Biochemie VL at Universität Erlangen-Nürnberg | Flashcards & Summaries

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Lernmaterialien für Biochemie VL an der Universität Erlangen-Nürnberg

Greife auf kostenlose Karteikarten, Zusammenfassungen, Übungsaufgaben und Altklausuren für deinen Biochemie VL Kurs an der Universität Erlangen-Nürnberg zu.

TESTE DEIN WISSEN

Welchen allgemeinen Stressfaktoren werden Pflanzen ausgesetzt?

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TESTE DEIN WISSEN
  • abiotisch:
    • Salz
    • Temperatur
    • O2
    • Licht
    • Nährstoffe
    • Trockenheit
  • biotisch:
    • Bakterien
    • Pilze
    • Viren
    • Nematoden
    • Herbivore
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TESTE DEIN WISSEN

Zu welchen zwei Ausgängen bei Stressantworten kann es kommen? Von welchen Pflanzeneigenschaften sind diese abhängig? Welche Merkmale der Stressfaktoren haben Auswirkungen?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Resistenz --> Anpassung/Akklimatisierung
  • Suszeptibilität --> Zelltod


  • Organ/Gewebe
  • Alter/Entwicklungszustand
  • Genotyp


  • Stärke
  • Dauer
  • Rate
  • Kombination
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TESTE DEIN WISSEN

Welche Mechanismen zur Stressresistenz gibt es?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Vermeidung (Avoidance): verhindert, dass Pflanzen Stress ausgesetzt sind; Bsp.: Kakteen -> haben lange Wurzeln und gelangen somit tief an das Grundwasser
  • Toleranz: ermöglicht Stressbedingungen stanzuhalten; z.B. durch morphologische Anpassungen (Wasserspeichergewebe bei Wüstenpflanzen)
  • Akklimatisierung: Anpassung an Stressbedingungen durch Veränderungen im Stoffwechsel; z.B. Spinat -> können durch Akkumulation von osmotisch wirksamen Substanzen an langsam kühler werdende Temperaturen anpassen
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TESTE DEIN WISSEN

Wie wirkt Stress als Signal?

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TESTE DEIN WISSEN

Stress --> Stresserkennung über Rezeptoren --> Signaltransduktion --> angepasster Stoffwechsel --> physiologische Veränderung/Entwicklungsveränderung


Stresssignale und deren Signalwege/ Antworten sind komplex und vielfältig --> Erkennung meist durch mehrere versch. Rezeptoren --> Überlappung mit anderen Stressfaktoren und Interaktion verschiedener Signalwege/-kaskaden bis zur finalen Stressantwort


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Zu welchen Stressantworten kommt es bei abiotischem Stress, bezogen auf molekulare & physiologische Veränderungen und Wachstum/Entwicklung?

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Molekulare:

  • Desorganisation von Membranstrukturen
  • Veränderte Genexpression
  • Veränderte Protein- und Metabolit-Zusammensetzung
  • Abbau von Makromolekülen

Physiologische:

  • Reduzierte Photosynthese
  • Veränderte Transpiration
  • Verminderte Wasseraufnahme
  • Verminderte Assimilation (C, N, S)
  • Erhöhte Anfälligkeit gegenüber anderen Stressfaktoren

Wachstum/Entwicklung:

  • Verminderte Biomassebildung
  • Veränderte Blühinduktion
  • Frühzeitige Seneszenz
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Zu welchen Stressantworten kommt es insbesondere bei Trockenstress/ Osmotischem Stress?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Stomata-Schluss --> weniger Wasserverlust und verringerter Gasaustausch (weniger Photosynthese)
  • gesteigertes Wurzelwachstum
  • reduziertes oberirdisches Wachstum
  • Anstieg an sekundären Metaboliten (z.B. für Osmoprotection)
  • Ausschüttung wichtiger Signalhormone: ABA
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Wie sind die Source-Sink-Beziehung von N und C in den Pflanzen?

