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Fobio (Fach) / Ökosystemphysiologie (Lektion)

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• Immobile Nährstoffe? Bsp. Eisen junge Blätter sind betroffen. (ungleich Mobilität im Boden)
• Mobile Nährstoffe? Bsp. Magnesium alte Blätter betroffen (ungleich Mobilität im Boden)
• Makronährstoffe? Weitere Unterteilung? C, H, O -primäre Nährstoffe (N, P, K) -sekundäre Nährstoffe (Ca, S, Mg) Mineralische Makronährstoffe (0.2 bis 4% DW)
• Mikronährstoffe? Bsp: Bor, Chlor, Mangan, Eisen (auch essentiell, Kofaktoren für Enzyme)
• Förderliche Nährstoffe? nicht essentiell. Bsp: Na, Si, Co (Ausnahmen bestätigen die Regel, z.B. beim Si)
• Kationenaustausch? • Bodenpartikel sind überwiegend negativ geladen• Kationen werden adsorbiert (damit vor Auswaschung geschützt) Kationen werden adsorbiert (damit vor Auswaschung geschützt)• Anionen werden leicht ausgewaschen (NO 3-, Cl -, H , H2PO 4-, SO , SO4²-)• Adsorbierte Mineralstoffe können durch andere Kationen ausgetauscht werden.
• Transport durch Membran? Unterteilung? Passiver Transport  Ohne Energieverbrauch  Spontan Spontan Bsp. Diffusion (manche Carrier = erleichterte Diffusion) Aktiver Transport  Energieverbrauch Bsp. Carrier, Protonenpumpen
• Carriermechanismen? -einfacher (Carrier nimmt auf und dreht sich dann) -Austausch = Antiport (nimmt beidseitig auf und tauscht dann aus) -Kotransport = Symport (kann zwei unterschiedliche Stoffe/Moleküle zeitgleich aufnehmen).
• Wirkungsweisen des aktiven Transportweges? -Ausschluss (weniger als erwartet) -Akkumulation (mehr als erwartet)
• Diffusion neutraler Teilchen? J = -P * delta c J: Teilchenfluss P: Permeabilität delta c bestimmt die Diffusion.
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• Kanäe vs. Carrier -Kanäle: hohe Transportraten, rel. selektiv, nur kleinere Moleküle -Carrier: rel. geringe Transportraten, sehr selektiv, auch größere Moleküle
• Aktiver Transport. Unterteilung? -primär aktiver Transport (Protonen-Pumpe oder ABC-Transporter) sekundärer aktiver Transport (Kopplung mit erleichterter Diffusion/Carrier)
• Stickstoff? Mangelerscheinungen? Nitrat (NO³-) oder Ammonium (NH^4+) -Hauptbestandteil v. Chlorophyll -bildet zusammen mit CHO und S Aminosäuren -sehr mobil im Boden Mangelerscheinungen: Wachstumsstillstand, Chlorose an alten Blättern.
• Phosphor? Mangelerscheinungen? Hydrogenphosphat (HPO4²-) oder Dihydrogenphosphat -Photosynthese, Atmung, Zellteilung, Energiespeicherung und -transfer • Wurzelwachstum Phosphate sind sehr schlecht wasserlöslich Mangelerscheinungen: langsames und kümmerliches Wachstum, Symptom an älteren Blättern (mobil), bei starkem Mangel rötliche bis purpurrote Färbung der Blätter
• Kalium? Mangelerscheinungen? Verfügbar als K+ • Anders als andere Nährelemente wird Kalium nicht organische Strukturen eingebaut. Hauptsächlich wird es in den Vakuolen gespeichert. • Wichtig für die ATP Produktion• wichtige Rolle in der Osmoregulation und am Öffnungs- Schließmechanismus der Stomata Mangelerscheinungen: Wuchshemmung und Welke, die Symptome sind wenig spezifisch, Niekrose an den Blattspitzen der älteren Blätter
