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MPP Klebl (Subject) / MPP Vl Klebl (Lesson)

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• Was besagt die Gen-für-Gen Hypothese von Flor? Resistenz ist erblich: nur durch dominantes Resistenz-Gen in der Pflanze und ein komplementäres Avirulenzgen im Pathogen "Effektor"--> nur dann gibt es Resistenz
• Was bedeuten die Abkürzungen: RNAi; siRNA; miRNA? RNAi: RNA interferencesiRNA: small interfering RNAmiRNA: micro RNA
• Was ist im Zusmmenhang mit PTGS (post-transcriptionell gene silencing) ein "Dicer"? Welche Funktion hat er, wo in der Zelle kommt er vor? Dicer: Protein des Typs RNAse bzw dsRNAse (RNAse3)spaltet si/miRNA in zahlreiche kleine RNAis (mit konstanter Länge)Dicer befinden sich im Zellkern
• Was ist im Zusammenhang mit PTGS ein RISC-Komplex? RISC: RNA induces silencing complexsi/miRNA bindet mit AGO und bildet so den RISC Komplex-> der bindet an die ziel mRNA und schneidet diese in der Mitte der si/miRNA Sequenz- enthält immer Proteine des Argonaut-Typs (AGO) -> hoch konserviert- mit ssDNA Bindedomäne- mit endonukleolytischer Aktivität
• Ethylen - Ethylen-Synthese bei kompatiblen und inkompatiblen Interaktionen- Pflanzen mit fehlender Ethylen Synthese sind nicht unbedingt suszeptibler (empfindlicher) bei Avr/R-Gen-gesteuerten Abwehrreaktionen-> Ethylen-insensitive Mutanten: können resistenter gegenüber bestimmten Bakterien sein; aber sind empfindlicher gegen bestimmte Pilze, die normalerweise nicht pathogen sind-> interagiert mit JA-Signal
• Nennen Sie drei Möglichkeiten, wie die Pflanze bei Abwehrreaktionen ihre Zellwand verstärken kann Callose-AblagerungVermehrte Lignifizierung (Verholzung); induziert durch H2O2Einbau von HRGPs (Hydroxyprolin reiche Glykoproteine=Strukturproteine)
• Mit welchen Protein kann sich eine Pflanze gegen Substanzen schützen, die en pathogen ausscheidet? mit PGIPs ->Polygalakturonase inhibierende Proteine-> inhibieren Polygalakturonasen, die vom Pathogen ausgeschieden werden und Oligogalakturonide freisetzen, die als Elicitor wirken können--> Zellwandabbau wird gebremst
• PR-Gene (Pathogen-related) Phytoalexine: kleine, lipophile, antimiKrobielle MoleküleProteaseinhibitoren: werden durch pfanzenfressende Insekten angeschaltet (zerstören Proteine von Insekten)reduzierte Verfügbarkeit von essentiellen AS-> Pathogene hungern und sterben
• Nennen Sie allgemeine Schutzmechanismen einer Pflanze vor Pathogenen - Anlocken eines Fressfeindes des Pathogens- Volatile Substanzen als Signal (für andere Pflanzen)- Allelopathie: meist hemmende Wirkung einer Pflanze auf die Entwichlung einer anderen Pflanze
• Wozu dient im Zusammenhang mit pflanzlichen Abwehrreaktionen der "oxidative burst"? Wie wird er erzeugt? - oxidative burst =  Freisetzung von ROS (reactive oxygen species; O2, H2O2, OH-) durch NADPH-Oxidase- ROS sind toxisch für das Pathogen- versärkte Lignifizierung induziert durch H2O2- Signal zur Aktivierung von Enzymen und Induktion von Genen
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• Nennen Sie vier pflanzliche Abwehrreaktionen, die bei der Pathogenerkennung eingeleitet werden können - oxidative burst -> Freisetzung von ROS, die toxisch für das Pathogen sind- Hyersensitiver Zellton - Zellwandverstärkung durch: Callose Ablagerung, Lignifizierung durch H2O2 induziert, Einbau von HRGP- Synthese von Jamonsäure (wichtig für Resistenz v.a. gegen Pilze) und Ethylen- Aktivierung von PR-Genen (Pathogen related), Synthese von Defensin und Photyalexinen (antimikrobielle Moleküle), Anschaltung von Proteaseinhibitoren (Zestören Proteine von Insekten)