Lösung anzeigen
TESTE DEIN WISSEN

Kohlenstoff:

  • Source: Blätter
  • Transport: Phloem
  • Sink: Wurzeln, Samen

Nitrogen:

  • Source: Wurzeln
  • Transport: Xylem, Phloem
  • Sink: Blätter

Gegenläufige Gradienten --> gewisse Balance zwischen N- und C-Transport ist wichtig für die Pflanze

  • in Pflanze bildet sich mobiler Pool von C und N -> C:N-Verhältnis wird regelmäßig gemessen:
  • hohes C:N-Verhältnis: erhöhtes Wurzelwachstum und Wurzellänge 
    • N-starvation -> Peptidhormon CEP geht in die Blätter -> erkannt von Rezeptoren CEPR -> sekundäres Signal geht in Wurzeln mit erhöhtem N im Boden --> assymetrisches Wurzelwachstum
  • niedriges C:N-Verhältnis: erhöhtes Sprosswachstum und Blattfläche
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Wie wirkt sich Nitrat-Signalisierung auf das Wachstum und die Entwicklung von Arabidopsis aus?

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TESTE DEIN WISSEN
  • ABA: bei hoher Konz. wird ABA unterdrückt und somit kann der Samen keimen
  • Switch von heterotrophen zu photoautotrophen Stoffwechsel: Regulation durch C:N-Verhältnis in der Umgebung --> bei wenig N wird Wachstum angehalten
  • Übergang von vegetativer Phase in Blütephase: bei niedriger N-Konz. laufen zwei Signalwege ab und die Pflanzen beginnen zu blühen
  • Sprosswachstum: 
  • bei hoher N-Konz. in Wurzeln wird Cytokininsynthese stimuliert -> Transport über Xylem in die Blätter -> Kapazität für N-Aufnahme und somit die Verzweigung des Sprosses wird gesteigert (Cross-talk zw. Blättern und Wurzeln über N-Verfügbarkeit; Cytokinin-Signal von Blatt zu Wurzel)
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TESTE DEIN WISSEN

Was ist die Aufgabe von HY5?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Shoot-to-root mobiler Transkriptionsfaktor
  • Koordination von C- und N-Aufnahme
  • HY5 wird in den Blätter in Abhängigkeit der C-Fixierung exprimiert -> induziert dort SWEET-Expression -> Saccharose- und HY5-Transport in die Wurzeln -> dort Autoaktivierung von HY5-Genen und Induktion von N-Transportern für vermehrte Aufnahme von N in den Wurzeln -> N-Transport in die Blätter
  • HY5 wird nur tagsüber induziert <-> wird nachts abgebaut
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Welche apoplastischen Ansätze zur Verbesserung der Phloembeladung gibt es?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Umwandlung von Suc in Hexosen im Apoplasten -> Anzeichen, dass Suc-Transport nicht richtig läuft oder dass Sink-Gewebe keinen Suc-Bedarf mehr haben -> Runterregulation der PS und Induktion von Abwehrgenen (aber nicht immer nötig) --> Inaktivierung der Zellwand-Invertase: mehr Suc im Apoplasten für Transport -> erhöhter Photoassimilatexport (Bsp.: Tomate)
  • Überexpression von Suc-Transportern:
    • ZmSUT2 (aus Mais) in A.th.:
      • gesteigerte Phloembeladung
      • reduziertes Wachstum
      • Phosphathomeostase wird beeinflusst --> Erkärung für Phänotyp: vermehrte H+-Suc-Symporter-Aktivität benötigt mehr ATPase Aktivität -> dadurch evtl. geringere Ansäuerung (durch Pyrophosphatase und ATPase) und Nährstoffaufnahme
    • AtSUC2 in Reis:
      • gesteigerte Phloembeladung
      • größere Körnergröße
      • erhöhter Ertrag
  • Überexpression von Pyrophosphatase AVP1 (Annahme: sitzt in Vakuolenmembran):
    • erhöhte Photosynthese
    • erhöhtes Wachstum
    • erhöhter Photoassimilatexport
    • Ansäuerung der Rhizosphäre
    • Induktion von Suc-induzierten Transportgenen
    • Erklärung für Phänotyp: Generierung eines Protonengradienten (PM oder Tonoplast) von ATP -> mehr ATP verfügbar für Ansäuerung des Apoplasten und Rhizosphäre; bessere Nährstoffaufnahme, Suc-Aufnahme und Wachstum
    • Alternative Erkärung: AVP1 sitzt in PM -> Synthese von Pyrophosphat (nicht Aufbau eines Protonengradienten) -> verbesserter Suc-Abbau
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TESTE DEIN WISSEN

