Pflanzenphysiologie 2

◦ Die Löslichkeit eines Proteins ist am isoelektrischen Punkt am geringsten

◦ Ammoniumsulfat entzieht dem Protein Hydratationswasser und lässt die Proteine

aggregieren

◦ Starke Säuren wie z.b. Perchlorsäure, denaturieren Proteine. Sie verlieren ihre

Sekundärstruktur

◦ Starke Säuren wie z.b. Perchlorsäure, fällen Proteine irreversibel. Sie verlieren ihre

biologische Aktivität

◦ Starke Säuren wie z.B. Perchlorsäuren denaturieren Proteine, sie verlieren ihre

Sekundärstruktur

◦ Überwiegend saure Aminosäuren im Protein, dann ist das Protein bei pH 7 negativ

geladen

◦ Viele Proteine, die mit Ammoniumsulfat gefällt wurden, behalten ihre dreidimensionale

Struktur. Die Fällung ist reversibel

- Chlor 

- Zink 

- Molybdän 

- Eisen 

- Bor 

- Mangan 

- Zink 

- Kupfer 

- Nickel 

- Schwefel 

- Kalzium 

- Magnesium 

- Phosphat / Phospor 

- Stickstoff 

- Kalium 

- Anthocyane 

- Menthol 

- Lignin 

- Kautschuk 

- Nikotin 

- Tannine 

- Alkaloide 

- Limonen 

- Lipid 

- Terpene 

- Coffein 

- Carotinoide 

- Flavonoide 

- Cutein 

- Xanthophyl 

- Phenole 

- Sulfide 

- Zeaxanthin 

- Cellulose (weil es jede Pflanze besitzt) 

- Eisen 

- Schwefel 

- Kalzium 

- Phosphat 

- Kalium 

- Magnesium 

- Verfügbarkeit ist stark pH abhängig 

- Phosphat ist ein mobiler Nährstoff, deshalb sterben ältere Blätter bei Phosphatmangel 

- Zählt zu den Makronährstoffen 

- Limitiert oft in natürlichen Ökosystemen das Pflanzenwachstum 

- Schwefel zählt zu den Makronährstoffen 

- Schwefel wird von Pflanzen in Pflanzen im Form von Sulfat aufgenommen und im Cytosol zu Sulfit reduziert 

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

- Kalium ist eines der häufigsten Kationen in der Pflanze 

- Kalium ist ein mobilisierbarer Nährstoff (Schäden häufig zuerst in älteren Blätter) 

- Kalium spielt wichtige Rolle bei der Regulation des osmotischen Potentials 

- Kalium ist ein Makronährstoff 

- Kalium wird von der Oberfläche der Bodenkolloide gebunden 

- Kalzium wird an der Oberfläche der Bodenkolloide gebunden 

- Kalzium ist ein wichtiger Botenstoff der Signaltransduktionskette 

- Magnesium ist ein Makronährstoff 

- Magnesium zählt zu den essentiellen Nährstoffen 

- Magnesium ist Aktivator vieler Enzyme (z.B. RubisCO) 

- Schwefel und Kalzium sind Makronährstoffe 

- Schwefel und Kalzium sind schlecht mobilisierbar 

- Schwefel zählt zu den Makronährstoffen 

- Schwefel wird von Pflanzen in Form von Sulfat aufgenommen und im Cytosol zu Sulfit reduziert 

- Schwefel-Mangel zuerst in jungen Blättern 

- Kalzium und Schwefel sind immobile Makronährstoffe und können nur sehr schlecht mobilisiert werden 

- Kalzium zählt zu den Makronährstoffen 

- Kalzium wird an der Oberfläche der Bodenkolloide gebunden 

- Kalzium spielt wichtige Rolle in der Regulierung des osmotischen Potentials 

- Kalzium Mangel tritt zuerst in jungen Gewebe auf 

- Kalzium ist schlecht mobilisierbar 

- Wichtig für die Zellteilung, Mittellamelle und Signaltransduktion 

- Eisen ist schwer mobilisierbar 

- Eisenaufnahme aus dem Boden erfordert spezielle Aufnahmemechanismen 

- Wichtiger Cofaktor für Photosytem I 

- Eisen-Mangel zuerst in jungen Gewebe 

- Eisen ist wichtiger Cofaktor von Redoxkomponenten 

- Phosphat ist in natürlichen Ökosysteme häufig am stärksten limitierende Faktor für das Pflanzenwachstum 

- Phosphat zählt zu den Makronährstoffen 

- Verfügbarkeit von Phosphat ist stark pH abhängig 

- Phosphat ist ein mobiler Nährstoff 

- Da Phosphat ein mobiler Nährstoff ist, sterben ältere Blätter bei Phosphatmangel zuerst ab 

- Wichtige Funktionen von Phosphat: zentraler Grundstoffwechsel, Energiestoffwechsel, Bestandteil von Nukleinsäuren, ATP, GTP…) 

Kalium ist eines der häufigsten Kationen in der Pflanze 

- Kalium ist ein mobilisierbarer Nährstoff (Schäden häufig zuerst in älteren Blätter) 

