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Bio&Öko (Fach) / Forstbotanik (Lektion)

Diese Lektion wurde von antonkohler erstellt.

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• Nennen Sie die drei auffallendsten Merkmale einer pflanzlichen Zelle (im Vergleich zu einer tierischen) - Zellwand - Vakuole -Chloroplasten ---------- >> Zellwand als „Exoskelett“ (durch die pflanzliche Zellen tendenziell größer werden können als tierische) mit Plasmodesmen zur Zell-Zell-Kommunikation >> Im Vergleich zu tierischen Zellen weniger Mitochondrien (das Mitochondriengenom ist allerdings größer) >> Im Vergleich zur tierischen Zelle mehr Dictyosome (Hauptsyntheseort für Oligo- und Polysaccharide für den Bau der Zellwand)
• Beide Zelltypen haben Mitochondrien. Gibt es Unterschiede in Funktion und Anzahl? Begründen Sie Ihre Antwort. Die Anzahl der Mitochondrien in einer Zelle spiegelt deren (Bewegungs- bzw. metabolische) Aktivität wider und ist dementsprechend in pflanzlichen Zellen geringer als in tierischen.
• Welche Funktion erfüllt die Zellwand bei Pflanzen? Warum ist diese bei Tieren nicht „nötig“? a) hält als „Exoskelett“ die Form der Zelle b) Regulation (zusammen mit der Vakuole) des Zellvolumens c) Schutz vor Verletzung d) Barriere gegenüber eintretenden Stoffen >> bei Tieren nicht nötig, da Zelle beweglicher sein muss und Tiere haben ein Skelett
• Sie sind ein durstiger pathogener Pilz: Welche „Hindernisse“ müssen Sie überwinden, um an das Wasser in der pflanzlichen Zellvakuole zu kommen? Bitte bringen Sie folgende Begriffe in die richtige Reihenfolge (von außen nach innen): Plasmamembran, sekundäre Zellwand, Tonoplast, Mittellamelle, primäre Zellwand, Cytoplasma. (1) Mittellamelle, (2) primär Zellwand, (3) sekundär Zellwand, (4) Plasmamembran, (5) Cyctoplasma, (6) Tonoplast
• Wie/ Woraus sind Zellwände generell aufgebaut? Aus einem Gerüst aus (reißfesten, flexiblen) Cellulosemikrofibrillen („Stahl“);einer (druckfesten, steifen) Matrix v.a. aus Polysacchariden („Beton“);Wasser (die Matrix ist zunächst „gelartig“);Zellwände sind Abscheidungsprodukte der lebenden Zellmembran
• Welche unterschiedlichen Funktionen erfüllen deren Komponenten? Die genaue Zusammensetzung und Gestaltung variiert je nach Zellwandschicht (primär oder sekundär) und kann sich je nach „Situation“ des Gewebes (z.B. Austrocknung) ändern bzw. im Aufbau von der Pflanze/ Zelle gezielt (an die mechanischem Erfordernisse) angepasst werden, z.B. beim Reaktionsholz.
• Welche Unterschiede gibt es in der Zusammensetzung von primären und sekundären Zellwänden? Die primäre Zellwand besteht anteilig (bezogen auf das Trockengewicht) aus: (1)Min. 10% Cellulosemikrofibrillen in Streuungstextur, d.h. als „ungeordnetes“, über Wasserstoff-Brücken verbundenes Netz angelegt; hydrophob (2)Matrix: ca. 35 % Pektine (Polysaccharide, über Ca2+ und Mg2+ vernetzt): „eigentliche“, sehr anpassungsfähige Matrix, hydrophil, verhindert Aggregation der Ketten und damit Kollaps               des Netzwerks; bestimmt Durchlässigkeit gegenüber Makromolekülen (3)ca. 25% Hemicellulosen (Polysaccharide, ebenfalls netzbildend bzw. als mit den Cellulosefibrillen verbundene „Gleitschicht“) (4)bis zu 8% Strukturproteine (z.B. Extensine), die das Zellwachstum und die zur Neuanordnung des Netzes nötigen Bewegungen mit steuern Die sekundäre Zellwand wird erst nach Beendigung des (Volumen-) Wachstums der Zelle gebildet. Sie wird prinzipiell genau wie die primäre außerhalb/ durch die Zellmembran gebildet und besteht ebenso wie diese aus Cellulosefibrillen und einer Matrix: (1)allerdings ist der Celluloseanteil auf bis zu 2/3 des Trockengewichts erhöht, die Fibrillen sind parallel zueinander angeordnet, wobei sich die einzelnen Schichten über kreuzen (2)Die Matrix besteht nun vorwiegend aus Lignin (bis zu 1/3 des Trockengewichts), einem hydrophoben („Imprägnierung“ z.B. der wasserleitenden Gefäße), stark verzweigten phenolischen Polymer. Lignin ist für die meisten Lebewesen unverdaulich und dient somit auch als Fraßschutz. (3)Cellulose und Lignin sind kovalent verbunden; dadurch entsteht eine hohe Materialsteifigkeit (im Vergleich zur primären Zellwand)