• Was versteht man im Zusammenhang mit pflanzlichen Abwehrreaktionen unter PR-Proteinen PR-Gene: Pathogen related GenePR-Protene: Genprodukte-> werden als Antwort auf Pathogenbefall durch komplexe Regulationsmechanismen synthetisiert-> dienen der Abwehr
• Was versteht man im Zusammenhang mit pflanzlichen Abwehrreaktionen unter Avr-Genen? - Avirulenzgene des Pathogens: werden durch Pathogen aktiviert um die Abwehr der Pflanze zu umgehen/deaktivieren- Maß für die Inkompabilität- kodieren für Effektoren- Avr-Gen kodiert für ein Enzym, das Elicitoren synthetisiert- Mutationen in Avr-Genen verändern das Wirtsspektrum- Effektoren werden von der Pflanze durch LRR-Proteine erkannt (Lignin-rich repeats receptors) (Resistenz-Gen Produkte=R-Gen Produkte) -> Pflanze ist resistent->Inkompabilität
• Jasmonsäure - wichtig für Resistenz gegen Pikze- wird nach Infektion lokal und systemisch synthetisiert- Pflanzen mit fehlender JA-Synthese: suszeptibel gegen mehrere Pilze, gegen die sie normalerweise resistent sind- sprühen von JA erhöht die Resistenz gegen viele Pilze- JA benuzt eigenen, Salicylsäure-unabhängigen Signaltransduktionsweg
• Wie, wo und was komplexieren Hortensien? komplexieren Al3+ in den Vakuolen der BlütenBasis dafür ist der wasserlösliche Blütenfarbstoff Delphinidin (aus Gruppe der Anthocyane)
• Nennen Sie 3 Abiotische und 3 biotische Stressfaktoren Abiotisch:- Salz-/Trockenstress- Aluminiumtoxizität- NährstoffmangelBiotisch:- Fressfeinde- Bakterien und Pilze- Viren und Viroide
• Wie nennt man die Rezeptoren an der Plasmamembran, die bei der "non-host resistance" ein Bakterium erkennen? Was wird dabei molekular erkannt (vollständiger Fachausdruck, nicht dessen Abkürzung) PRRs -> Pattern recignition receptors (->PRR-Proteine)erkannt werden MAMPs-> Microbe asocioated molecular patterns (siehe PAMPs Pathogen asociated molecular patterns)-> aler erkennen allgemein mit Pathogen assoziierte und konservierte, molekulare Strukturen (eben die MAMPs)
• Zu welcher Gruppe von Rezeptorproteinen gehören die pflanzlichen Rezeptoren, die bei der "host resistance" eine Infektion erkennen? Wo in der Zelle befinden sie sich typischerweise und was ist ihre strukturelle Besonderheit? LRR: Leucin-rich repeat Rezeptorproteine (= Produkt von Resistenzvermittelnden-Genen):erkennen für ein spezifisches Pathogen typische Strukturen/Moleküle (Effektoren)- kommen typischerweise im Zytoplasma vor- Besonderheit: viele Leucine, vermitteln Rrotein-Protein oder Rezeptor-Ligand-Interaktionen, LRR-Domänen = für Spezifität der Erkennung ines Effektors zuständig
• Nennen Sie jeweils ein Beispiel fpr ein konstitutives und ein induzierbares Abwehrsystem von Pflanzen konstitutiv: bei Gewebezerstörung: werden gespeicherte Glukosinolate frei, welche durch die bei der Verletzung aktivierten Myrosinase in mehrere toxische, bioaktive Verbindungen gespalten werden.oder: Peptid des hochkonservierten Flagellins der Bakteriengeißel-> praktisch in allen Flagellinen vorhanden = MAMP induzierbar: LRR-Protein; Phytophthora infestans=Kraut- & Knollenfäule (host resistance)
