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Pflanzenphysiologie (Fach) / Allgemein (Lektion)

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• Essentielle Pflanzen Nährstoffe notwendige, essentielle Nährstoffe, zum Beispiel Kalium; lebensnotwendig sind neben den Kernelementen der organischen Substanz (C, O, H, N und P) noch K, S, Ca, Mg, Mo, Cu, Zn, Fe, B, Mn, Cl bei höheren Pflanzen, Co, Ni
• mobile Reaktionspartner bei Redoxreaktion Glutathion H2O CO2 NADP+ O2
• Pflanzenart: deutsch & Latein - Fam., Ord., Klasse & Abteilung Arabidopsis Thaliana, Ackerschmalwand Abteilung: Spermatophyta Klasse: Eudikotyle Ordnung: Brassicales Fam.: Brassicaceae 
• Vorkommen T-DNA Agrobacterium tumefaciens (spezifische DNA-Sequenz, die von Agrobacterium tumefaciens während der Infektion von Pflanzenzellen auf das Pflanzengenom übertragen wird. Diese Sequenz umfasst etwa 20 Kilo-Basenpaare (kbp) und ist Teil des so genannten Ti-Plasmids dieser Bakterien)
• Typischer PCR-Ansatz Denaturierung -  94–96 °C  Hybridisierung (Annealing) ~55°C Synthese 72°C - Taq (Pfu, Pwo,…) Polymeraseca 30x Ein doppelsträngiges DNA-Molekül (das so genannte Template, auch DNA-Matritze genannt). Dieses Molekül ist die Vorlage, die in der PCR vervielfältigt werden soll. Mitunter ist das Ausgangsmolekül eine RNA, diese muss aber dann erst mit Hilfe einer reversen Transkriptase in eine DNA umgeschrieben werden. Zwei kurze, zur DNA-Matritze komplementäre Oligonucleotide (Primer), die an die DNA binden und die Startstelle für die DNA-Polymerase liefern. Eine temperaturstabile DNA-Polymerase zur Katalyse der DNA-Synthese im entsprechenden Reaktionspuffer. Die vier Desoxynucleosidtriphosphate dATP, dCTP, dGTP und dTTP als Substrate für die DNA-Polymerase. Magnesium-Ionen und ggf. weitere Zusatzstoffe, die für die jeweils verwendete Polymerase spezifisch sind.
• Phytochelatine - Definition eine bei auf schwermetallhaltigen Böden wachsenden Pflanzen (Hyperakkumulatoren) vorkommende Gruppe niedermolekularer Polypeptide, die aus dem Glutathion synthetisiert werden und die allg. Formel [Glu(-Cys)]n-Cys mit n=2 bis 9 aufweisen. P. können mit Metallen Komplexe bilden, die nach einem aktiven Transport in die Vakuole dort akkumulieren und dadurch zur Entgiftung von Schwermetallen wie Cadmium oder Blei beitragen. P. werden durch eine so genannte Phytochelatinsynthase synthetisiert, deren Genexpression in Anwesenheit von Metallionen stark induziert wird. Die Wirkung von P. wird bei der Phytosanierung ausgenutzt.
• Opine - Def. die nicht proteinogenen Aminosäuren Octopin (N,N-[Carboxy-ethyl]arginin) und Nopalin (N,N-[1,3-Dicarboxy-propyl]arginin), die man nur in vom Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens hervorgerufenen Wurzelhalsgallen findet und die diesen als Stickstoffquelle dienen. Unterschiedliche Stämme benutzen jeweils eines der O. als Nahrungsquelle. Die O.-Gene befinden sich auf dem Ti-Plasmid und werden zusammen mit anderen Genen der T-DNA in das Erbgut der Pflanze integriert. Die Agrobakterien schaffen sich mit dem Pflanzentumor einen neuen Lebensraum, der Substanzen produziert, die nur sie, nicht aber Pflanzenzellen, nutzen können.
• Die zyklische Photophosphorylierung - Def. Die zyklische Fotophosphorylierung dient nur der Bildung von ATP! NADPH+H+ kann über diesen verkürzten Zyklus nicht erzeugt werden! Ablauf: Der zyklische Elektronentransport in der Lichtreaktion erfolgt im Bereich des Fotosystems I. Dabei werden die Elektronen vom Ferredoxin (Fd) auf den Cytochromkomplex zurückgeführt, wodurch sie wiederum zum Fotosystem I und zum Reaktionszentrum zurückgelangen. Hierbei werden über den Cytochromkomplex Protonen in den Thylakoidinnenraum gepumpt! Auf dem Wege der zyklischen Phosphorylierung kann ATP gebildet werden. Die NADPH+H+-Erzeugung wird auf diesem Weg nicht aktiviert!