Wie kann die Entladung des Phloems in Sink-Organen erfolgen?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Symplasmische und apoplasmische Entladung
  • Hydrolytischer Suc-Abbau (apoplastische Entladun): Suc in Apoplast wird mit Invertase hydrolysiert zu Hexosen -> so kann Suc nicht retransportiert werden -> Aufnahme von Hexosen in Sink-Organen -> für Respiration, Wachstum 
  • Sucrolytischer Suc-Abbau (symplastische Entladung): Umwandlung von Suc in Stärke über SuSy in Sink-Organen
  • Nachweis der Entladung über Fluoreszenzfärbung -> Phloemspezifische Expression von GFP
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TESTE DEIN WISSEN

Was macht Source/Sink-Beziehungen so interessant? Welche Ansatzpunkte für rationale Ertragssteigerungen gibt es?

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TESTE DEIN WISSEN
  • Produktivität: Verteilung von Photoassimilaten innerhalb der Pflanze ist entscheidend für den Ertrag:
    • innerhalb der Pflanze kann nur so viel verteilt werden, wie Source-Gewebe assimilieren
    • erntebare Sinks konkurrieren mit anderen Sinks um Photoassimilate
  • "Grüne Revolution": Ertragssteigerung durch Verbesserung der Verteilung der Biomasse innerhalb der Pflanze zugunsten der erntebaren Pflanzenteile --> Verschiebung des Ernteindex
  • Ansätze:
    • Source-Kapazität
    • Transport Kapazität
    • Sink Stärke
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  • 255479 Karteikarten
  • 4267 Studierende
  • 168 Lernmaterialien

Beispielhafte Karteikarten für deinen Biochemie VL Kurs an der Universität Erlangen-Nürnberg - von Kommilitonen auf StudySmarter erstellt!

Q:

Welchen allgemeinen Stressfaktoren werden Pflanzen ausgesetzt?

A:
  • abiotisch:
    • Salz
    • Temperatur
    • O2
    • Licht
    • Nährstoffe
    • Trockenheit
  • biotisch:
    • Bakterien
    • Pilze
    • Viren
    • Nematoden
    • Herbivore
Q:

Zu welchen zwei Ausgängen bei Stressantworten kann es kommen? Von welchen Pflanzeneigenschaften sind diese abhängig? Welche Merkmale der Stressfaktoren haben Auswirkungen?

A:
  • Resistenz --> Anpassung/Akklimatisierung
  • Suszeptibilität --> Zelltod


  • Organ/Gewebe
  • Alter/Entwicklungszustand
  • Genotyp


  • Stärke
  • Dauer
  • Rate
  • Kombination
Q:

Welche Mechanismen zur Stressresistenz gibt es?

A:
  • Vermeidung (Avoidance): verhindert, dass Pflanzen Stress ausgesetzt sind; Bsp.: Kakteen -> haben lange Wurzeln und gelangen somit tief an das Grundwasser
  • Toleranz: ermöglicht Stressbedingungen stanzuhalten; z.B. durch morphologische Anpassungen (Wasserspeichergewebe bei Wüstenpflanzen)
  • Akklimatisierung: Anpassung an Stressbedingungen durch Veränderungen im Stoffwechsel; z.B. Spinat -> können durch Akkumulation von osmotisch wirksamen Substanzen an langsam kühler werdende Temperaturen anpassen
Q:

Wie wirkt Stress als Signal?

