Physiologie (Fach) / Pflanzenphysio-Altklausuren (Lektion)

Haschke

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• Was ist der Unterschied zwischen einer nativen und einer denaturierenden Elektrophorese? Welche Eigenschaften der Proteine kann mit ihnen bestimmen? Elektrophorese Wanderung elektrisch geladener Teilchen durch ein Trägermaterial Nativen wandern gefaltete Proteine im elektrischen Feld durch das Molekularsieb eines Polyacrylamid-Gels Hierbei geht es darum die physiologischen Eigenschaften des aufzutrennenden Proteins zu erhalten Bei der denaturierenden handelt es sich um die SDS-Page Hier sind die Proteine vollständig denaturiert und es herrschen hohe Konzentrationen von negativen Ladungen (Auftrennung nach Molekulargröße)
• Berechnen Sie die Molarität einer 2%igen Glucose-Lösung (Molekulargewicht 198 g/mol).  2% - 20mg/ml – 20g/l – 0,101 mol/l 
• Was ist der Pasteur-Effekt? Das Phänomen, dass Hefen unter anaeroben Bedingungen mehr Glucose verbrauchen als unter aeroben. Somit findet sich der analoge Effekt auch bei höheren Eukaryoten; dort entsteht jedoch statt des Ethanols in Hefe Lactat, das Salz der Milchsäure. Beide Reaktionen können aufgrund ihres anaeroben Verlaufs als Gärung bezeichnet werden. Intensive Betätigung des Skelettmuskels erfordert spontan Energie, diese wiederum ist nur durch anaeroben Umsatz von Glucose zu Lactat verfügbar. Der letzte Reaktionsschritt, die Bildung von Lactat, regeneriert dabei das erforderliche Oxidationsmittel NAD+(Vgl. Glykolyse bzw. Muskelkater).
• Was ist eine Koleoptile? Die Koleoptile ist ein Gewebehohlzylinder, der die Primärblätter von Graskeimlingen umgibt.
• Was ist ein Entkoppler? Beschreiben Sie seine Wirkungsweise. Wie können Sie messen, ob die Chloroplasten einer Präparation entkoppelt sind? Ein Entkoppler sorgt dafür, dass die Membran permeabel für Protonen wird. Der Protonengradient kann nicht mehr aufgebaut werden. Außerdem ist keine ATP- Produktion mehr möglich. Mit Hilfe der HILL-Rate kann überprüft werden, ob die Chloroplasten entkoppelt werden. Denn es kommt dann zum schnelleren Umbau des DCPIP und zu einem schnelleren Abfall der Extinktion. 
• Nennen Sie drei Stoffwechselwege, die in Plastiden stattfinden! Photorespiration, Lichtreaktion, Calvinzyklus
• Nennen Sie drei Stoffgruppen, die Stickstoff enthalten. Beschreiben Sie kurz wie Pflanzen diesen Stickstoff assimilieren können! Es gibt Ammoniak, Nukleinsäuren und Proteine. Nitrat wird durch Nitratreduktase zu Nitrit, durch Nitritreduktase zu Ammoniak, durch Glutaminsynthese zu Glutamat, das durch GOGAT zu 2 Glutamat und alpha-Ketocarbonsäure, die durch Aminotransferasen zu anderen Aminosäuren.
• Was ist ein Absorptionsspektrum, was ist ein Wirkungsspektrum? Das Absorptionsspektrum gibt an, in welchem Maß die verschiedenen Wellenlängen des Lichts von einem Farbstoff absorbiert werden. Das Wirkungsspektrum ist das Diagramm der relativen Wirkungen der verschiedenen Wellenlängen des Lichts.
