ist in Natürlichen Ökosystemen oft limitierend für das Pflanzenwachstum

◦ Schwefel zählt zu den Makronährstoffen

◦ Schwefel wird in Form von Sulfat (SO4 2-) aufgenommen und überwiegend in Form von Cystein transportiert

◦ Schwefel wird in Form von Sulfat (SO4 2-) aufgenommen und im Cytosol zu Sulfit (SO3 2-) reduziert

◦ Schwefel ist ein Bestandteil von Redoxfaktoren (Fe-S-Zentren) in Photosystem I

◦ Kalium ist eines der häufigsten Kationen in Pflanzen

◦ Kalium ist ein mobiler Nährstoff

◦ Kalium spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation des osmotischen Potentials (Stomata)

◦ Kalium zählt zu den Makronährstoffen

◦ Kalium wird an der Oberfläche der Bodenkolloide gebunden

◦ Bodenpartikel haben eine negativ geladene Oberfläche

◦ Bodenpartikel wirken als Kationenaustauscher

◦ Kolloide = fein verteilte Partikel (Humus oder Ton), anorganisch und organisch

◦ Die Größe der Bodenpartikel beeinflusst die Wasserbindekapazität des Bodens

◦ je kleiner die Bodenpartikel, umso größer ist deren Gesamtoberfläche und die Menge an gebundenem Wasser

◦ Boden besteht aus festen, flüssigen und gasförmigen Phasen

◦ Eisen

◦ Bor

◦ Kupfer

◦ Calcium

◦ Schwefel

◦ Noduline

◦ Lipooligosaccharide / nod-Faktoren

◦ Flavonoide

◦ Plastocyanin ist ein Kupfer-bindendes Protein, das im Thylakoidlumen lokalisiert ist

◦ Am Cytochrom b6f-Komplex werden Elektronen vom Plastohydrochinon über Cytochrom f auf Plastocyanin übertragen

◦ Photosystem I und Photosystem II sind ungleichmäßig zwischen den gestapelten und ungestapelten Bereichen der Thylakoidmembran verteilt

◦ Am Elektronentransfer von Wasser (an PS II) zu Ferredoxin ( an PS I) sind Cytochrome und Eisen-Schwefel-Cluster beteiligt

◦ Der Cytochrom b6f-Komplex ist als Dimer organisiert und überträgt Elektronen von Plastohydrochinon über Cytochrom f auf Plastocyanin

◦ Ferredoxin ist ein 2Fe-2S-Protein und im Chloroplastenstroma lokalisiert.

◦ Der photosynthetische Elektronentransport dient der Bereitstellung von ATP und NADPH für den Calvin-Zyklus

◦ Bei der Photosynthese wird Lichtenergie in Redoxenergie umgewandelt

◦ Chlorophylle absorbieren blaues (420-450 nm) und rotes (640-680 nm) Licht

◦ Die Photosynthesepigmente (Chlorophylle und Carotinoide) sind überwiegend mit Proteinen assoziiert und liegen nicht frei in der Membran vor

◦ Die Oxidation von Wasser an Photosystem II

◦ Die Reduktion von Plastochinon an Photosystem II

° Cyt f

◦ Cyt b

◦ Plastochinon

◦ Plastocyanin

◦ Fe-S-Zentren

◦ Häme

◦ Ferredoxin

◦ Der ET kann zur Wärmeerzeugung genutzt werden

◦ Der ET besitzt eine generelle Funktion in Stresssituationen

◦ Der ET dient der Aufrechterhaltung des Kohlenstoffflusses durch Citratzyklus und Glycolyse

◦ Der ET dient der Reoxidation überschüssiger Reduktionsäquivalente

◦ Violaxanthin

◦ ß-Carotin

◦ Chlorophyll

◦ Phaeophytin

◦ Xanthophylle

◦ Wasser wird im Lumen der Thylakoide an Photosystem II oxidiert

◦ Wasser dient als Elektronen-Donor für Photosystem II

◦ Im Wasser-Wasser-Zyklus werden Elektronen, die aus der Wasseroxidation stammen letztendlich wieder zur Bildung von Wasser genutzt

◦ Für die Photosynthese wird überwiegend blaues (420-450 nm) und rotes (640-680 nm) Licht benutzt

◦ Der Cytochrom b6f Komplex ist als Dimer organisiert

◦ Photosystem I und Photosystem II sind heterogen in der Thylakoidmembran verteilt (PS I überwiegend in den Stromalamellen, PS II in den Granastapeln)

◦ Resonanztransfer

◦ Chlorophyll

◦ Zur abgewogenen Menge wird soviel Wasser hinzugegeben, dass sich ein

Gesamtvolumen von genau 100 ml ergibt

◦ Zur Herstellung der Lösung müssen 0,05844g NaCl verwendet werden

◦ Lösung A enthält 5% NaCl-Lösung und 5% MgSO4

◦ Lösung A enthält 50g NaCl

◦ Die NaCl Konzentration von Lösung A beträgt etwa 0,85 mol/l

◦ Lösung A enthält 2% NaCl und 8% MgSO4

◦ Lösung A enthält 10g NaCl

◦ Die NaCl Konzentration von Lösung A ist etwa 0,34mol/L