Biologie (Fach) / Bio 3 Kreimer (Lektion)

Pflanzenphysiologie

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• Definieren Sie Wachstum und nennen Sie mindestens 4 verschiedene einfach zu bestimmende Wachstumsparameter. Irreversible Zunahme eines Wachstumsparameters pro Zeiteinheit; Parameter: Zellzahl, Länge, Volumen, Gesamtproteinmenge, Frischmasse/Trockenmasse, DNA-Menge
• Erläutern Sie in Grundzügen die molekularen Mechanismen der Polaritätsinduktion am Beispiel der ersten inäqualen Teilung einer Zygote der Braunalge Fucus. Spermazelle dringt in Eizelle ein, da wird Polaritätsachse ausgebildet. Diese wird nach Bildung der Zellwand und Anheften der Zygote auf dem Substrat neu gebildet. Nach äußeren Einflüssen, v.a Licht. Rhizoid-Plo(unten), da werden Plasmalemma und Zellwand modifiziert. Das Auswachsen des Rhizoids setzt ein. Centrosomen richten sich parallel zu Polaritätsachse. Dadurch wird die Zellteilungsebene und Lage der neuen Zellwand senkrecht zur Achse festgelegt. Die beiden Tochterzellen differenzieren sich zu Thallus und Rhizoid.
• Welche im Licht enthaltene bzw. mit ihm verbundene Informationen können Pflanzen wahrnehmen? 1.     Lichtquantität, aus Zählen der Photonen 2.     Lichtqualität, aus spektraler Verteilung 3.     Richtung, aus Photonengradient 4.     Dauer, Licht/Dunkel Übergänge 5.     Polarisation, aus dichroische Rezeptoranordnung
• Definieren Sie kurz und eindeutig einen allgemeinen Photorezeptor. Aus Apoprotein + Chromophor (protein und Frabstoffding). Die sind empfindlich für versch Wellenlängenàvermitteln Info
• In welchen Wellenlängenbereichen absorbieren folgende Photorezeptoren: Cryptochrome, Phototropine, Opsine, Phytochrom A, Phytochrom B? Cryptochrome, 300-520 Phototropine 300-500, Opsine 470-600, Phytochrom A 350-450, Phytochrom B?
• Welche chromophore Gruppe nutzen Phytochrome, Phototropine bzw. Cryptochrome? Phytochrome: lineares Tetrapyrrol, Phototropin: Flavin-Mononucleotir (FMN), Cryptochrome: Flavin-Adenindinucleotid (FAD) + Pterin (Methenyltetrahydrofolat)
• Wo wird die chromophore Gruppe der Phytochrome synthetisiert und wo/wie erfolgt ihr Einbau in das Phytochrom-Apoprotein? In den Plastiden, Einbau im Cytosol, autokatalytisch
• 8) Die folgenden Reaktionen von Höheren Pflanzen werden durch Licht reguliert: Samenkeimung, De-Etiolierung, Schatten-Vermeidung, Phototropismus, Chloroplasten- Verteilung innerhalb der Zelle, Stomata-Öffnung, circadiane Rhythmik, Blütenbildung. Welche dieser Reaktionen werden durch Phototropine, Cyrptochrome bzw. Phytochrome reguliert? Siehe Altklausur!!!?????
• Nennen Sie typische Photomorphosen/Skotomorphosen von Höheren Pflanzen, an denen das Phytochrom-System beteiligt ist. Welchen biologischen Sinn haben diese unterschiedlichen Entwicklungsstrategien? Internodienlänge, Verzweigung, Pigmentierung, Blattentwicklung, Entwicklung des Wurzelsystems. Solang die Pflanze kein Licht hat, also etioliert ist, hat es keinen Sinn Blätter auszubilden, oder eine Pigmentierung. Da die Pflanze eh noch keine Photosynthese betreiben kann.