• Wo/ Unter welchen Umständen kommen primäre, wo sekundäre Zellwände vor? Primäre Zellwände kommen in allen Zellen vor. Nur primäre Zellwände kommen bei jungen noch nicht komplett ausgebildeten Zellen vor.Sie können sich so noch dehnen. Des Weiteren haben Parenchymzellen keine sekundären Zellwände: Aerenchym, Blattparenchym _________________________________________________________________ Die primäre Zellwand besteht anteilig (bezogen auf das Trockengewicht) aus: (1)Min. 10% Cellulosemikrofibrillen in Streuungstextur, d.h. als „ungeordnetes“, über Wasserstoff-Brücken verbundenes Netz angelegt; hydrophob (2)Matrix: ca. 35 % Pektine (Polysaccharide, über Ca2+ und Mg2+ vernetzt): „eigentliche“, sehr anpassungsfähige Matrix, hydrophil, verhindert Aggregation der Ketten und damit Kollaps               des Netzwerks; bestimmt Durchlässigkeit gegenüber Makromolekülen (3)ca. 25% Hemicellulosen (Polysaccharide, ebenfalls netzbildend bzw. als mit den Cellulosefibrillen verbundene „Gleitschicht“) (4)bis zu 8% Strukturproteine (z.B. Extensine), die das Zellwachstum und die zur Neuanordnung des Netzes nötigen Bewegungen mit steuern Die sekundäre Zellwand wird erst nach Beendigung des (Volumen-) Wachstums der Zelle gebildet. Sie wird prinzipiell genau wie die primäre außerhalb/ durch die Zellmembran gebildet und besteht ebenso wie diese aus Cellulosefibrillen und einer Matrix: (1)allerdings ist der Celluloseanteil auf bis zu 2/3 des Trockengewichts erhöht, die Fibrillen sind parallel zueinander angeordnet, wobei sich die einzelnen Schichten über kreuzen (2)Die Matrix besteht nun vorwiegend aus Lignin (bis zu 1/3 des Trockengewichts), einem hydrophoben („Imprägnierung“ z.B. der wasserleitenden Gefäße), stark verzweigten phenolischen Polymer. Lignin ist für die meisten Lebewesen unverdaulich und dient somit auch als Fraßschutz. (3)Cellulose und Lignin sind kovalent verbunden; dadurch entsteht eine hohe Materialsteifigkeit (im Vergleich zur primären Zellwand)
• Wie kommunizieren Zellen trotz des „Hindernisses“ Zellwand miteinander (und welche „Abkürzung“ hätte also der Pilz aus Frage b) evtl. nehmen können)? Die dicken Zellwände stellen im Vergleich zur dünnen Plasmamembran   ein deutlich größeres „Hindernis“ dar. Um trotzdem Kommunikation und Stoffaustausch zu ermöglichen sind mit Plasmamembran ausgekleidete Kanäle angelegt, die Plasmodesmen. Teilweise besteht       zwischen zwei Zellen sogar „Organellkontinuität“
• Spross: Worin unterscheidet sich primäres von sekundärem Wachstum? Gehen Sie dabei insbesondere auf die beteiligten Meristeme und ihre Aufgaben ein. Primäres Wachstum erfolgt in die Länge, sekundäres in die breite Beim Primären Wachstum geht es darum in die Länge zu wachsen. Dabei werden durch verschiedene Meristeme die Pflanzentypischen Sprossbestandteile gebildet (Kambium, Epidermis, Mark)Meristeme beim primären Wachstum: Rindenkambium, Markkambium, Prokambium, Protoderm. Beim sekundären Wachstum geht es darum die Stabilität zu erhöhen und in die Dicke zu wachsen.Meristeme sind dabei das Kambium und das Korkkambium. Ersteres gibt nach innen das sekundäre Xylem ab und nach außen Phloem. Das Korkkambium generiert die äußere Schutzschicht, das Periderm und wird aus Parenchymzellen der sekundären Rinde gebildet.