• Photorespiration - Def. Photorespiration (Fotorespiration) ist ein biochemischer Prozess in Pflanzen, der als "Veratmung trotz Lichteinstrahlung" umschrieben werden kann. Bis in die sechziger Jahre des vergangenen Jahrhunderts galten Respiration (Atmung, oxidativer Substratabbau zu CO2 und H2O) und Photosynthese als alternative Wege der Pflanze zum Energie-(ATP-)Gewinn. Seitdem ist bekannt, dass die CO2-Fixierung, die letztlich Metaboliten des Energiestoffwechsels (3-Phosphoglycerat, 3-PG) liefert, bei hohem Sauerstoffpartialdruck durch die Addition von O2beeinträchtigt, ja sogar übertroffen werden kann. Dies wird gelegentlich als "Konstruktionsfehler" des Schlüsselenzyms Ribulose-1.5-bisphosphat-Carboxylase/-Oxygenase (Rubisco), des mengenmäßig vorherrschenden Enzyms auf unserer Erde, bezeichnet.  Photorespiration führt zur teilweisen "Veratmung" (CO2-Freisetzung) einer Zwischenstufe der photosynthetischen"Dunkelreaktion", ist also eine verlustreiche Reaktion: Hierbei werden anstelle zweier Moleküle 3-PG ein 3-PG und ein C2-Körper (Phosphoglycolat) gebildet (roter Ast in der Abbildung).
• Mykorrhiza - Def. meist als Symbiose bezeichnete Assoziation zwischen den Wurzeln höherer Pflanzen und Pilzen. Der überwiegende Teil der höheren Pflanzen mit Ausnahme der Brassicaceae, Chenopodiaceae und Proteaceae ist bei Wachstum im Boden regelmäßig mit M.-Pilzen assoziiert. In sehr trockenen, salzigen, sehr nährstoffreichen und extrem nährstoffarmen Böden werden keine Mykorrhizen ausgebildet. Der Pilzkörper der M.-Pilze besteht aus dünnen Filamenten, den Hyphen. Zwischen beiden Partnern der Assoziation findet ein wechselseitiger Stoffaustausch statt: Dabei erhalten die Pilze von den höheren Pflanzen vor allem Kohlenhydrate, während die höheren Pflanzen mit Phosphor, Stickstoff (in Form von Nitrat und Ammonium) und Spurenelementen (bei vesikulär-arbuskulärer Mykorrhiza Eisen, Zink und Kupfer) versorgt werden. In der Regel ist der Pilz stark oder vollkommen abhängig von der Pflanze, die Pflanze hat jedoch nicht immer einen Vorteil von der Assoziation. Nur in manchen Fällen (Orchideen) ist die Assoziation mit M. für das Pflanzenwachstum essentiell. Die Beziehung zwischen Pflanzen und Pilz kann entweder mutualistisch (Mutualismus), neutral oder parasitisch (Parasitismus) sein. Da mutualistische Assoziationen dominieren, wird in der Literatur meistens der Begriff Symbiose verwendet. Zu den Vorteilen, die eine Pflanze aus der Assoziation mit M. ziehen kann, gehören vor allem die folgenden: Durch das Pilzmycel wird der Einzugsbereich der Wurzel wesentlich vergrößert und damit die Nährstoff- (vor allem Phosphor und Spurennährstoffe) und Wasseraufname verbessert. Außerdem besitzt eine mykorrhizierte Pflanze eine erhöhte Trockenstresstoleranz und ist widerstandsfähiger gegenüber Schädlingen.