- Kalium spielt wichtige Rolle bei der Regulation des osmotischen Potentials 

- Kalium ist ein Makronährstoff 

- Kalium wird von der Oberfläche der Bodenkolloide gebunden 

- Magnesium ist ein Makronährstoff 

- Magnesium zählt zu den essentiellen Nährstoffen 

- Magnesium ist Aktivator vieler Enzyme (z.B. RubisCO) 

- Magnesium ist das Zentralatom in Chlorophyll 

- Verfügbarkeit von Magnesium ist pH-abhängig (gut bei pH = 6-8) 

- Magnesium ist wichtig für: Chlorophyll, Aktivator vieler Enzyme, Struktur von Ribosomen, Thylakoidmembran 

- Magnesium-Mangel zuerst in älteren Gewebe sichtbar 

- Magnesium ist gut mobilisierbar 

- Stickstoff Mangel zuerst in alten Blättern 

Hydrokultur ist ein ideales System um den Effekt des Fehlens eines spezifischen Nährstoffs zu testen 

- Verfügbarkeit der Nährstoffe limitiert oft Pflanzenwachstum 

- Mangel kann Pflanzen Wachstum massiv begrenzen 

- Anorganische Nährstoffe werden primär aus dem Boden aufgenommen 

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

- Als kritische Konzentration wird eines Nährstoffes wird die Konzentration bezeichnet, die exakt unterhalb der Menge liegt, die für optimales Wachstum benötigt wird 

- Als Makronährstoffe werden alle Nährstoffe mit einem mengenmäßigen Vorkommen von > 10 mmol pro kg Trockenmasse bzw. > 0,1 der Trockenmasse bezeichnet 

- Als Mikronährstoffe werden alle Nährstoffe mit einem mengenmäßigen Vorkommen von < 10 mmol pro kg Trockenmasse bzw. < 0,1 der Trockenmasse bezeichnet 

- Stickstoff kann von Pflanzen in Form von Ammonium (NH4+) und Nitrat (NO3-) aufgenommen werden und verwertet werden 

- Bei Fixierung von molekularen Stickstoff durch Nitrogenase wird Ammoniak und Wasserstoff gebildet 

- Schwefel wird in Form von Sulfat aufgenommen und überwiegend in Form von Cystein transportiert 

- Fixierter Stickstoff wird im Xylem von vielen Pflanzen in Form von Aminosäuren (Asparagin und Glutamin) transportiert 

- Reduktion von Nitrat zu Nitrit findet im Cytosol statt 

- Reduktion von Nitrat zu Nitrit wird von Nitrat-Reduktase katalysiert 

- Reduktion von NH2 zu NH3 erfordert große Mengen an ATP 

- Nitrat-Reduktase benötigt Molybdän als Cofaktor 

- Eisenaufnahme benötigt spezielle Aufnahmemechanismen 

- Schwefel wird in Form von Sulfat aufgenommen und überwiegend in der Form von Cystein transportiert 

- NH4 hat toxische Eigenschaften = Entkoppler 

- Stickstoff wird von Pflanzen aus dem Boden zumeist in Form von Ammonium (NH4) und Nitrat (NO3) aufgenommen 

- Reduktion von Nitrat zu Nitrit findet im Cytosol statt und wird durch Nitrat-Reduktase katalysiert 

- Stickstofffixierung ist sehr empfindlich gegenüber Sauerstoff 

- Nitrogenase ist Sauerstoff empfindlich 

- Nitrogenase katalysiert die Umwandlung von molekularen Stickstoff (N2) zu Ammoniak (NH3) 

- Leguminosen können mit Hilfe von symbiotischen (Rhizobien) molekularen Stickstoff fixieren (in Form von Amiden und Ureiden) 

- Reduktion von N2 zu NH3 erfordert große Mengen ATP 

- Nitrat-Reduktase benötigt Molybdän als Cofaktor 

- Die zur Nitritreduktion benötigten Reduktionsäquivalente werden in Form von Ferretoxin oder NADPH bereit gestellt 

- Bei der Reduktion von N2 zu NH3 durch die Nitrogenase wird molekularer Wasserstoff (H2) gebildet 

- Die Assimilation von Ammonium kostet mehr Energie als die Assimilation von Nitrat 

- Noduline -> Lectine 

- Lipooligosaccharide 

- Flavonoide 

- Wasser wird durch Transpiration nach oben gezogen 

- Niedrige Anionenaustauscher-Kapazität 

- Ton + Humus = kolloide Partikel 

- Boden besteht aus festen, flüssigen und gasförmigen Phasen 

- Bodenpartikel haben negativ geladene Oberfläche 

- Boden besteht aus organischen und anorganischen Material 

- Je kleiner die Bodenpartikel umso größer ist deren Gesamtoberfläche 

- Größe der Bodenpartikel beeinflusst Menge an gebundenen Wasser 

- Größe der Bodenpartikel beeinflusst Wasserbindekapazität des Bodens 

- Bodenpartikel wirken als Kationenaustauscher 

- Bodenkolloide bestehen aus anorganischen und organischen Material 

- Wasserpotential verringert sich durch gelöste Stoffe 

- Wasserpotential verringert sich durch Anheftung an Oberflächen (Adhäsion) 