• Schwefel? Mangelerscheinungen? Schwefel ist als Sulfat pflanzenverfügbar: SO 4²–• S ist Bestandteil von bestimmten Aminosäuren und damit wichtig für die Bildung von Proteinen  Disulfidbrückenbindung • Elektronentransport: Eisen -Schwefel Proteine• S ist u.a. wichtig für die Samenproduktion und Bildung von Wurzelknöllchen bei Leguminosen Mangelerscheinungen: • S-Mangel ist in der Landwirtschaft häufig (geworden)• Jüngere Blätter chlorotisch, insgesamt sehr hell• Schlechte Qualität des Weizenklebers
• Magnesium? Mangelerscheinung? Pflanzenverfügbar als Mg Pflanzenverfügbar als Mg 2+ 2+• Wichtigste Funktion: Zentralatom des Chlorophylls • Magnesium -Mangel kann auf sandigen, stark ausgewaschenen und versauerten Böden auftreten• In sauren Böden inhibiert Al³+ die Mg²+ Aufnahme Saurer Regen, “Waldsterben” Mangelerscheinung: Ausbleichung alter Blätter (mobil), Blattabfall
• Calcium? Mangelerscheinung? Pflanzen verfügbar als Ca²+• Ca ist wichtig für die Funktion von Biomembranen • Wirkt der Bodenversauerung entgegen • Wichtig für Blüte und Reproduktion • Calciummangel tritt lediglich in tropischen Böden auf Ca Mangel• Ca Mangelerscheinungen findet man Mangelerscheinungen findet man generell selten, wegen der sekundären Wirkung im Boden Der saure Boden wirkt sich stärker aus als der Ca-Mangel in der Pflanze.• Ca ist in der Pflanze nicht mobil
• Eisen? Mangelerscheinung? Verfügbar als Fe²+, Fe³+• Wichtiger Bestandteil von Proteinen und Enzymen (z.B. Nitrogenase)• Eisen ist Cofaktor bei der Chlorophyll-Synthese• Eisen ist in der Regel ausreichender Menge als Bodenmineral vorhanden Eisenmangel• Chlorosen durch Mangel an Chlorophyll
• Erleichterte Diffusion? Treibende Kraft: Konzentrationsunterschiede Mechanismus: Mechanismus: passiver Transport - Diffusion Begrenzung: Anzahl der Carrier
• Primär aktiver Transport? Treibende Kraft: Energie! ATP, Licht Besonderheit: Transport entgegen dem Konzentrationsgefälle, Akkumulation von Molekülen möglich.
• Sekundär aktiver Transport? Treibende Kraft: Protonengradient (gekoppelter Transport - Carrier) Besonderheit: Transport entgegen dem Konzentrationsgefälle, Akkumulation von Molekülen möglich
• Warum ist Wasser für Pflanzen wichtig? Wichtig für die Stabilität einer Pflanzenzelle: -Zellwand -Zellinnendruck (Turgor)
• Wofür benötigen Pflanzen H2O? -Als universelles Lösungsmittel -Für den Ferntransport von Nährstoffen, Assimilaten usw.-Als Kühlmittel (Transpiration) -Als Substrat im Stoffwechsel -Für Stabilität der Zellen und Wachstum (Volumenzuwachs)
• Diffusion? -natürlich ablaufender physikalischer Prozess -führt über die Zeit zur Durchmischung zweier oder mehrerer Stoffe -Besteht ein Konzentrationsgradient erfolgt sie von hoher zu niedriger Konzentration -innerhalb von Zellen ein wichtiger Transportprozess
• Massenströmung (Wassertransport)? Gemeinsame Bewegung von Molekülen entlang eines Druckgradienten, z. B. Wasser in einem Gartenschlauch. • Abhängig vom Radius der Röhe, Viskosität der Flüssigkeit und dem Druckgradienten • Unabhängig vom Konzentrationsgradienten • Maßgeblich für den Wassertransport im Xylem
• Wasserpotential? Allgemeine Definition: Thermodynamische Größe, die Wassersättigung eines Systems (Boden, Luft, Zelle, Pflanze, Flüssigkeiten) beschreibt. Das Wasserpotential ist die Arbeit, die geleistet werden muss, um eine Volumeneinheit Wasser aus dem betrachteten System auf das Potentialniveau des Bezugssystems (reines Wasser) zu überführen. Das Wasserpotential von reinem Wasser ist definitionsgemäß Ψ = 0. Das Wasserpotential wird als Druck angegeben.