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• Nennen Sie drei Sprossmodifikationen und ihre jeweilige Funktion. a) Sprosssukulenz: Wasserspeicherung (Kakteen) b) Stolone (Ausleger): Vegetative Vermehrung (Erdbeere) c) Sprossdornen: Fraßabwehr (Schlehe)
• Nennen Sie drei Wurzelmodifikationen und ihre jeweilige Funktion. a) Brettwurzeln: Stabilisierung (Trobenbäume) b) Luftwurzeln: Nährstoffaufnahme, Wasseraufnahmen (Orchideen) c) Haustorien: Nährstoff und Wasserversorgung bei Epiphyten (Mistel)
• Nennen Sie drei Blattmodifikationen und ihre jeweilige Funktion. a) Hochblätter: Anlocken von Bestäubern (Weinachtsstern) b) Blattsukkulenz: Wasserspeicherung (Aloe Vera) c) Dornen: Schutz vor Fraß (Akazie)
• Gibt es eine Komponente die nur in Laub-/ Nadelblatt vorkommt und im jeweils anderen Typ nicht und wenn ja, welche? (nennen oder eindeutig kennzeichnen) Harzkanäle, Sekretzelle, umgebendes SklerenchymUnterteilung in Palisadenparenchym und Schwammparenchym. ________________________________________________________ Unterschiede zum Laubblatt:> Weiteres Abschlussgewebe Hypoderm> Sklerenchym: Festigungsgewebe mit verdickten/ Zellwänden> Homogenes Mesophyll („Armpalisaden“ mit leistenartigen Zellwand-Einstülpungen)> Harzkanal> Endodermis vgl. Wurzel> Transfusionsgewebe: leitet Wasser/ Nährstoffe zwischen Mesophyll und Leitbündeln; (lebendes) Parenchym und (tote) Tracheiden
• In welchem Gewebe des gezeigten Blattes findet der Großteil der Photosynthese statt (nennen oder eindeutig kennzeichnen) und anhand welchen Merkmals kann man das erkennen? Photosyntheseparenchym/ Palisadenparenchym
• Welche Blattkomponente ist für den Gasaustausch des Blattes essentiell (nennen oder kennzeichnen)? Stomata
• Wie funktioniert Gasaustausch in anderen pflanzlichen Organen, z.B. dem (auch verholzten) Spross? Lentizelle (Korkporen oder - warzen) Rundliche oder längliche Ausstülpungen, die dem Gasaustausch dienen. Lentizellen entstehen im Verlauf der Borkenbildung durch Aufreißen der oberen Zellschicht und enthalten abgestorbene, nicht fest miteinander verbundene Korkzellen. Im Gegensatz zu Spaltöffnungen (Erklärung folgt im Blattteil) können Lentizellen nicht von der Pflanze aktiv geöffnet oder geschlossen werden.
• Welche der in d) und e) gefragten Vorrichtungen zum Gasaustausch lässt sich aktiv öffnen und schließen und wie steuert die Pflanze das? > Stomata Aktiver Verdunstungsschutz: Spaltöffnungen; diese setzen sich aus mehreren Zellen zusammen:> Zwei an den Polen fest verbundene Schließzellen> i.d.R. mehrere Nebenzellen (Anzahl kann variieren) Zwei Aspekte des Schließmechanismus:> Veränderung im Zellturgor („Wasserinnendruck“) durch Verlagerung osmotisch aktiver Ionen> Cellulosemikrofibrillen halten dabei die Schließzellen in Form >> können nur „länger“ werden
• Was ist "Holz" (anatomisch gesehen)? Es wird gebildet aus dem Kambium, sind nach innen abgegebene Parenchymzellen, die Funktion von Xylem (Holz ist sekundäres Xylem: charakteristisch ist die Einlagerung von Lignin in die Zellwand) übernehmen. Aufgebaut ist es nämlich aus Tracheiden/ Tracheen und Holzfasern durchzogen von Markstrahlen.
• Welche Zelltypen sind darin zu finden & welche Aufgaben haben diese jeweils im noch aktiven (unverkernten/ Splint-) Holz? (Welche davon leben, welche sind „tot“?) > Tracheiden, Holz- und Markparenchym & Tracheen und Holzfasern (bei Angiospermen) > Wassertransport und Stabilität
• Warum ist ein Wurzelhaar keine „Seitenwurzel?“ Wurzelhaare sind keine Seitenwurzeln, sondern „Ausstülpungen“ der Epidermiszellen, die erst im Zuge der Ausdifferenzierung gebildet werden Sie dienen der Vergrößerung der Wurzeloberfläche und damit der Maximierung der Wasseraufnahme. Auch Seitenwurzeln haben Wurzelhaare?
