Biologie 2 (Fach) / Tudzynski (Lektion)

Grundlagen Bio2

Diese Lektion wurde von launebaer erstellt.

Lektion lernen

Diese Lektion ist leider nicht zum lernen freigegeben.

zurück  |  weiter 1 / 2

• Natürliches System Basierend auf:Verwandtschaftbeziehungen / Abstammung Parameter: - Fortpflanzungssysteme- Differenzierungsgrad des Vegetationskörpers - Molekulare Daten (DNA-Sequenzen, z.B. rDNA Gene)
• Thallophyten Thallus: einfach strukturiert,nicht in Wurzel, Blatt, Sproß gegliedert Thallophyten: Pilze (Mykota)Algen (PhycophytaMoose (Bryophyta)
• Cormophyten Cormus:gegliedert in Sproß, Wurzel, Blatt Cormophyten/ Gefäßpflanzen:Farne (Pteridophyta)Samenpflanzen(Spermatophyta)
• Uebergang Wasser/Land Entwicklung von:-Leitgeweben (Wasser/Assimilate)-Festigungsgeweben-Abschlußgeweben-Wasser-unabhängiger Befruchtung
• Algen: - photoautotrophe Thallophyten- im Wasser lebend, überwiegend marin- Einzeller bis zu großen Gewebethalli- Einteilung u.a. nach Photosynthesepigmenten:   Rot-, Grün-, Braunalgen
• Grünalgen sind Vorstufen der höheren Pflanzen: -Photosynthesepigmente (Chlorphylla,b)-Stärke als Reservestoff-Zellulose als Zellwandpolymer Höchstentwickelte Grünalge:Chara (Armleuchteralge)
• Chara braunii -Thallus gegliedert (Nodien/Internodien)-Wuchs mit Scheitelzelle-männliche Gamten plastidenfrei-weibliches Gametangium durch Hülle geschützt→ Überleitung zu Moosen
• Moose: - einfach strukturierte „Embryophyten“ → Ei entwickelt sich in schützender Hülle (Archegonium) zum Embryo - noch kein Cormus (aber Wurzel-, Sproß-, Blatt-ähnliche Strukturen)- noch keine Gefäße- der Gametophyt dominiert  
• Generationswechsel bei Pflanzen Als Generationswechsel bezeichnet man in der Biologie eine Form der Fortpflanzung, bei der die beiden Varianten der Fortpflanzung – die geschlechtliche und die ungeschlechtliche – von Generation zu Generation abwechselnd auftreten. Generationswechsel tritt bei vielen Protisten, bei Rotalgen, Moosen, Farnen und Samenpflanzen, aber auch bei Nesseltieren und Tunicaten auf. Er kombiniert die Vorteile beider Fortpflanzungsarten: Die sich ungeschlechtlich vermehrende Generation kann eine große Anzahl von Nachkommen erzeugen, ohne dafür einen Sexualpartner zu benötigen. Die sich geschlechtlich vermehrende Generation sorgt für eine Durchmischung des Genpools.   Folie: a) Sporophyt vom Gametophyten abhängig (bei Moospflanzen)b) Großer Sporophyt und kleiner unabhängiger Gametophyten(bei Farnen)c) Reduzierter Gametophyt, der vom Sporophyten abhängig ist (bei Samenpflanzen)  
• Farne(Pteridophyten) - einfache Gefäßpflanzen- samenlos- Sporophyt dominierend  
• Die Samenpflanzen gut angepaßte Bewohner des Festlandes: - wasserunabhängige Befruchtung(Pollen)-Samenentwicklung: gut geschützter Embryo Gliederung: Gymnospermen: Nacktsamer Angiospermen: Bedecktsamer Monocotyledonae Dicotyledonae