- Wasserpotential kann durch Erhitzen, unter Druck setzen oder durch Anhebung erhöht werden 

- Wasserpotential beschreibt die Kapazität von Wasser Arbeit zu verrichten 

- Wasserpotential misst die freie Energie von Wasser pro Volumeneinheit 

- Wasserpotential für reines Wasser beträgt bei Standarddruck 0 MPa 

- Wasserpotential niedrig, dann geht Wasser aus Zelle 

- Wasserpotential hoch, dann Fluss von H2O in Zelle + Aufbau eines Turgordruck 

- Wasser fließt entlang eines Wasserpotential-Gradienten von hoch zu niedrigen Werten 

- Wasser bewegt sich vom positiven Wasserpotential zu negativen Wasserpotential 

- Wasserbewegung, wenn Wasserpotential-Gradient besteht 

- Die Druckkomponente des Wasserpotentials kann positive und negative Werte annehmen 

- Das Wasserpotential ist eine Druckgröße 

- Positiver Druck erhöht das Wasserpotential und negativer Druck (Sog) erniedrigt das Wasserpotential 

- Wasserpotential misst die freie Energie von Wasser pro Flächeneinheit 

- Wasserpotential für reines Wasser beträgt bei Standarddruck 1MPa 

- Durch osmotische Potential des Xylemsafts 

- Druck von 0,1-0,5MPa 

- Transpiration = Triebkraft für Wasseraufnahme 

- Der Wurzeldruck entsteht durch aktive Aufnahme von Substanzen in das Xylem 

- Der Wurzeldruck hilft in Xylemgefäßen gebildete Gasblasen aufzulösen 

- Der Wurzeldruck hilft gebildete Gasblasen in Xylemgefäße aufzulösen und verhindert Kavitation 

- Der Wurzeldruck ist verantwortlich für die Wasserausscheidung der Hydratoden 

- Der Wasserdruck entsteht durch aktives Laden von Substanzen in das Xylem, wodurch ein negatives osmotische Potential erzeugt wird 

Rechnung: 

- Osmotische Potential berechnen: ws = -R x T x cs 

- T (Temperatur) in Kelvin 

- R=Gaskonstante 

- Cs=Konzentration gelöster Substanz 

- ws = -8,31*293,15*0,001 = -2,43 

- Chlorophyll kann Photonen absorbieren 

- Licht muss zunächst absorbiert werden (z.B. durch Pigmente) bevor es einen biologischen Effekt ausüben kann 

- Licht hat sowohl die Eigenschaft von elektromagnetischen Wellen als auch von Teilchen 

- Energiegehalt eines Teilchen ist ein Quantum 

- Absorbierte Lichtenergie wird über Resonanz-Energie-Transfer von den Antennen zum Reaktionszentrum geleitet 

- Antennenproteine haben neben Chlorophylle auch Carotinoide gebunden 

- Der Energiegehalt eines Photons ist proportional zur Frequenz (v) und umgekehrt proportional zur Wellenlänge 

- Carotinoide dienen der Deaktivierung von Hydroxylradikalen und Superoxidradikale 

- Überschüssige Anregungsenergie kann zur Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies führen 

- Ascorbat spielt eine wichtige Rolle bei der Beseitigung von reaktiven Sauerstoffspezies 

- Beta-Carotine 

- Chlorophylle 

- Violaxanthin 

- Lutein 

- Neoxanthin 

Reaktionszentrum: Phaeophytin, Beta-Carotin 

Antennenproteine: Lutein, Violaxanthin, Neoxanthin

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

- Der Cytochrom b6/f Komplex ist als Dimer organisiert und überträgt Elektronen von Plastohydchinon (PQ2) über Cytochrom f auf Plastochyanin 

- Plastocyanin überträgt Elektronen auf FerreETdoxin 

- Photosystem I und Photosystem II sind ungleichmäßig (asymmetrisch) zwischen den gestapelten und ungestapelten Bereichen der Thylakoidmembran verteilt 

- Ferredoxin ist ein 2Fe-2S-Protein und fungiert als Elektronenakzeptor (des PS I) am Cytochrom b6/f Komplex 

- Plastocyanin ist ein Kupferprotein und im Thylakoidlumen lokalisiert 

- Am Photosytem I werden Elektronen von Plastochyanin auf Ferredoxin übertragen 

- Sowohl Photosystem II als auch der Cytochrom b6/f Komplex sind als Dimer organisiert 

- Am Elektronentransfer von Wasser (an Photosystem II) zu Ferrotoxin (an Photosystem I) sind Chinone, Cytochrome und Eisen-Schwefelzentren beteiligt 

- Am Cytochrom b6/f Komplex werden Elektronen von Plastohydrochinon (PQH2) über Cytochrom f auf das Plastocyanin übertragen 

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

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

- Bei der Photosynthese wird Lichtenergie in Redoxenergie umgewandelt 

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