A:

Stress --> Stresserkennung über Rezeptoren --> Signaltransduktion --> angepasster Stoffwechsel --> physiologische Veränderung/Entwicklungsveränderung


Stresssignale und deren Signalwege/ Antworten sind komplex und vielfältig --> Erkennung meist durch mehrere versch. Rezeptoren --> Überlappung mit anderen Stressfaktoren und Interaktion verschiedener Signalwege/-kaskaden bis zur finalen Stressantwort


Q:

Zu welchen Stressantworten kommt es bei abiotischem Stress, bezogen auf molekulare & physiologische Veränderungen und Wachstum/Entwicklung?

A:

Molekulare:

  • Desorganisation von Membranstrukturen
  • Veränderte Genexpression
  • Veränderte Protein- und Metabolit-Zusammensetzung
  • Abbau von Makromolekülen

Physiologische:

  • Reduzierte Photosynthese
  • Veränderte Transpiration
  • Verminderte Wasseraufnahme
  • Verminderte Assimilation (C, N, S)
  • Erhöhte Anfälligkeit gegenüber anderen Stressfaktoren

Wachstum/Entwicklung:

  • Verminderte Biomassebildung
  • Veränderte Blühinduktion
  • Frühzeitige Seneszenz
Mehr Karteikarten anzeigen
Q:

Zu welchen Stressantworten kommt es insbesondere bei Trockenstress/ Osmotischem Stress?

A:
  • Stomata-Schluss --> weniger Wasserverlust und verringerter Gasaustausch (weniger Photosynthese)
  • gesteigertes Wurzelwachstum
  • reduziertes oberirdisches Wachstum
  • Anstieg an sekundären Metaboliten (z.B. für Osmoprotection)
  • Ausschüttung wichtiger Signalhormone: ABA
Q:

Wie sind die Source-Sink-Beziehung von N und C in den Pflanzen?

A:

Kohlenstoff:

  • Source: Blätter
  • Transport: Phloem
  • Sink: Wurzeln, Samen

Nitrogen:

  • Source: Wurzeln
  • Transport: Xylem, Phloem
  • Sink: Blätter

Gegenläufige Gradienten --> gewisse Balance zwischen N- und C-Transport ist wichtig für die Pflanze

  • in Pflanze bildet sich mobiler Pool von C und N -> C:N-Verhältnis wird regelmäßig gemessen:
  • hohes C:N-Verhältnis: erhöhtes Wurzelwachstum und Wurzellänge 
    • N-starvation -> Peptidhormon CEP geht in die Blätter -> erkannt von Rezeptoren CEPR -> sekundäres Signal geht in Wurzeln mit erhöhtem N im Boden --> assymetrisches Wurzelwachstum
  • niedriges C:N-Verhältnis: erhöhtes Sprosswachstum und Blattfläche
Q:

Wie wirkt sich Nitrat-Signalisierung auf das Wachstum und die Entwicklung von Arabidopsis aus?

A:
  • ABA: bei hoher Konz. wird ABA unterdrückt und somit kann der Samen keimen
  • Switch von heterotrophen zu photoautotrophen Stoffwechsel: Regulation durch C:N-Verhältnis in der Umgebung --> bei wenig N wird Wachstum angehalten
  • Übergang von vegetativer Phase in Blütephase: bei niedriger N-Konz. laufen zwei Signalwege ab und die Pflanzen beginnen zu blühen
  • Sprosswachstum: 
  • bei hoher N-Konz. in Wurzeln wird Cytokininsynthese stimuliert -> Transport über Xylem in die Blätter -> Kapazität für N-Aufnahme und somit die Verzweigung des Sprosses wird gesteigert (Cross-talk zw. Blättern und Wurzeln über N-Verfügbarkeit; Cytokinin-Signal von Blatt zu Wurzel)
Q:

Was ist die Aufgabe von HY5?