• Wasserpotentialgleichung? Zelle = pi + ro + teta pi: osmotisches Potential (osmotischer Wert des Zellsaftes = Fähigkeit der Pflanze Wasser aufzunehmen, negativ) ro: Druckpotential (Turgordruck, positiv) teta: Matrixpotential (Wechselwirkungen zwischen H2O und pflanzlichen Strukturen, negativ)
• Kohäsionstheorie? Wasserpotentialgefälle zwischen Boden und Luft, die treibende Kraft: Boden-Pflanze-Atmospheren Kontinuum Größte Differenz zwischen Blatt und Außenluft Durch Transpiration entsteht hydrostatischer Druck -„Sog“  Die Transpiration treibt den Transport in der Pflanze
• Makronährstoffe. Unterteilung in primär und sekundär. Prozentanteil an DW in Pflanze? primär: [CHO]NPK sekundär: CaSMg 0.2 bis 4%
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• Mobile Nährstoffe? Mobilität in Pflanze, alte Blätter sind betroffen. Bsp: Mg
• Immobile Nährstoffe? Immobilität in Pflanze, junge Blätter sind betroffen. Bsp. Eisen
• Wie ist der permanente Welkepunkt definiert? WasserpotentialWurzelzelle ≥ WasserpotentialBoden
• Was versteht man unter der Guttation? - die durch Wurzeldruck verursachte Ausscheidung von Xylemsaft in Tropfenform - wird als Anpassung von Pflanzen angesehen, auch bei geringer oder nicht vorhandender Transpiration einen Wasserstrom aufrechtzuerhalten
• Was lassen sich für Aussagen über Stomatadichte und Blattnervatur in Abhängigkeit von der Wasserverfügbarkeit machen? - gute Wasserversorgung -> geringe Dichte - geringe Wasserversorgung -> hohe Dichte
• Vitalität? 3 Ebenen - Ebene der Zelle: hohe Zellteilungsrate - Ebene des Organismus: maximales Wachstum - Ebene der Population: intensive Vermehrung
• Krankeit einer Pflanze - latente Schäden? - Erhöhung der Membranpermeabilität - Bildung von Osmotika - Prolinanreicherung - Aktivierung von Entgiftungsreaktionen
• Skizziere das Stresskonzept nach Larcher. 03_09
• Unterschied: Disposition und Prädisposition. - Disposition: angeborene Krankheitsbereitschaft - Prädisposition: exogen bedingte Modifikation der Disposition (abiotische und biotische Stressoren)
• Xylem/Phloem - Transport, Antrieb, pH? - Xylem: Wasser und Nährsalze, Transpirationssog, leicht sauer - Phloem: Assimilate und org. Verbindungen, Konzentrationsunterschiede an Saccharose, neutral
• Fettsäuresynthese, -abbau? Synthese verläuft analog zum Abbau durch schrittweisen Anbau von Acetyl-CoA (aktivierte Essigsäure) CH3CO-CoA. Dies erklärt auch, warum die Fettsäuremoleküle meistens eine geradzahlige Anzahl von Kohlenstoffatomen haben.
• Was ist der Zweck der Nitrat-Reduktion. Wie ist der Ablauf? - Herstellung von Glutamat und Glutamin (Aminosäuren) 1. Nitratreductase um Cytosol 2. Transport des enstehenden Nitrit in die Chloroplasten und dort weitere Reduktion zu Ammonium. 3. Ammonium wird im GS (Glutamin) - GOGAT (Glutamat) - System an org. Verbindungen gebunden und es entstehen Aminosäuren.
• Nitrat, Nitrit, Ammonium? - Salze d. Salpetersäure: NO3- - Salze d. salpetrigen Säure: NO2- - konjugierte Säure zu Ammoniak: NH4+
• Was ist ein Stickstoffspeicher, der während d. Vegetationsperiode und im jahreszeitlichen Wechsel benutzt werden kann? die Vakuole
• Was ist im Früjahr im Xylem zu erwarten? Anstieg der Aminosäurenkonzentration (Glutamin, Asparagin, v.a. Transport-Aminosäuren).
• Was ist im Herbst im Xylem zu erwarten? Am Ende der Vegetationsperiode wird N aus Rubisco ausgebaut. Synthetisierung von Speicherproteinen.
• Was ist auf stickstoffarmen Böden wichtig? wichtig für die optimale Nutzung ist der (geschlossene) Stickstoffkreislauf.
• Was bringen Pionierarten dem Stickstoffkreislauf. Bringen atmosphärischen Stickstoff in den Boden (biolog. N-Fixierung, BNF).

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