• Wie entsteht eine Seitenwurzel im Gegensatz zu einem Seitentrieb am Spross? Bitte erklären Sie die Herkunft von beiden. Die Wurzel hat im Gegensatz zum Spross keine „vor-angelegten“ Knospen zur Verzweigung. Seitenwurzeln werden endogen („von innen“) durch das Perikambium gebildet; aus diesem entwickelt sich dabei schrittweise ein neuer Initialkomplex. Das Auswachsen der neuen Wurzel zerreißt die weiter außen in der Hauptwurzel liegenden Gewebeschichten.
• Nennen Sie EIN Beispiel für eine im Wurzelraum vorkommende Symbiose und beschreiben Sie wie diese funktioniert und welcher Partner wie davon profitiert. Mykorrhiza ist eine Ernährungs-Symbiose zwischen Pilzen und den Wurzeln von Pflanzen: Die Pilze sorgen für enorme Oberflächenvergrößerung, verbesserte Erschließung des Bodensubstrats, Schutz vor Schadeinflüssen und können durch Abgabe von Protonen sogar Ionen in Lösung bringen (also der Pflanze Nährstoffe zugänglich machen) Die Pflanze versorgt den Pilz dafür mit organischen (Kohlenstoff-) Verbindungen (Zucker)z.B. Fichte, Lärche, Buche, Birke, Eiche dabei können sowohl Baum als auch Pilz mehrere Partner haben. Etwa 80% der Baumarten sind mykorrhiziert! Die „Infektion“ mit einem Mykorrhiza-Pilz geschieht meist in der Differenzierungszone langsam wachsender Seitenwurzeln.
• Welche Unterschiede gibt es dabei zwischen Nadel- und Laubgehölzen? Bitte beziehen Sie in ihre Antwort auch die Stichworte Wasserleitgeschwindigkeit und Verhalten bei Lufteintritt (Embolie) mit ein. Nadelbäum haben nur Tracheiden und Parnchymzellen.Die Wasserleitgeschwindigkeit ist geringer, das Tracheiden einen geringeren Durchmesser haben. Die Gefahr einer Embolie ist jedoch geringer, da stärkere   Kappilarkräfte.
• Viele Pflanzen vermehren sich sowohl vegetativ (asexuell) als auch generativ (sexuell). Was ist der Unterschied/ gibt es jeweils „Vorteile“? Nennen Sie jeweils Beispiele für beide Vermehrungsarten. Unterschied:Bei einem werden Klone gebildet, beim anderen werden Gene rekombiniert und Diasporen.> Vegetative Vermehrung ist billiger. Man kann sich mit wenig Aufwand stark vermehren.> Sexuelle Fortpflanzung/ Vermehrung ist teurer. Es müssen Blüten, Pollen, Samen gebildet werden. Vorteile Vegetativ: Unaufwändig.Vorteile generativ: Rekombination der Gene, Samen können sich besser verbreiten, Samen können lange überdauern. Beispiel vegetativ: Erdbeere (Stolone), Weide durch abgebrochene Äste. Beispiel generativ: alle Bäume
• Die Details der sexuellen Vermehrung der Spermatophyten erscheinen sehr kompliziert. Wie würden Sie einem ungeduldigen Nicht-Botaniker in einfachen Worten die zwei dahintersteckenden „Tricks“ und damit den evolutionären Erfolg der Gruppe erklären? 1.Die Samen selbst schützen Embryo, enthalten Nährstoffe, werden durch Wind und Tiere weit verteilt, überdauerungsfähig. 2.Befruchtung erfolgt unabhängig von Wasser mittels Pollen durch Wind und Tiere
• Anhand welcher Merkmale (außer den Keimblättern) lassen sich ein- und zweikeimblättrige Pflanzen morphologisch unterscheiden? 1. Meist parallele Blattadern 2. Keine Hauptwurzel 3. Nur eine Keimöffnung im Pollenkorn 4. Blüten meist 3-zählig 5. Kein Kambium sondern Leitbündel über Sprossdurchmesser verteilt.
• Nennen Sie je eine Beispielpflanze für die unter b) genannten Gruppen. Monokotyledone/ Einkeimblättrige: Bambusa vulgaris Dikotyledone/ Zweikeimblättrige: alle Bäume
• Welche der unter b) genannten Gruppen ist grundsätzlich zu sekundärem Dickenwachstum befähigt und wie lässt sich das anhand der Sprossanatomie erkennen? Die Zweikeimblättrigen. Man erkennt es daran das der Spross ein zylindrisches Kambium hat und nicht, wie die Einkeimblättrigen Leitbündel über den Sprossquerschnitt verteilt.

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