• Durch welche Kriterien ist aktiver Transport durch die Membran gekennzeichnet? - semipermeable Membran, entgegen des Konzentrationsgefälles, ATP-verbrauchend
• Was besagt die MITCHELL-Hypothese? Nennen Sie die Grundvoraussetzungen für diese! Durch die Aktivität von Protonenpumpen werden auf beiden Seiten der Biomembran unterschiedliche pH-Werte aufgebaut. Das Transmembranprotein ATP-Synthase nutzt den Rücktransport von Protonen entlang dieses Konzentrationsgefälles zur Synthese des zellulären Energieträgers ATP aus ADP
• Was ist der Emerson-Effekt? Wie können Sie ihn messen? Die gleichzeitige Bestrahlung mit Licht zweier Wellenlängen erzeugt eine größere Photosyntheserate, als die Summe der Bestrahlungen mit jeweils nur einer der beiden Wellenlängen. Es funktioniert nur, wenn beide Photosysteme vorhanden sind. Ist der Nachweis zur Kooperation beider Photosysteme.
• Was verstehen Sie unter transitorischer Stärke und weshalb entsteht sie? Ist Stärke, die im Licht aufgebaut und in Dunkelheit abgebaut wird. In ausgewachsenen photosynthetisch voll aktiven Blättern wird der Großteil des neu gebildeten Assimilats nicht sofort exportiert, sondern in Form von Stärkekörnern in den Chloroplasten abgelagert. Während der Nacht wird dieser Kohlenhydratspeicher durch den Abbau der Stärke in transportierbare Zucker wieder geleert. Der biologische Sinn besteht darin, dass dadurch eine kontinuierliche Versorgung der Pflanze mit Kohlenhydrate ermöglicht wird. Bei der Gerste ist sie in allen photosynt. aktiven Zellen zu finden und beim Mais nur in den Leitbündelscheidezellen.
• Worin unterscheiden sich die Chloroplasten von Mesophyll- und Leitbündelscheidezellen beim Mais hinsichtlich ihrer Struktur und ihrer enzymatischen Ausstattung? Die Chloroplasten der Leitbündelscheidezellen haben keine Granathylakoide. Die Chloroplasten der Mesophyllzellen haben diese. In den Leitbündelscheidezellen findet der Calvin-Zyklus statt und in den Mesophyllzellen die Lichtreaktion. Das im Cytoplasma von Mesophyllzellen anfallende Oxalacetat wird in den Chloroplasten zu Malat reduziert und dann über Plasmodesmen in Bündelscheidezellen und in deren Chloroplasten zu CO2, NADPH +H und Pyruvat zerlegt.
• Welche Umweltfaktoren beeinflussen die nastischen Bewegungen von Stomata? Licht, CO2-Spannung, Temperatur, Wasserpotential zwischen Blatt und Umgebung 
• Worauf beruhen die Öffnungs- und Schließbewegung der Stomata? Welche Prozesse laufen dabei in den Schließzellen ab? Turgorveränderungen Die Turgorzunahme führt zum Öffnen die Turgorabnahme zum Schließen An der Regulation sind Saccharose und K+-Ionen und die Anionen Malat und Cl- beteiligt Die Steuerung der Schließbewegung erfolgt über die CO2-Konzentration im Blattinnengewebe
• Nennen Sie drei Phytohormone und Bespiele ihrer Wirkungen bei der Entwicklung von Pflanzen. Gibberellinsäure- Beginnende Samenkeimung, Streckungswachstum Cytokine- Förderung der Zellteilung, Verhinderung der Seneszenz Auxin- apikale Dominanz, Bildung der Adventivwurzeln Abscisinsäure- Förderung Seneszenz, Hemmung Streckungswachstum, BlattabfallEthylen- Seneszenz, Fruchtreife, Umbau von Proteinen zu Aminosäuren
• Was ist eine Peptidbindung und was zeichnet sie aus? amidartige Bindung zwischen Carboxyl-Gruppe der einen Aminosäure und der Aminogruppe einer zweiten Aminosäure Die Besonderheit ist die Mesomerie.