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• Ackerschmalwand - Def. Sie hat ein relativ kleines Genom von 125 Mbp, dessen Sequenzierung im Jahr 2000 abgeschlossen wurde.[6] Das Genom besteht vorwiegend aus codierenden DNA-Sequenzen. Sie hat nur fünf Chromosomenpaare (2n = 10), von denen bereits detaillierte Karten erstellt werden konnten. Sie hat einen kurzen Generationszyklus von nur acht Wochen (von der Keimung des Samens bis zur Reife der Samen). Sie lässt sich auf relativ kleinem Raum einfach kultivieren. Es sind bereits viele Mutanten bekannt, die in den Stock-Centern bestellt werden können. Deren Langzeitaufbewahrung als Samen ist ausgesprochen einfach. Es können genetische Manipulationen durchgeführt werden, z. B. Transformation durch Agrobacterium tumefaciens. Arabidopsis repräsentiert die Physiologie höherer Pflanzen gut (Beispiel Lichtphysiologie).
• DieThylakoidmembran - Def. die intraplastidären (Plastiden) Membranen der Chloroplasten, in denen die photosynthetischen Lichtreaktionen und der damit verbundene Elektronentransport sowie Protonentransport (Protonenpumpe, protonenmotorische Kraft) und ATP-Bildung ablaufen ( vgl. Abb. ; Photosynthese). Auch die intracytoplasmatischen Membranen der Cyanobakterien und phototrophen Bakterien werden als Thylakoidmembranen bezeichnet. In den Chloroplasten bilden die Thylakoidmembranen ein umfassendes System von geschlossenen, abgeflachten Membransäcken (Thylakoide). Die Thylakoide liegen entweder einzeln als sog. Stromathylakoide (Stroma) oder in ausgeprägten Membranstapeln (Grana) vor.
• Stoffwechselweg, in dem Triose-, Tetrose-, Pentose-, Hexose- und Heptosephosphate vorkommen Pentosephosphatzyklus
• chemischen Symbole von vier metallischenElementen, die unmittelbar an den Lichtreaktionen der Photosynthese beteiligt sind Magnesium Eisen Kupfer Mangan
• vier gemeinsame Eigenschaftenvon Chloroplasten und Mitochondrien. Energieumformer Ursprung nach der Endosymbiontentheorie als eigenständiger Prokaryot Enthält Ribosomen und DNA  Doppelmembran
• CAM Photosynthese CAM-Pflanzen können CO2 im Dunkeln fixieren tagsüber Stomata geschlossen und nur nachts offen CO2 im CAM-Weg nachts durch das Enzym Phosphoenolpyruvat-Carboxylase (PEP-Carboxylase) in Form von HCO3- im Cytosol unter Bildung von Oxalacetat fixiert, das wiederum zu Malat reduziert wird. Malat gelangt in die Vakuole und wird dort in Form von freier Äpfelsäure gespeichert (diurnaler Säurerhythmus). CAM-Pflanzen zeichnen sich deshalb häufig durch große Vakuolen in ihren Blattzellen aus.
• Welche alternativen Formen der Stickstoffassimilation gibt es? Symbiose mit Knöllchenbakterien GOGAT-Weg über Glutamatdehydrogenase (GDH)
• GOGAT Glutamin-Oxoglutarat-Aminotransferase (Assimilation von Ammoniak)
• GOGAT Glutamin-Oxoglutarat-Aminotransferase (Assimilation von Ammoniak)
• PS II Photosystem II
• PEP Phosphoenolpyruvat
• APS Adenosin-5'-phosphosulfat
• In welchem Stoffwechselweg kommen folgende Produkte vor und in welchem Zellkompartiment? Glyoxylat, Sulfit, APS Glyoxylat = Glyoxylatzyklus im Glyoxisomen Sulfit - Sulfatassimilation im Chloroplasten APS - Sulfatassimilation im Chloroplasten Glutathion (GSH) - Sulfatassimilation im Chloroplasten
• GSH Glutathion
• Glutathion: = -Glutamylcysteinglycin• ein „ungewöhnliches Tripeptid“• Eine Transportform des Schwefels• ein Reduktionsmittel
• Phytochelatine entgiften SchwermetalleAus Glutathion werden durch die Phytochelatinsynthaseunter Glycinabspaltung Phytochelatine gebildet. Schwermetalle wie Cd, Ag, Ni, Pb, Cu, Hg und Zn induzieren die Phytochelatinsynthaseund werden durch Komplexbildung sequestriert (Endlagerung in der Vakuole).