• Wie heißt das Gen für die Fe3+ Reduktase? Wann wird die Expression induziert? AtFRO2; Expression wird unter Fe-Mangel induziertAtFRO2 komplementiert A.th. (Arabidopsis thaliana?) Mutanten, die nicht mehr auf niedrigen Eisen Böden wachsen
• Wie heißt das gen für den Fe2+ Transporter? Wann wird die Expression induziert? Wofür ist es spezifisch? AtIRT1; Expression wird unter Fe-Mangel induziertAtIRT1 ist wurzelspezifisch
• Nennen Sie Mechanismen, die bei der Aufnahme von Mikro & Makro nutriens helfen - morphologische Anpassungen (Haare, Verzweigung)- Chelatbildner (Citrat,Malat bei Dikotyledonen; Phytosidorephore bei Monokot.)- Enzyme, die die Substrate entweder herstellen oder löslich machen (Reduktasen, Citrat, Malat)- Symbiosen (N und Phosphat)
• Bei welchen Boden-pH ist Aluminium besonders toxisch für Pflanzen? Welche Form von Aluminium ist toxisch? Warum? - bei saurem pH- Al3+- bildet Komplexe mit org. Säuren, Photphatgruppen, Sulfat-Resten; auch in Proteinen, Nukleinsäuren, Membranen etc;vermutet wird, dass Al3+ in Pflanzen mit Komponenten von Signatransduktionskaskaden interferiert (z.B. Phosphoinosit) und dadurch z.B. die Ca2+ Homöostase stört
• Nennen Sie zwei Mechanismen der Aluminiumtoleranz - Akkumulation im extrazellulären Raum -> Ausschluss schon im Wurzelbereich durch: Ausscheidung von Chelatbildnern (Citrat,Malat), Erhöhung des pH-Wertes, Binden von Al in Zellwand, Bildung von Chelaten oder Sequestierung- Symplastische Toleranz durch Komplexierung im Cytoplasma oder Vakuole
• Vergleichen Sie die Konzentrationen von Cirtrat/Malat in resistenten und nicht-resistenten Pflanzen nach Inkubation mit Al3+ - in Wurzeln: gleicher Anstieg bei beiden- bei resistenten: Anstieg im Bereich der Rhizosphäre (Wurzelspitze) -> Ausscheidung org. Säuren in den Wurzelbereich, Grund für Toleranz (Malat liegt als Anion vor, weil pH7 im Cytoplasma)
• Aufgrund welcher Eigenschaften ist Phosphat für die Pflanze eine Mangelware? 4 Anpassungsmechanismen nennen, die Pflanzen bei P-Mangel nutzen Phosphat=Mangelware, weil es in hohen Konz nicht löslich ist & leich an Oberflächen von Erdkrümeln bindet -> AdsorptionKonzentration von freiem P ist im Boden kleiner als 1µM- Hochregulation der Expression der Phosphattransporter- Veränderung der Wurzelarchitektur -> verstärkte Verzweigung- Erhöhung der Wurzelhaardichte- Ausscheidung org Säuren- Ausscheidung von Phosphatasen ( org P: gebunden an Blätter-> Blätter werden abgebaut durch Phosphatasen-> org P wird frei)-  Symbiose mit Bodenpilzen (Mykorrhiza)
• Was ist ein Arbuskel? Was ist der Sinn eines Arbuskels? Wie viele und welche Membranen trennen das Zytoplasma eines Mykorrhizapilzes und einer Pflanzenzelle in einem Arbuskel? - Pilze dringen oberflächlich zwischen Pflanzenzellen ein und bilden dabei (ohne PM zu durchdringen) eine bäumchenartige Hyphen-Struktur aus (VAM= vesikuläre arbuskuläre Mykorrhiza = Endomykorrhiza)- Funktion: Durch Oberflächenvergrößerung findet verbesserter Stoffaustausch statt (erhöhte Phosphat-Versorgung)- Der endogene Phosphattransporter der Pflanze wird auf 0 reduziert- Der beteiligte Pilz erhält org Kohlenstoff in Form von Zucker (Glc, Frc)--> Pilz Zytoplasma und Pflanzenzytoplasma werden durch 2 Membranen des interfacialen Apoplasten getrennt(physiologischer Zweck -> Stoffaustausch)