• In welchen Bestandteilen von Pflanzen kommen die folgenden Elemente vor: N, P, S, Mg, Fe? N- Nucleinsäure, Hormone, Proteine P- Nucleinsäure, ATP, Phospholipide S- Proteine, Coenzyme Mg- Chlorophyll, Aktivierungsenzyme Fe- Cytochrome, Aktivierung einiger Enzyme
• Nennen Sie ein Monosaccharid, Disaccharid und ein Polysaccharid! Monosaccharid- Ribose Disaccharid- Lactose Polysaccharid- Stärke 
• Welche Reservestoffe gibt es in Pflanzen? Nennen Sie jeweils eine Pflanze als Beispiel. - Fette in Form von Ölen- Sonnenblume - Proteine- Leguminosen - Kohlenhydrate wie z. B. Stärke- Kartoffel
• Wie kommt der gerichtete Auxintransport in Haferkoleoptilen zustande? In welche Richtung geht er? Im Koleoptil wird das Phytohormon Auxin produziert, das über Pflanzenspitze mittels aktiven Transportes in weiter unten gelegene Teile der Pflanze transportiert. 
• Wie ist der Lichtkompensationspunkt definiert? Der gibt an, ab welcher Beleuchtungsstärke das durch den Calvinzyklus fix. Kohlenstoffdioxid und das bei der Atmung ausgeschiedene Kohlenstoffdioxid gerade gleich sind. Oder auch definiert als: bei der Sauerstoffverbrauch durch Atmung und Sauerstoffproduktion durch Photosynthese die Waage halten.26. Welcher Reaktionszyklus ermöglicht Pflanzen im Gegensa
• Welcher Reaktionszyklus ermöglicht Pflanzen im Gegensatz zu Tieren die Umwandlung von Fetten in Kohlenhydrate? Wo findet dieser Zyklus statt? Photosynthese in den Chloroplasten
• Welche Metabolite verbinden die Lichtreaktion mit der Dunkelreaktion der Photosynthese? ATP und NADH
• Was unterscheidet die Phytohormone von tierischen Hormonen im klassischen Sinne? Bei Phytohormonen keine klare Trennung von Bildungs- und Wirkort ( bei Tieren schon). Bei Phytohormonen nur selten gerichteter Transport (bei Tieren ja). Rezeptoren nur in bestimmten Fällen (bei Tieren spezifisch). Kein ZNS bei Phytohormonen. Häufig multiple Wirkung und Kooperation mehrerer Phytohormone (bei Tieren spezifisch)
• Das osmotische Potential einer Zelle beträgt 0,3 M (=0,3 Osm). Um ein Platzen der Zelle zu verhindern, soll diese in ein isotonisches Medium gebracht werden. Dazu stehen a) Glucose, b) Saccharose, c) NaCl zur Verfügung. Welche Konzentrationen müssen a) 0,3 M b) 0,3 M c) 0,15 M
• Welche Zellorganellen sind bei der Photorespiration beteiligt? Das sind Chloroplasten, Peroxisomen und Mitochondrium.
• Nennen Sie Vor- und Nachteile des CAM, sowie der C3- und C4 Photosynthese anhand der Biomasseentwicklung. Nennen Sie Vor- und Nachteile des CAM, sowie der C3- und C4 Photosynthese anhand der Biomasseentwicklung.
• Wie ist die Michaelis-Konstante eines Enzyms definiert? Wie können sie diese bestimmen? Die Michaeliskonstante, die Substratkonzentration, die bei der Halbsättigung vorliegt (die Umsatzgeschwindigkeit also v = Vmax/2 beträgt). Die Michaelis-Konstante lässt sich graphisch ermitteln, wenn man die Anfangsgeschwindigkeit
• Bei welchen Wellenlängen absorbieren Proteine, bei welchen Nukleinsäuren? Wie kann man die Proteinkonzentration einer Lösung bestimmen? Proteine bei 180-250nm Nukleinsäuren bei 260nm Bestimmung der Proteinkonzentration durch Kolorimetrie und Spektrophotometrie und nach Bradford.