A:
  • Shoot-to-root mobiler Transkriptionsfaktor
  • Koordination von C- und N-Aufnahme
  • HY5 wird in den Blätter in Abhängigkeit der C-Fixierung exprimiert -> induziert dort SWEET-Expression -> Saccharose- und HY5-Transport in die Wurzeln -> dort Autoaktivierung von HY5-Genen und Induktion von N-Transportern für vermehrte Aufnahme von N in den Wurzeln -> N-Transport in die Blätter
  • HY5 wird nur tagsüber induziert <-> wird nachts abgebaut
Q:

Welche apoplastischen Ansätze zur Verbesserung der Phloembeladung gibt es?

A:
  • Umwandlung von Suc in Hexosen im Apoplasten -> Anzeichen, dass Suc-Transport nicht richtig läuft oder dass Sink-Gewebe keinen Suc-Bedarf mehr haben -> Runterregulation der PS und Induktion von Abwehrgenen (aber nicht immer nötig) --> Inaktivierung der Zellwand-Invertase: mehr Suc im Apoplasten für Transport -> erhöhter Photoassimilatexport (Bsp.: Tomate)
  • Überexpression von Suc-Transportern:
    • ZmSUT2 (aus Mais) in A.th.:
      • gesteigerte Phloembeladung
      • reduziertes Wachstum
      • Phosphathomeostase wird beeinflusst --> Erkärung für Phänotyp: vermehrte H+-Suc-Symporter-Aktivität benötigt mehr ATPase Aktivität -> dadurch evtl. geringere Ansäuerung (durch Pyrophosphatase und ATPase) und Nährstoffaufnahme
    • AtSUC2 in Reis:
      • gesteigerte Phloembeladung
      • größere Körnergröße
      • erhöhter Ertrag
  • Überexpression von Pyrophosphatase AVP1 (Annahme: sitzt in Vakuolenmembran):
    • erhöhte Photosynthese
    • erhöhtes Wachstum
    • erhöhter Photoassimilatexport
    • Ansäuerung der Rhizosphäre
    • Induktion von Suc-induzierten Transportgenen
    • Erklärung für Phänotyp: Generierung eines Protonengradienten (PM oder Tonoplast) von ATP -> mehr ATP verfügbar für Ansäuerung des Apoplasten und Rhizosphäre; bessere Nährstoffaufnahme, Suc-Aufnahme und Wachstum
    • Alternative Erkärung: AVP1 sitzt in PM -> Synthese von Pyrophosphat (nicht Aufbau eines Protonengradienten) -> verbesserter Suc-Abbau
Q:

Wie kann die Entladung des Phloems in Sink-Organen erfolgen?

A:
  • Symplasmische und apoplasmische Entladung
  • Hydrolytischer Suc-Abbau (apoplastische Entladun): Suc in Apoplast wird mit Invertase hydrolysiert zu Hexosen -> so kann Suc nicht retransportiert werden -> Aufnahme von Hexosen in Sink-Organen -> für Respiration, Wachstum 
  • Sucrolytischer Suc-Abbau (symplastische Entladung): Umwandlung von Suc in Stärke über SuSy in Sink-Organen
  • Nachweis der Entladung über Fluoreszenzfärbung -> Phloemspezifische Expression von GFP
Q:

Was macht Source/Sink-Beziehungen so interessant? Welche Ansatzpunkte für rationale Ertragssteigerungen gibt es?

A:
  • Produktivität: Verteilung von Photoassimilaten innerhalb der Pflanze ist entscheidend für den Ertrag:
    • innerhalb der Pflanze kann nur so viel verteilt werden, wie Source-Gewebe assimilieren
    • erntebare Sinks konkurrieren mit anderen Sinks um Photoassimilate
  • "Grüne Revolution": Ertragssteigerung durch Verbesserung der Verteilung der Biomasse innerhalb der Pflanze zugunsten der erntebaren Pflanzenteile --> Verschiebung des Ernteindex
  • Ansätze:
    • Source-Kapazität
    • Transport Kapazität
    • Sink Stärke
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