• Wie gelangen 2keimblättrige Pflanen an Fe3+ das im Boden gebunden ist? Knacken von Fe3+ Chelaten durch extrazelluläre Reduktion -> zu Fe2+ und anschließender Aufnahme (Fe3+ -> Reduktasen gebildet FRO2 Fe2+ -> Transporter gebildet IRT1 PM-H+ - ATPase -> aktiver Transport Malat, Citrat sekretiert -> Chelatbildner)
• Wie glenagen 1keimblättrige Pflanzen an Fe3+ das im Boden gebunden ist? Sekretion von Phytosiderophoren mit hoher Affinität zu Fe3+ und anschließender Fe3+ AufnahmePS  bindet an Fe3+ -> Fe3+-PS kann transportiert werden
• Welche Gene werden bei Eisenmangel verstärkt exprimiert (bei Dikotyledonen)? - Gen für eine Fe3+ - Reduktase in den Zellen der Rhizodermis (-> um Fe3+ zu reduzieren)- Gen eines Fe2+ Transporters für die PM der Wurzelzellen- Gen der PM-H+ - ATPase- Gene zur Sekretion von Malat und Citrat
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• Was ist Glutathion chemisch betrachtet? Nennen Sie 3 wichtige Funktionen von Glutathion Glutathion= Tripeptid aus Glu (Glutaminsäure) - Cys (Cystein) - Gly (Glycin)- wirkt als Redoxpuffer- Elektronendonor- Als Speicher- und Transportform von reduziertem Schwefel- Wird enzymatisch synthetisiert- Kann mit Xenobiotika reagieren und als Glutathion-Konjugat über einen ABC-Transporter (ATP-binding cassette transporter) in die Vakuole transportiert werden, wo die Xenobiotika modifiziert und gelagert werden können
• Was ist chemisch betrachtet Phytochelatin? Woraus wird es hergestellt? Nennen Sie die Funktionen von Phytochelatin - 2-11 Glutathione reagieren unter Gly-Abspaltung zu Phytochelatin unterschiedlicher Länge- Funktion: komplexieren Schwermetalle (=Chelatbildner)
• Welche Gruppe von Transportproteinen transportiert Xenobiotika & Schwermetalle in welches pflanzliches Kompartiment? ABC-Transporter = ATP-bindin cassette transportieren Xenobiotika und Schwermetalle in die Vakuole
• Nennen Sie die zwei für das Wachstum von Pflanzen limitierende Substanzen. Was ist für Pflanzen keine Mangelware Mangelware: Sticktoff und Phosphat (liegt in Pfl in oxidierter Form vor)keine Mangelware: Energie und org Kohlenstoff
• Nennen Sie vier Beispiele, für die Phosphat (PO43-) essentiell ist - Strukturen (Nukleinsäuren, Membranen)- Energiekonxervierung (ATP)- Substrat und Regulator (Photosynthese und Atmung)- Steuerung von Aktivitäten (Proteinphosphorylierung)
• Das in der Nutratreduktion entstandene NH4+ wird im GOGAT-Zyklus gebunden. Wofür steht die Abkürzung GOGAT und welches Molekül entsteht aus der Ammoniumbindung? GOGAT= Glutamin-Oxoglutarat-AminotransferaseNH4+ + Glutamat -> Glutamin (ATP Verbrauch)
• Nennen Sie drei Cofaktoren der Nitrat-Reduktase und deren Funktion FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid), Eisen-Häm, Molybdän-Cofaktor-> bilden eine intramolekulare e- Transportkette (e-  von FAD auf Häm-Fe auf Mo _< NO3- zu NO2-)
• Wo ist die Nitrit-Reduktase lokalisiert und wie liegt sie im aktiven Zustand vor? Plastidäre Nitrit-Reduktase ist kernkodiertim aktiven Zustand: Monomer
• Wie wird Sulfat (SO42-) nach seiner Aufnahme in die Pflanze für die Reduktionsreaktion chemisch vorbereitet? Wie heißßt das Enzym, das diese Reaktion katalysiert? Wo in der Zelle laufen diese Reaktionen ab? - Aktivierung von Sulfat zu APS (5' Adenylylsulfat) durch ATP-Sulfurylase  SO42- ----------------> APS  ( APS -> SO32- Sulfit -> S2- Sulfid)             ATP->PPi             ATP-SulfurylaseReaktionen laufen im Plastiden (Chloroplasten) ab