• Pilze - heterotrophe Thallophyten- Wachstum: einzellig (Hefen) oder Myzel (Hyphen)- Fortpflanzung: mit Sporen Bedeutung von Pilzen: Umwelt:-Recycling von Biopolymeren (Zellulose, Lignin)- Schädlinge (Pflanzen und Tiere) Mensch:- Materialzerstörung- Krankheitserreger- Biotechnologie Biotechnologie mit Pilzen:Klassisch:Bier-/Wein-/BrotherstellungModern:- Enzyme (Waschmittel etc)- Antibiotika (Penicillin etc)- Säuren (Citronensäure etc)- Biotransformation (Hormone!)- Schadstoffabbau (Bodensanierung)
• Die Wurzel Aufgaben: Verankerung im Boden: Pfahlwurzeln (Dikotyl) Flächige Wurzelsysteme (Monocotyl.) Wasseraufnahme: Wurzelhaare Aufnahme von Nährsalzen Sonderentwicklungen/Modifikationen:• Rüben• Wurzelknollen• Stelzwurzel• Atemwurzeln
• Die Sproßachse Aufgaben: Bildung und Exposition der Blätter/Photosyntheseorganeoptimale Lichtausnutzung Bildung der Fortpflanzungsorgane (Blüten/Früchte) Sonderfunktionen:• Ausläufer• Rhizome• Speicherknollen• Zwiebeln• Photosynthese• Wasserspeicherung
• Das Blatt Primäre Aufgaben:• Photosynthese• Regulation des Gas- und Wasserhaushaltes Morphologie: sehr variabel! Sonderfunktionen /Metamorphosen:• Blüten-/ Hochblätter• Wasserspeicher (Sukkulenz)• Ranken• Dornen
• Pflanzliche Gewebe Grundgewebe (Parenchyme) Abschlußgewebe Festigungsgewebe Leitgewebe Bildungsgewebe (Meristeme)
• Grundgewebe (Parenchyme) wenig differenziert meist isodiametrisch „Füll“-Funktion Speicherung Parenchymzellen sind in der Lage sich zu in andere Gewebetypen zu differnzieren. Zudem können sie die meisten Stoffwechselfunktionen(Synthese,Speicherung) ausführen
• Abschlußgewebe dicht geschlossen, ohne Intrazellularen Häufig Auflagerung (Apposition) vonwasserundurchlässigen Schichten(Cuticula)   Primär: Epidermis Sekundär: Rinde/Borke
• Festigungsgewebe Collenchym: lebend, Teile der Zellwand verstärkt (Cellulose, Pektin)• Ecken- (Kanten-) Collenchym• PlattencollenchymBietet, dadurch, dass es nicht durch Lignin verstärkt ist, flexibelen halt, ohne das Wachstum zu behindern Sclerenchym: tot, dickwandig, englumig, meist Lignin-Einlagerung• Sclerenchymfasern: langgestreckt.Gewerbliche Nutzung: Flachs, Hanf, Jute, Sisal!• Steinzellen: isodiametrisch (Fruchtschalen)Erfüllt durch seine Lignineinlagerung die Stützfunktion besonders gut, es ist ausgewachsen und bleibt als "starre" Zellwand zurück
• Leitgewebe Phloem (Siebteil): Fernleitung von Assimilaten; lebende, kernlose ZellenBestandteile:• Siebzellen (Gymnospermen)• Siebröhren, Geleitzellen (Angiospermen) Xylem (Holzteil): Fernleitung von Wasser; tote, verholzte ZellenBestandteile:• Tracheiden (Gymnospermen)• Tracheen (Angiospermen)• Holzparenchm• Holzfasern
• Meristeme Bildungsgewebe, unspezialisiert, embryonal Apikale Meristeme: Längenwachstum Laterale Meristeme: Dickenwachstum (Cambien)  
• Primäres Wachstum der Wurzel Apikalmeristem, Schutz: Wurzelhaube Lateralmeristeme
• Primäres Wachstum der Sproßachse Apikalmeristem: Endknospe Apikaldominanz: Achselknospen werden unterdrückt
• Sekundäres Dickenwachstum Erweiterung des Sproßumfanges durch laterale Meristeme Tritt bei allen Gymnospermen auf Bei Angiospermen: nur Dikotyle Neubildung von Xylem: Holz Phloem: Bast Abschlußgewebe: Kork/Borke