• Welche Möglichkeiten kennen Sie um Gemische von a) Proteinen b) von Pigmenten zu trennen? Beschreibung! Trennung von Pigmenten durch Chromatographie, Trennbarkeit beruht auf Molekülstruktur, vorweg Zellhomogenat erstellen, Platte aus Glas+ Kieselgel, nach Trocknen DC- Platte in Fließmittel gestellt- man erhält Chromatogramm. Trennung von Proteinen Elektrophorese naturierend, denaturierend (SDS-Page)
• Wodurch unterscheiden sich im Dunkeln und im Licht herangezogene Dicotyledonen? Nennen Sie das Molekül, das den Lichtphänotyp initiiert? Welcher Klasse würden Sie dieses Molekül zuordnen und aus welchen Teilen besteht es? Im Dunkeln gelb, im Hellen grün. Phytochrom, ein Holoprotein, das aus zwei Komponenten besteht: Opaprotein+ prost. Gruppe
• Erklären Sie das Prinzip der PCR und nennen Sie die Komponenten, die Sie neben Wasser und Puffer für diese molekularbiol. Technik benötigen. Ist die massenhafte Amplifikation von DNA-Fragmenten. Komponenten sind: die zu vervielfältigende DNA, 2. vier DNA-Nukleotide, Primer und Taq-Polymerase Denaturierung zur Trennung des DNA-Stranges (30s bei 94 Grad) Binden der Primer an DNA-Stränge Synthese neuer DNA-Stränge durch die Taq-Polymerase
• Was ist der Unterschied zwischen Southern-, Northern- und Western-Blotting? Northern -> RNA Southern -> DNA Western -> Proteine
• Welche Aufgabe erfüllt der Citratzyklus? Er erfüllt die Produktion von NADH, FADH2 und GTP. Ist der Abbauzyklus für die aktivierte Essigsäure (Acetyl-CoA), als Teil des anaeroben Zuckerabbaus.
• Was bezeichnen die Begriffe Primär-, Sekundär-, Tertiär-, und Quartärstruktur? Wie lässt sich die Primärstruktur bestimmen und wie die Tertiär? Primär -> Aminosäuresequenz Sekundär -> Helix und Faltblattstruktur Tertiär -> häufig eine Sekundärstruktur + zusätzlich geschraubt Quartär -> sind mehrere in ihrer Tertiärstruktur vorliegenden Polypeptidketten am Aufbau eines Proteinmoleküls beteiligt. 
• Chlorophyll a hat in 80% Aceton ein Absorptionsmax von 665nm, im Zentrum des PS I jedoch ca. 700 nm und im PS II 680 nm. Wie kommt das? Im Intakten System sind Chlorophylle an Proteine gebunden. Im Aceton ist System kaputt. Und im PS I und PS II sind unterschiedliche Proteine.
• Pflanzen nehmen Stickstoff meist als Nitrat auf. Beschreiben Sie die Schritte bis zum Einbau in die erste AS sowie die Orte der betreffenden Reaktion. Nitrat wird durch Nitratreduktase zu Nitrit, Nitrit durch Nitritreduktase zu Ammoniak, Ammoniak durch Glutaminsynthase zu Glutamin, Glutamin durch GOGAT zu zwei Glutamat und alpha- Ketocarbonsäure, alpha- Ketocarbonsäure durch Aminotransferasen zu andere AS
• Welche Unterschiede gibt es zw. tierischen und pflanzlichen Mitochondrien? Malat-Oxalacetat-Shuttle bei Pflanzen dient dem intrazell. Transport von Redochsäquivalenten, Pflanzliches Mitochondrium hat größeres Genom, andere Membranlipide und tierische Mitochondrien mit FS-Abbau.