• Welche Zellbestandteile sind wichtig für Osmose? semipermeable Membran (polare Lipide)
• Was erhöht die Transpiration durch Stomata? Wasserdampf an die Umgebung
• Auf was wirkt die inäquale Zellteilung? Entstehung von Spaltöffnungen durch inäquale Teilung Embryoentwicklung
• Unterschiede und Gemeinsamkeiten von Wurzelhalsgallen und Wurzelknöllchen Bakterielle Stickstofffixierung – Wurzelknöllchen• Teils durch frei lebende Bakterien wie Azotobacter, Clostridium, Klebsiella,Rhodospirillum.I. d. R. aber in Symbiose weit effizientere Assimiliationsleistung (200 kg / a x ha)• Durch Rhizobien (Rhizobium, Bradyrhizobium et c.) mit Leguminosen(Fabaceae), aber auch Parasponia (Ulmaceae) oder auch durch Cyanobakterien.• Weder bakterien- noch pflanzenseitig geschlossene Abstammungsgemeinschaftender bekannten Symbiosepartner• Meist sehr artspezifische Interaktion Wurzelhalsgallen eine Art des Pflanzentumors, die durch das phytopathogene Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens hervorgerufen und als Gewebewucherungen in der Übergangszone zwischen Wurzel und Spross (Wurzelhals, engl. crown) sichtbar wird. Dort dringen die Bakterien bei Verwundung in das Pflanzengewebe ein, wobei es zu einer chemotaktischen Anlockung durch bestimmte Wundsubstanzen kommt (Chemotaxis). Durch Transfer der T-DNA des so genannten Ti-Plasmids kommt es zur Transformation der Pflanzenzellen, wobei durch Störungen in deren Auxin- und Cytokinin-Haushalt der Gewebewuchs stark induziert wird. Die Zellen des W. produzieren zudem Opine, die den Bakterien als stickstoffhaltige Nahrungsquelle dienen. Bakterienfreies Tumorgewebe ist in der Lage, ohne Zugabe von Phytohormonen in Gewebekultur zu wachsen.
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• Unterschiede zwischen Stärke und Zellulose, sowohl Chemisch als auch strukturell Cellulose bildet ein GERADkettiges Makromolekül aus ca. 10.000 Bausteinen.Durch diese räumliche Anordnung ist sie zur Bildung von Faserfibrillen aus ca. 50 parallel liegenden Makromolekülen prädestiniert.Aus 20 solcher Elementarfibrillen bildet sich eine Mikrofibrille als Grundeinheit der pflanzlichen Zellwände. Im Gegensatz dazu bildet die 1,4 alpha-glykosidisch verknüpfte Stärke speziell im Fall der unverzweigten Amylose eine Helix(Schrauben)struktur aus, in die sich als Nachweis besonders gerne Jodmoleküle einlagern können.Stärke dient als Energiespeichermolekül, für dessen Abbau die meisten Organismen über die entsprechenden Enzyme verfügen--> Freisetzung von Glucose.  
• Welche multifunktionellen hormone gibt es, was machen sie Auxin = Phototropismus, Wachstumsregulatoren , Wirkung auf Wachstums- und Differenzierungsprozesse  Gibberelline = Wachstumsregulator  Abscisinsäure =  natürlicher Wachstumsinhibitor, reguliert Abscisinsäure Alterung, Laubfall, Blütenbildung, Fruchtreife, Samen- und Knospenruhe, die stomatäre Transpiration und andere Entwicklungsprozesse der Pflanze. Cytokinine = Wirkung auf Wachstum und Entwicklung 
• Reaktionsgleichung der Hill Reaktion 2 H2O + 2 NADP+ + Licht ---> 2 NADPH + 2 H+ + O2
• Bestandteile und Funktionen von ctab Cetyltrimethylammoniumbromid eine quartäre Ammoniumverbindung mit einer langkettigen Alkylgruppe (C16). in der Molekularbiologie bei der Isolation genomischer DNA (Plasmid-Isolierung). Bei dieser Methode werden störende Polysaccharide und Proteine durch Komplexbildung mit CTAB abgetrennt (CTAB-Methode). als kationisches Tensid bei der Chromatographie in der Polyacrylamid-Gelelektrophorese zur Bestimmung der Molmasse von Proteinen verwendet, die ein ungewöhnliches Wanderungsverhalten zeigen (z.B. stark geladene Proteine oder Membranprotein-Untereinheiten). bei der Fällung von hochmolekularer DNA, vor allem aus pflanzlichem Material (genomische DNA). Das Gewebe oder die Zellen werden in CTAB-enthaltenden Puffern homogenisiert. Additive in der Ionen-Paar Chromatography
• welche Barrieren für den apoplastischen Transport gibt es Casparischer Streifen
• warum ist Zellulose so stabil 1) Die Glucose-Einheiten und Ketten sind so angeordnet, dass die OH-Gruppen sehr gut Wasserstoffbrückenbindungen zu anderen O-Atomen aufbauen können. 2) Die Cellulose-Fasern sind ineinander verwoben.