• Erläutern Sie detailliert die molekulare Funktionsweise des Phytochroms. Erläutern Sie dabei auch, wie es zu Konformationsänderungen im Proteinteil nach Absorption von Licht kommt. Inaktive Form <-> aktive Form Trans <-> cis Isomerisierung am C15, Verschiebung desRing D führt zu Konfänderung im Proteinanteil. Bindung an das Protein über Thioether-Brücke (Cystein) am Ring A. Rezeptor ist durch Licht revertierbar. Dunkelrot, in inaktiv; Hellrot, in aktiv. Ermöglicht Erfassung der Tageslänge
• Gibt es Lichtbedingungen, bei denen 100% des Phytochroms in der aktiven Form vorliegt? Wenn ja, bei welchen Wellenlängen? Wenn nein, warum nicht? Nein, es liegen immer beide Teile vor, da im Sonnenlicht Hr licht und Dr Licht vorhanden ist
• 12) Sie führen folgendes Experiment zur Bestimmung des Einflusses von Licht auf die Keimung von Salat-Samen durch (Salat ist ein Licht-Keimer): Unter grünem Sicherheitslicht legen Sie in zwei Petrischalen im Dunklen vorgequollene Samen auf feuchtem Filterpapier aus. Schale A bestrahlen Sie direkt mit Weißlicht und Schale B mit Weißlicht, das durch eine Schicht von grünen Blättern gefiltert wird. Die Lichtintensität stellen Sie so ein, dass sie in beiden Fällen identisch ist. In welcher der beiden Schalen erwarten Sie die höhere Keimungsrate? Bitte begründen Sie kurz ihre Antwort. A keimt schneller. Bei b werden das meiste blaue und rote Licht schon absorbiert. Dann bleibt nur noch der Rest, das grüne. Stichwort Grünlücke. Salat keimt bei Hr licht. Bei b wird spektrale Verteilung geändert, weniger hr licht also schlechtere Keimung. Weil weniger Phytochrom aktiv
• Beschreiben Sie die Unterschiede zwischen Phytochrom A (Typ I Phytochrom) und den Phytochromen B-E (Typ II Phytochrome). Phy A ist instabiler, wird schnell im Licht abgebaut, B ist stabiler. Phy A spezifisch Dunkelrot, Rot und Blau. phyB nur Rot
• Warum kann Phytochrom A auch als Blau- und Dunkelrot-Licht-Rezeptor fungieren? Unter welchen Bedingungen ist dies von besonderer Bedeutung? Ja, da es auch auf dunkelrot und blau reagiert, die anderen Phy nur auf Rotes Licht Bei besonders hohem Dunkelrot Anteil, wichtig bei wenig Licht wie Schatten
• Schildern Sie kurz ein Schlüssel-Experiment mit dessen Hilfe gezeigt wurde, dass der C- Terminus des Phytochrom B für die Signalweiterleitung nicht notwendig ist. PEST-Sequenz. Signal für Proteolye, fehlt in phy B
• Einige pflanzliche Signaltransduktionsketten ähneln sogenannten Multi-Step-Zwei- Komponenten-Systemen. Beschreiben Sie kurz und prägnant (evt. mit Skizze) eine schematische Signal-Kaskade dieses Typs, in der ein extrazelluläres Signal zur Aktivierung von Genen im Zellkern führt. Bild in Word
• Nennen Sie vier wichtige Gruppen von Phytohormonen mit jeweils zwei charakteristischen Beispielen für ihre Wirkung. Auxine: Zellteilung, Apikaldominanz, Abszission, Gravitropismus Cytokinin: Förderung Zellteilung, Hemmung Blatt-Seneszenz und Wurzelwachstum, Brechung v Ruhezuständen Gibberelline: Förderung Streckenwachstum und Samenkeimung, Regulatione der Speicherstoffmobilisierung Abscisinsäure • ubiquitäres Phytohormon • Synthese in fast allen Zellen mit Chloroplasten oder Amyloplasten- generelles Stresshormon (z.B. Trockenstress) - parallele Reduktion des Sproß- & Steigerung des Wurzelwachstums - Öffnungszustand der Stomata- Steigerung der Kälte- & Frostresistenz- Aufrechterhaltung von Ruhezuständen bei Samen & Knospen (Dormanz)- Abscission von Blättern & Früchten Ethylen: Hemmung Längenwachstun, Beschleunigung Fruchtreife…
• Beschreiben Sie kurz und prägnant die experimentelle Herangehensweise von Went, mit der er 1926 zeigen konnte, dass Auxin entscheidend am Längen- bzw. Krümmungswachstum von Coleoptilen beteiligt ist. Went’scher Krümmungstest: Sprossspitze mi verschidenen dingen Abgedeckt bzw abgeschnitten. Und krümmung beobachtet. Dass suxingedungs usw???
• Beschreiben Sie ein einfaches Experiment, mit dem Sie den polaren, basipetalen Transport von Auxin im Spross nachweisen können. Cloeoptil-Zylinder: Sprossteil wird an versch seiten mit radioakt IAA bedingst. Identisches Verhalten in den Spross segmenten àpolar transportiert
• Zeichnen Sie die Strukturformel von Auxin und Ethylen. Bild in Word
• Erläutern Sie wie Auxin eine verstärkte Zellstreckung bewirken kann. ????
• Erläutern Sie kurz das Konzept wie Auxin eine veränderte differentielle Genaktivität bewirkt. ????
• Beschreiben Sie, eventuell mit Skizze, den polaren Transport von Auxin von Zelle zu Zelle im Spross. Berücksichtigen Sie dabei sowohl aktive als auch passive Transportprozesse. siehe Skript S. 98 hinschreiben!!!!?