• Was ist der Unterschied zwischen Licht- und Dunkelatmung? Wo sind sie in der Zelle lokalisiert? Warum kann man Lichtatmung mit DCMU hemmen aber nicht mit dem typischen Atmungsgift CN? Lichtatmung (Photorespiration) in Chloroplasten, Peroxisomen, Mitochondrien Dunkelatmung= Atmung in den Mitochondrien Pflanzen immun gegen Cyanid
• Warum wachsen CAM-Pflanzen langsamer als C3-Pflanzen? Einlagerung des Malats läuft über sekundär aktiven Transport (ATPase transportiert Protonen in Vakuole, dann Cotransport mit Malat)
• Unter welchen Bedingungen sind die C3-Pflanzen den C4-Pflanzen überlegen? Bei niederen Lichtintensitäten, da der Kompensationspunkt niedriger ist.
• Welche Faktoren sind wichtig für die Isolierung funktionstüchtiger Chloroplasten? - Saccharose für Stabilisierung des osmotischen Druckes - Chloroplastenpuffer - Calciumcarbonat für die pH-Stabilisierung - Natriumchlorid - Kühlung - Zentrifugation bei 500g, Überstand bei 1000g
• Sie finden im Kühlschrank eine unbeschriftete Lösung eines Phytohormons; wie könnten Sie herausfinden, ob es sich hierbei um ein Cytokin oder um ABA handelt? Cytokine sind keimungsfördernd, Abscisinsäure keimungshemmend. Man gibt Keimlinge zu.
• Welche Komponenten enthält der Puffer, den Sie bei der Isolierung von Chloroplasten benutzt haben und welche Bedeutung haben diese? - Saccharose um Puffer isoosmotisch zu machen - Kaliumhydrogenphosphat für die Pufferung - Kaliumchlorid als Ladungsausgleich - Kaliumhydroxid zur pH-Einstellung
• Glucose hat ein Molekulargewicht von 198 g/mol. Wie viel mmol sind in 50 ml einer 0,3 M Glucoselösung enthalten Wie viel g Glucose müssen Sie einwiegen, um 50 ml einer 0,3 M Glucoselösung herzustellen? 0,3 /198 x 10= 0,015 mol 0,015 mol x 198 g/mol= 2,97 g
• Glucose hat ein Molekulargewicht von 198 g/mol. Wie viel mmol sind in 50 ml einer 0,3 M Glucoselösung enthalten Wie viel g Glucose müssen Sie einwiegen, um 50 ml einer 0,3 M Glucoselösung herzustellen? 0,3 /198 x 10= 0,015 mol 0,015 mol x 198 g/mol= 2,97 g
• Wie unterscheiden sich zyklischer und nicht-zyklischer Elektronentransport der photosynthetischen Lichtreaktion? Nichtzyklischer Elektronentransport Chlorophyll a1 (P 700) wird durch Energie angeregt, dabei wird ihm ein e- entrissen Durch die Emission des e- im Chlorophyll a1- Molekül ist eine Elektronenlücke entstandenð Dieses e-wird aus dem PSII über eine Elektronentransportkettenachgeliefert. Plastochinon überträgt es auf Chlorophyll a1 Übertragung des e- auf Rezeptor A1  Weiterleitung des e-auf Ferredoxin  Das Enzym NADP+- Reduktase überträgt das e- auf das Coenzym NADP+ NADP+ geht unter Aufnahme von zwei Protonen (H+) aus der Wasserspaltung in die reduzierte Form NADP+ + H+ über ð Pro Molekül NADP+ werden zwei e-benötigt Zyklischer Elektronentransport Elektron gelangt über Ferredoxin zurück in die Elektronentransportkette zwischen den beiden Redoxsystemen. ATP kann nun gebildet werden Die Elektronen laufen im Kreis und werden zur ATP- Synthese genutzt
• Eine C3- und eine C4-Pflanze stehen zusammen unter einer Glasglocke. Sie verfolgen das Wachstum der beiden. Was beobachten Sie? Die C3-Pflanze geht ein, da die C4-Pflanze das ganze Kohlendioxid wegnimmt.
• Wieso erhalten Sie bei C3-Pflanzen eine Sättigung der Photosynthese bei Erhöhung der Lichtintensität? Der CO2-Gehalt wird zum limitierenden Faktor.

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