• warum Bezeichnet man Hormone als primäre Botenstoffe Primäre Boten sind somit die ersten Glieder in der Kette der Signaltransduktion.
• welches Photochrom liegt in der Pflanze vor, wenn man sie mit hellem Rotlicht Dauer belichtet. Pr (Phytochrom red)
• Wie Sehen Pflanzen aus, wenn sie ein imitiertesPhotochromb Gen tragen ? Typ II (PhyB): stabile Form: Hell-rot / Dunkel-rot Reaktion bleibt übereinen längeren Zeitraum erhalten (z.B. Reaktionen in grünen Geweben) Samen PhyB Keimung im DunkelnBewässerte Samen PhyA PhyB Photoinduktion der KeimungKeimlinge (etioliert) PhyA PhyB De-EtiolierungInduktion der cab GeneKeimlinge (Licht) PhyB PhyA Längenwachstum (Stängel)Fortpflanzung PhyB PhyX Photoperiodische Blüteninduktion
• Wassergehalt von Früchten, Holz und Samen Früchte: 95%- ~78% Holz: 50% Samen: 10%-5%
• Der Protonengradient wird unter Bildung von ATP abgebaut. Welche drei Produkte entstehen im Verlauf der Lichtreaktion? ATP, NADPH+ und O2
• Unter der Hill Reaktion verstehtmandie lichtabhängige Bildung von Sauerstoff
• Aufweiche Seite der Thylakoidmembran werden in der Lichtreaktion der Photosynthese Protonen gepumpt? ins Stroma des Chloroplasten
• Warum laufen die Glycin-Ionenim Sammelgel sehrlangsam? weil Glycin-Ionen immer als Zwitterionen vorliegen
• Nennen Sie drei Teilreaktionen der Hypersensitivitätsreaktion. Generation von Reaktiven Sauerstoff Spicien Nitric oxide Synthese Öffnen von Ionen Kanälen Protein Phosphorylation/dephosphorylation Cytoskeletal rearrangements Hypersensitiver Zelltod (HR) Gen Induction
• Definieren Sie den BegriffPhytohormon eine Gruppe von pflanzlichen Fotorezeptoren, die als Rotlichtrezeptoren die Fotomorphogenese, d.h. die Entwicklungs- und Stoffwechselprozesse in Abhängigkeit von Licht regulieren.
• Nennen Sie sechs multipel wirkende Phytohormone Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Abscisinsäure, StrigolactoneEthylenJasmonsäureBrassinosteroide
• Nennen Sie zwei wichtige physiologische Funktionen von ABA Stimuliert die Schließung der Stomata durch K+-Ausstrom der Schließzellen Hemmt das Sproßwachstum und Samenkeimung Aufrechterhaltung der Knospenruhe Induziert in Samen die Bildung von Speicherprotein. Hemmt den Effekt der Gibberelline der a-Amylasesynthese Ruft Gen-Transkription speziell für Proteinase-Inhibitoren als Antwort auf Verletzungen hervor.
• Cytokinine Funktion Kontrollieren Morphogenese von Calli (Callus = undifferenzierter Zellhaufen) Callus + wenig [Cytokinin/Auxin] ---> Der Callus wächst gut und bildet Wurzeln Callus + viel [Cytokinin/Auxin] ---> Callus wächst gut und bildet Sprossmeristeme Reguliert mitotische Zellteilung Verzögert das Welken Fördert seitliche Knospung Förderung der Auxinsynthese in Tabakgewebekulturen.
• Gibberelline (GA = Gibberellic acid), Sprossverlängerung GA induziert die Bildung der a-Amylase in Grassamen GA ist an der Umbildung des Kormus vom primären zum sekundären Zustand beteiligt. GA kann verstärktes Fruchtwachstum z. B. bei Äpfeln hervorrufen

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