• Nennen Sie mindestens vier Mechanismen, mit denen Höhere Pflanzen den Gehalt an freiem Auxin regulieren können. Wird in Fließgleichgewicht gehalten. Mit Transport, Biosynthese, Konjugation, Oxidation, Kompartimentierung immer alles hin und rück
• Das Verhältnis von Auxin zu Cytokinin ist entscheidend für die Zellteilung und Entwicklung von pflanzlichen Explantaten auf Nähragar. Was wird sich aus einem Explantat entwickeln, wenn der Agar a) ein sehr niedriges, b) ein mittleres und c) ein sehr hohes Verhältnis von Auxin zu Cytokinin aufweist? Was wird sich daraus entwickeln, wenn kein Auxin vorhanden ist? A spross B Kallus C Wurzeln
• Erläutern Sie kurz und prägnant die von Gibberellin ausgelöste Signaltransduktions- kaskade(n), die zur Induktion von α-Amylase führt. ????
• Nennen Sie 2 Phytohormone, deren Rezeptoren nach dem Prinzip der (Multi-Step)- Zwei-Komponenten-Systeme arbeiten. ????
• Erläutern Sie die biologischen Grundlagen, warum Sie keine Schale mit Äpfeln in die Nähe einer Vase mit einem Blumenstrauß stellen sollten. ????
• Nennen Sie 2 Wirkungen von Jasmonaten bzw. Brassinosteroiden. ????
• Definieren Sie folgende Begriffe: Taxis, Kinese, Tropismus und Nastie. Geben Sie jeweils ein Beispiel. Taxis, frei bew Org: Orientierung in Abh v Reizrichtung Kinese: frei bwe Org: Änderung der Bewegintensität durch äußere Faktoren Tropismus: höhere Pfl: durch vektorielle Reize ausgelöste gerichtete Bewegung Nastie: ger Bew die unabh von der Richtung des augelösten Reizes ist
• Erläutern Sie in Grundzügen den Mechanismus der phototaktischen Orientierung von einzelligen Grünalgen. Organismuns bewegt sich zum Licht für bessere Phsyn bzw weg, wenns zu stark ist. Mit Schwimmgeißel
• Kommt es beim Phototropismus der Coleoptilen zu einem Abbau oder zu einer Querverschiebung von Auxin? Beschreiben Sie ein einfaches Experiment, mit dem Sie Ihre Vermutung nachweisen könnten. Pflanze beleuchten, so dass ise keine reichtung erkennt.  Von innen heraus, adnn wird Lichtabfallu und nicht richtung erkannt. Auf jeden fall wird qerpolarisiert und der auxiktransport kehrt sich um zur schattenseite, dann vermehrt wachstum da
• In welchen phylogenetischen Gruppen wurden bisher Phototropine nachgewiesen. Farne, Moose ,Grünalgen
• Nennen Sie mindestens 4 unterschiedliche Funktionen von Phototropin in Höheren Pflanzen. Phototropismus, Stomata Öffnung, Blattfaltung, Akkumulation
• Erläutern Sie den molekularen Aufbau von Phototropin (mit Skizze) und dessen Aktivierung durch Licht. Bild in Word
• Erklären Sie in Grundzügen, wie es zur positiven gravitrophen Krümmung der Wurzelspitze der Hauptwurzel kommt Pos richtung reiz also wie schwerkraft
• Zeigen alle Wurzeln positiven Gravitropismus? Begründen Sie, warum dies biologisch sinnvoll oder nicht sinnvoll ist. Theoretisch ja wegen nährtoffen, aber luftwurzeln?
• Nennen Sie vier Tropismen, die die Wachstumsrichtung der Wurzelspitze beeinflussen. Gravotropismus Thigmotropismus (Wiederstand) Thermotropismus Hydrotropismus
• Welche Rolle spielt die Kalyptra (Wurzelhaube) bei der Wahrnehmung des Schwerkraft-Reizes und wie hat man dies experimentell zeigen können? Wurzelhaube hat viel Auswirkung, len sozusagen. Einfach weg machen und schauen was passiert
• Welches Phythormon ist entscheidend an der Regulation der Öffnungsweite der Stomata beteiligt? Abscisinsäure???
• Erläutern Sie die bei der Blaulicht-induzierten Stomata-Öffnung ablaufenden molekularen Prozesse (ev. mit Skizze) in ihren Grundzügen. Nach wahrnehmung dess Lichtsignals in den Chloroplasten der Schließzellen eine H+ ATP-ase in deren Plasmamembran aktiviert wird und eine protonenmotorische Triebkraft für die Aufnahme osmotischer aktiver Ionen und anderer Substanuen erzeugt.

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