• Jahresring Ein Jahresring spiegelt die verschiedenen Entwicklungsphasen in einer Vegetationsperiode wider. Nach der Ruhephase im Winter (oder Trockenzeit) werden in der Mobilisierungsphase Nährstoffe verbraucht, die vor der Ruhephase angelegt wurden. Es folgt die Wachstumsphase, in der das sogenannte Frühholz entsteht. Es bildet sich eine oft hellere Zuwachszone aus relativ lockerem Gewebe, das dem Baum den schnellen Transport von Wasser und Mineralien von der Wurzel in die Krone ermöglicht, um den Blattaustrieb und die Blütenbildung zu gewährleisten. Die Zellen im Frühholz sind dünnwandig und großlumig. Dadurch sind sie mechanisch nicht sehr fest. In der darauf folgenden Depositionsphase entstehen dickwandige kleinlumige Holzzellen, die wesentlich dichteres Gewebe bilden und hauptsächlich festigende Aufgaben übernehmen. Die oft dunklere Farbe dieses Spätholzes wird durch den höheren Anteil an Lignin in den Zellwänden verursacht.
• Periderm Das Periderm ist das sekundäre Abschlussgewebe bei Sprossachse und das tertiäre Abschlussgewebe in der Wurzel. Der Gewebekomplex ist von außen nach innen aufgebaut aus: Kork (Phellem), totes, mehrschichtiges Gewebe Korkkambium (Phellogen), einschichtiges Meristem Phelloderm, ein teilweise mehrschichtiges, parenchymatisches, oft photosynthetisch aktives Gewebe
• Kambium Kambium, oder auch Kambiumring, nennt man – vor allem bei Bäumen – die hohlzylinderförmige Wachstumsschicht zwischen der Splintholzzone und der Rinde (Bastzone und Borke). Diese Schicht ist für das sekundäre Sprosswachstum (Dickenwachstum) verantwortlich. Man kann es im Gegensatz zum primären Apikalmeristem als sekundäres oder Lateralmeristem bezeichnen. Es liegt zwischen Xylem (innen) und Phloem (außen). Nach der Definition wird alles Gewebe, das vom Kambium nach innen abgeschieden wird, Holz (=sekundäres Xylem) genannt (unabhängig von der Verholzung) und alles Gewebe, was nach außen abgeschieden wird, Bast (= sekundäres Phloem). Im Bast kann es zur Ausbildung eines zusätzlichen Kambiums, dem sekundären Korkkambium (Phellogen) kommen.
• Transport bei Pflanzen Membranen, Osmose und Transport-Aufbau: das Flüssig-Mosaik-Modell-Semipermeabilität: Wassertransport durch die Membran Osmose-passiver /aktiver Transport   Osmose: eine genauere Betrachtung Wasserpotential: Ψ (Psi)abhängig von – mechanischem Druck: Ψp(positiv oder negativ) Potential gelöster Substanzen:Ψs(immer negativ) Ψ= Ψp + Ψs Einheit: Megapascal (Mpa) 1MPa =10 bar (kg/cm2)Wasserbewegung: zu niedrigerem Ψ
• Transportformen bei Pflanzen Kurzstreckentransport: meist lateral,zwischen Zellen eines Gewebes Symplastisch: innerhalb des Cytoplasmas Apoplastisch: innerhalb der Zellwände
• Langstreckentransport Xylem: Wassertransport;Wurzel >> Sproß/ Blätter Phloem: AssimilateBlätter >> Wurzel
• Leitgewebe Xylem (Holzteil): Fernleitung von Wassertote, verholzte ZellenBestandteile:• Tracheiden (Gymnospermen)• Tracheen (Angiospermen)• Holzparenchm• Holzfasern
• Wassertransport Zwei Komponenten: Wurzeldruck Transpirationssog (wesentlich!)  
