Botanik ss at Universität Freiburg im Breisgau

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Alge

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Symbiose Wuchsformen

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Endosymbiontentheorie

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Belege Endosymbiontentheorie

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Endocytobiose

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Plastiden

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Differenzierungsmöglichkeiten von Plastiden

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 Eigenschaften Cyanobakterien


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Fotosynthesekomplexe bei Cyanobakterien

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Stickstofffixierung

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Cyanobakterien als Symbiosepartner

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Cyanobakterien

Merkmalen

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Botanik ss

Alge


-Licht als Energiequelle

-photoautotroph

-aquatisch

-Voraussetzung für die Besiedlung des Festlandes

-große ökologische Bedeutung, 50% des PS Produktion

-Lebensraum, Ve

ersteck vor Fressfeinden, Nahrung



Botanik ss

Symbiose Wuchsformen

• Faden-und Gallertflechten: Pilz umspinnt eine fädige
Blaualge

• Krustenflechten: Thallus
ist fest mit der Unterlage
(Gestein, Erde, Rinde) verbunden und durchsetzt sie
teilweise

• Laubflechten: flächiger, meist gelappter Thallus, mit
Substrat durch Rhizine (Hyphenstränge) verbunden

• Strauchflechten: schmale Kontaktstelle zum Substrat,
strauchförmig verzweigt

• Nabelflechten:
scheibenförmig
Kontaktstelle zum Substrat

Botanik ss

Endosymbiontentheorie

-Plastiden und Mitochondrien ,früher freilebende Organismen, von Eukaryoten aufgenommen

-nicht weiter verdaut

-als Symbiont in ihnen weitergelebt

-Endosymbionten

Großteil ihrer DNA auf das Genom des Wirtes übertragen

als Zellorganellen etabliert

Chloroplasten sind von Cyanobakterien

Botanik ss

Belege Endosymbiontentheorie

• ihre Größe entspricht der von Prokaryoten

• die innere, äußere Memran prokaryotischen Ursprungs
(Lipopolysaccharid)
• sie besitzen ringförmige DNA ohne Histone, Introns oder Nucleosomenstruktur
• 70S Ribosomen
• Vermehrung durch einfache Zweiteilung, nicht durch Mitose und Cytokinese
• Plastiden können nie de novo gebildet werden, sie entstehen immer durch Spaltung
aus sich selbst
→ Im Laufe der Zeit haben die Plastiden einen großen Teil ihrer DNA an den
Zellkern der eukaryotischen Zelle abgegeben. In höheren Pflanzen werden
heute ca. 50% aller photosynthetischen Proteine vom Zellkern codiert.
• zweiteilige ABC-Transporter
• GroEL-homologe Chaperone
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innere und äußere Membran sind prokaryotischen Ursprungs.

Botanik ss

Endocytobiose

Prokaryot auf Zellorganell reduziert

-primären Endocytobiose

(Chloroplasten zwei Membranen)

-sekundären Endocytobiose

-tertiären Endocytobiose

->oft

zurück gebildet

Botanik ss

Plastiden

Plastiden sind die in Pflanzen und Algen vorkommenden besonderen Zellorganellen, die aus endosymbiontisch lebenden Zellen hervorgegangen sind und unter anderem für die Photosynthese gebraucht werden

Botanik ss

Differenzierungsmöglichkeiten von Plastiden

-muss

von

Mutterzelle

Proplastiden 

(nicht ausdifferenzierte Plastiden) erhalten

-je nach Umweltgegebenheiten

verschiedene

Plastiden entwickeln




-mit Pigmenten (lichtabsorbierende Moleküle) wie die
Chloroplasten und die Chromoplasten

-ohne Pigmente, Leukoplasten

Botanik ss

 Eigenschaften Cyanobakterien


-Fähigkeit Fotosynthese

-Fähigkeit Stickstoff zu fixieren

Botanik ss

Fotosynthesekomplexe bei Cyanobakterien

-zwei Photosysteme mit jeweils einem core-Komplex

-Bei

Pflanzen

core-Komplexe

eigenen Antennenkomplex

der ihn mit Lichtenergie versorgt

-Bei

Cyanobakterien

core-Komplexe

in der Membran.

Auf

cytosolischen Seite verteilen

Antennenkomplexe die Lichtenergie an die verschiedenen
core-Komplexe

-Antennenkomplexe können PS I und PS II „bedienen“

Botanik ss

Stickstofffixierung

-Luftstickstoff

für

Pflanzen

nicht unmittelbar nutzbar

-Durch

Bakterien wird Luftstickstoff in den Boden
eingebracht,

Form

die für die Pflanzen verwertbar ist

-Schlüsselenzym:

Nitrogenase,

hohen ATP-Bedarf,

irreversibel
durch Sauerstoff geschädig

-räumliche Trennung
des Photosystems II (PS) und der
Stickstofffixierung(PS1), welche in so genannten
Heterocysten statt findet.

-Regulation:

• Down regulation: Aminosäuren, Licht, geringer CO2 Partialdruck, Sauerstoff
• Up regulation: Cytokinin, Zucker, Dunkelheit, hoher CO2 Partialdruck

Botanik ss

Cyanobakterien als Symbiosepartner

Nostoc

am weitesten verbreitete Photobiont in Flechten

-Flechten

symbiontische Gemeinschaft zwischen einem Mykobionten (pilzlicher
Partner) und einem Photobionten (Alge oder Cyanobakterie; zur Fotosynthese befähigt)


-Nostoc endophytisch in Wurzeln von Cycas


-Rhizom
von Gunnera

-Anabaena:

endophytisch in Blatthöhlungen des Wasserfarnes Azolla, wächst auf Reisfeldern

und in Atemhöhlen von Moosen und in den
Schleimkanälen auf den Blättern von Gunnera vor

Botanik ss



Cyanobakterien

Merkmalen

Prokaryoten

• keine Zellkompartimentierung:
→ es fehlen Zellkern, Vakuolen, Plastiden, Mitochondrien, ER, Golgi-Apparat
• Zellwand: LPS (Lipopolysaccharid, Murein, äußere Schleimschicht)
• keine sexuelle Vermehrung (einfache Zellteilung)
• hohe Sauerstoffproduktion
• Möglichkeit zur N2-Fixierung
• Cyanellen: endosymbiontische Cyanobakterien in farblosen Flagellaten. Sie
übernehmen in ihrem Wirt die Funktion von Plastiden. Da sie einen Großteil ihrer
DNA an das Wirtsgenom abgegeben haben, sind sie außerhalb des Wirtes nicht
mehr lebensfähig.
→ Übergang zu den Plastiden: Endosymbiontentheorie

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