• In der Seitenkette welcher Aminosäure wird das H2S (Sulfid) eingefangen? Welche AS entsteht daraus schließlich? Welche weitere AS enthält Schwefel? - Übertragung von H2S auf aktivierte Seitenkette der Serins- daraus entsteht Cystein (Schwefel in Cys kommt bei Pfl aus H2S)- weitere AS: Methionin
• Können Menschen die beiden S-haltigen AS selbst synthetisieren? Cystein kann der Mensch herstellenMethionin nicht -> Schwefel im Cystein stammt aus Methionin (nicht aus H2S wie bei Pfl)
• Welches Molekül entsteht bei der Reaktion von Methionin und ATP? Welches gasförmige pflanzliche Phytohormon entsteht aus diesem Molekül? Nennen Sie eine wichtige physiologische Funktion dieses Hormons - Methionin + ATP -> SAM (S-Adenosyl-Methionin)- SAM ist ein Vorläufer des Phytohormons Ethylen (=Methylgruppendonor für Ligninaufbau)- Ethylen -> induziert Fruchtreife und Blütenbildung
• Aus wie vielen Domänen besteht die Dinitrogenase-Reduktase? Von welchem Molekül erhält die Dinitrogenase-Reduktase ihre Elektronen? Welches Molekül liefert die Elektronen für die Reduktion von N2? - Dinitrogenase-Reduktase aus 2 Domänen: Ferredoxin-Bindedomöne und 4Fe-4S Cluster (Eisen-Schwefel-Cluster)- erhält e- von Ferredoxin- e- für Reduktion von FeMo-Komplex (Dinitrogenase) (reduziert N2 + 8H+ -> 2NH3 + H2)
• Durch welche anderen Elemente kann das Molybdän im FeMo-Komplex der Nitrogenase bei Molybdänmangel ersetzt werden? Durch Vanadium (Fev-Komlex) oder Eisen (FeFe-Komplex)
• Wie viele Moleüle ATP werden gebraucht, um ein Molekül N2 zu reduzieren? 16 ATP
• Welches der beteiligten Proteine benötigt das ATP und wozu? Die Dinitrogenase-Reduktase, weil sie die e- vom Fdx auf die Dinitrogenase überträgt
• Nennen Sie ein Produkt, das in der pflanzlichen Knöllchenzelle (welche die Bakterioide enthält) zunächt aus dem entstandenen NH3 gebildet wird. Nennen Sie ein weiteres Molekül, das daraus hergestellt und als Transportform genutzt wird NH3 -> NH4+- NH4+ + Glutamat -> Glutamin- Weitere Schritte führen zur Bildung von Allatoin und Allatoinsäure: Transport dieser Stoffe über Xylem-> Verteilung von fixiertem N in der Pflanze-ODER: Einbau von NH4+ in AS im GOGAT-Zyklus (Glutamin-Oxoglutarat-Aminotransferase):NH4+ wird an aktivierte Seitenkette von Glutamat gekoppelt-> von dort auf Keto-Gruppe von α-Ketoglutarat übertragen
• Wo in der Pflanze wird das Nitrat reduziert, wo das Nitrit? Nitrat im ZytoplasmaNitrit im Plastiden
• Bei Mangel an org Akzeptormolekülen kann die Nitratreduktase reguliert und über 2 Schritte zum Abbau vorbereitet werden. Benennen Sie die Schritte 1 Serin-Rest im Hingel-Bereich wird phosphoryliert2 phosphorylierter Serin-Rest bindet Mg2+ abhängig ein14+3+3 Protein-> Komplex aus Nitrogenase, Mg2+ und 14+3+3 Protein zeigt keine Aktivität
• Was sind Nod-Faktoren? Wer produziert sie und wozu? = Nodulations-Faktoren: werden für eine erfolgreiche Interaktion der symbiotischen Bakterien mit der Pflanze benötigt- werden von den Bakterien ausgeschieden, um die genetische Steuerung der Pflanze zu modulieren (Ausbildung Infektionsschlauch)- Nod-Faktoren bringen benachbarte Zellen dazu sich zu teilen und zu vergrößern-->knöllchenartige Verdickung

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