• Wasseraufnahme in die Wurzel: - apo- und symplastisch bis Endodermis- ab Endodermis nur symplastisch (Caspary Streifen!) Bedeutung des Wurzeldruckes:eher zweitrangig
• Transpirationssog Wasserdampf tritt aus Mesophyllzellen aus Verdunstung durch Spaltöffnungen Bildung einer Saugspannung (Ψp negativ!)
• Transpirationssog: eine quantitative Betrachtung - Verdunstung: 20m Baum ca 200 l Wasser/h- theoretische Leistung des Systems (35 bar)>>>350 m Wassersäule- tatsächl. Leistung geringer: Reibung! (ca 15 bar)> 150 m Wassersäule
• Spaltöffnungen Mechanismus der Bewegung:Kalium-Ionen:-Einstrom: Turgorerhöhung >>>>Öffnung- Ausstrom: Erschlaffung >>>> SchliessenAntrieb: durch eine Protonenpumpe Ein Stoma/Spaltöffnung ist eine Pore in der Epidermis von Pflanzen. Das Stoma wird normalerweise von zwei bohnenförmigen Zellen, den Schließzellen, gebildet. Zählt man die Zellen, die um die Schließzellen herum liegen, noch hinzu, spricht man vom Spaltöffnungsapparat oder stomatären Komplex. Die Stomata regulieren den Gasaustausch der Pflanze mit der Umgebungsluft, insbesondere ihre Wasserdampfabgabe (Transpiration). Unabhängig von Pflanzentyp und der Anpassung an besondere Standortbedingungen erfolgt das Öffnen und Schließen der Pore nach dem gleichen Mechanismus. Die Stomata befinden sich bei den meisten Pflanzen in der unteren Epidermis der Blätter, bei Gräsern auf beiden Blattseiten und bei Schwimmblattpflanzen nur auf der Blattoberseite. Stomata sind fast immer auch in den Epidermen von Sproßachsen und Blütenblättern zu finden, jedoch nie an Wurzeln.  
• Spaltöffnungen Regelgrößen:- CO²- Licht (Blaulichtrezeptor)- Circadiane Rhythmik: Öffnung bei Tag- Wassermangel (Abscisinsäure!)- Temperatur
• Anpassungen an Trockenstress - Reduktion der Oberfläche- Einsenken von Spaltöffnungen- verstärkte Cutikula, Haare- Wasserspeichergewebe (Sukkulenz)-Physiologisch:- Modifikation der Photosynthese z.B. CAM-Pflanzen(Crassulacean acid metabolism):Auftrennung in Tag- und Nachtreaktionen
• Assimilattransport: TranslokationPhloemsaft: - Saccharose (bis 30%)- Ionen, Aminosäuren,etc Transportrichtung: wechselnd!Aber immer :von Zuckerquelle (source)zu Ort des Zuckerverbrauches (sink)
• Phloemtransport: Druckstrommodell Durch den osmotischen Druck kommt es zu einem Einströmen von Wasser im Sammelphloem und somit zu einem hydrostatischen Druckgradienten. Dieser treibt einen Massenstrom durch die Siebröhre entsprechend dem Gesetz von Hagen-Poiseuille an. Im Entladephloem kommt es zusammen mit dem Entladen der Saccharose zu einem Ausströmen von Wasser. Dieses Wasser wird entweder für das Wachstum (Wurzelspitzen, Früchte) verwendet oder über das Xylem zurücktransportiert. Gemäß der Druckstromtheorie ist also die Saccharose zugleich Triebmittel wie auch transportierte Substanz. Die in geringer Konzentration vorhandenen Substanzen werden demnach passiv im Massenstrom mittransportiert.
• Zusammenfassung Transport: Wassertransport (Xylem)- Wurzeldruck (aktiv)- Respirationssog (passiv) geregelt durch Spaltöffnungen Assimilattransport (Phloem)- gerichtet von „source“ zu „sink“- aktive Phloembeladung- Bewegung durch Druckstrom
• Umweltfaktoren Temperatur Gravitation Wasserpotential mechanische Beanspruchung (Wind, etc) tages-/ jahreszeitliche Rhythmik Schädlinge Licht
• Reaktionen auf Umweltfaktoren • kurzfristig: Bewegungen Differenzierung von Organen (Blüten, Blätter) Anpassungen des Stoffwechsels • langfristig: Entwicklung angepaßter Organe(Wurzel, Sproß)
• Auxin Botensubstanz bei Phototropismus → Phytohormon - wirksam in geringen Mengen- Synthese- und Wirkort nicht identisch→Transport nötig! Polarer AuxintransportEin chemiosmotisches Modell: In der Zelle liegt Auxin als Ion vor, da pH7 - außerhalb wird es druch ein H+ neutralisiert -> pH 5, kommt es nun wieder in eine neue Zelle, ionisiert es wieder und das Abgegaben Proton wird aus der Zelle gepumpt(ATPverbrauch).
• Wechselwirkung von Hormonen: Apikaldominanz Auxin: produziert in Apikalknospe hemmt Achselknospen Cytokinine: - produziert in der Wurzel fördern Axelknospen → Wurzel-nahe Achselknospen keimen aus
• Gibberelline: als Pilztoxine entdeckt! Reis-Krankheit der„verrückten Keimlinge“ -> (Bakanae) Später als pflanzeneigene Stoffe identifiziert,wichtige Pflanzenhormone! Breiter Einsatz in der Landwirtschaft:• Fruchtreife• Kernlose Trauben!• Wachstumsförderung in Baumschulen etc Biotechnologische Produktion mit dem PilzGibberela fujikuroi Funktionen und Anwendungen: Samenkeimung; Amylase Synthese; verzögerte Seneszenz Zell-Elongation Aufhebung von Zwergwuchs Blüteninduktion kein Fruchtfall Fruchtwachstum: Kernlose Früchte Melonen große Äpfel
• Wechselwirkung von Hormonen: Laubabwurf Ziel: Verringerung der Oberfläche-> für die Winter–(=Trocken-)Periode Verfahren:- Auslagerung von Speicherstoffen- Ausbildung eines TrenngewebesSteuerung: Verschiebung des Gleichgewichtes von Ethylen und AuxinEthylen wird dominant
• Übersicht der Pflanzenhormone Auxin: stimuliert Spross-Steckung, Wurzelwachstum, Differenzierung und Verzweigung sowie Fruchtentwicklung; Apikaldominanz; Phototropismus und Gravitropismus Cytokinine: beeinflussen Wurzelwachstum und Differenzierung; stimulieren die Teilung und das Wachstum von Zellen, die Keimung und die Blüte; verzögert Seneszenz Gibberelline: fördern Samenkeimung und Austreiben der Knospen, Spross-Streckung, Blattwachstum; Stimulieren Blüte und Fruchtentwicklung; beeinflussen Wurzelwachstum und Differenzierung Abscisinsäure: hemmt Wachstum; schließt bei Wasserstress Stomata; wirkt dem Brechen der Ruhephase entgegen Ethylen: fördert die Fruchtreife; wirkt einigen Effekten des Auxins entgegen; födert oder hemmt, je nach Pflanzenspezies, Wachstum und Entwicklung von Wurzeln, Blättern,Blüten
• Photoperiodismus: physiologische Reaktion auf die Tageslänge Kurztagspflanzen: blühen im Herbst/Winter (Chrysanthemen, Weihnachtssterne) Langtagpflanzen: blühen im Frühling/Sommer Eigentlicher Auslöser:kritische Nachtlänge Effektiver Reiz: die Qualität /Wellenlänge des LichtesRezeptor: das Phytochromsystem  
• Stressreaktionen Pflanzen können vor allem durch ihr HormonsystemaufStress-Situationen reagieren : - Trockenheit- erhöhte Salzbelastung- Hitze / Kälte- Pathogenbefall

zurück  |  weiter 1 / 2