Botanik an der Universität Duisburg-Essen

CitySTADT: Duisburg

CountryLAND: Deutschland

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MERKE:

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Weitere Zellorganellen einer doppelten Biomembran

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Zellorganellen einer doppelten Biomembran

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Zellorganellen einer Einfachmembran 

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Unterschiede zwischen Eukaryonten und Prokaryonten

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Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Pflanzenzelle und Tierzelle

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Wie ist das unifaziale Blatt aufgebaut?

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Wie ist das äquifaziale Blatt aufgebaut?

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Was beschreibt die Blattmetamorphosen?

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Welche verschiedene Blattnervaturen gibt es?

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Wie geschieht die Wasserversorgung im Blatt?

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Plasmolyse

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Botanik

MERKE:

einfache Biomembran:
ER, Golgi-Apparat, Microbodies, Mircotubuli

doppelte Biomembran:
Zellkern, Mitochondrien, Plastiden

Botanik

Weitere Zellorganellen einer doppelten Biomembran
Chromoplast (Farbstoffträger)
  • andersfarbige Plasten, enthalten Carotinoide (gelbe bis orangefarbene Färbung), werden in Speicherzellen gesammelt, z.B. für Blütenfarbe verantwortlich
Leukoplast
  • farblose, stärkehaltige (Amylose) Plastiden z.B. in Kartoffeln

Amyloplasten
  • Chlorophyll-freie Form der Plastiden, gehören daher zu den Leukoplasten
  • Funktion: Erstellung und Speicherung von Stärke

Etioplast
  • Chloroplasten, die nicht dem Licht ausgesetzt wurden und bei denen sich auf Grund des fehlenden Lichtes die innere Membranstruktur verändert und das Chlorophyll zurück- oder noch gar nicht gebildet hat
  • Durch Bestrahlung mit Licht entwickeln sie sich zu Chloroplasten

Proplastid
  • Ausgangszelle für die Plastiden
  • wird ein Proplastid dem Licht ausgesetzt, entsteht ein Chloroplast
  • sieht Proplastid längere Zeit kein Licht, entsteht Etioplast
Phaeoplast
  • Chromoplast der Braunalge
  • Im Herbst ist Magnesium verantwortlich für die Veränderung der Blattfarbe
  • enthalten ringförmige DNA, m-RNA, t-RNA und Ribosomen → genetisch autark, fähig zur
    Proteinbiosynthese
  • können sich in Zellen durch Teilung vermehren (autark)
  • Abbau eines Chloroplasten zu einem Phaeoplasten durch Zestörung des grünen Farbstoffes

Botanik

Zellorganellen einer doppelten Biomembran
Zellkern
  • umhüllt von doppelter Biomembran = Kernhülle, Kernmembran
  • Zellkern = Nucleus
  • bestehend aus Kernplasma, Chromatin/DNA → Träger der Erbsubstanz und Nucleoli
  • Nucleolus pl. Nucleoli
    Als Nucleolus (lat. Kernkörperchen, Mehrzahl Nucleoli) bezeichnet man ein kleines Körperchen, von
    dem eines oder mehrere im Zellkern eukaryotischer Zellen anwesend sind
  • Proteine in Membran zum Transport z.B. von t-RNA
  • Karypherin = Gruppe von Proteinen, die an dem Transport von Molekülen zwischen Zytoplasma und
    Zellkern von Eukaryonten beteiligt sind
  • im Kern: Mitose, Meiose
Mitochondrien
  • Organellen, eiförmig, Größe: 1 – 4 μm (Größe von Bakterien)
  • nur in eukaryontischen Zellen
  • Vererbung von Mitochondrien/Chloroplasten nur maternal (nur von Mutterzelle)
  • Funktionen: Versorgung der Zelle mit Energie in Form von ATP (Atmung), Fettsäureabbau
  • doppelte Biomembran
  • innere Membran ist gefaltet zu Lamellen → Vergrößerung der Ober-/Reaktionsfläche
  • Anzahl der Mitochondrien gibt den Energiebedarf der Zelle wieder
  • äußere Membran ist reich an Phospholipiden und Cholesterin,
    innere Membran reich an Cardiolipinen
    → Cardiolipine kommen ausschließlich in Membranen von Bakterien und Mitochondrien (dort vor allem in der inneren Membran) vor und stabilisieren hier u.a. die Proteine für die oxidative Phosphorylierung → Hinweis auf Endosymbiotentheorie
  • Viele Proteine in Membran eingebettet als Shuttle
  • verschiedene Mitochondrien-Typen:
    1.Tubuli-Typ
    2.Sacculus-Typ mit Cristae (Einstülpungen an der Oberfläche)
  • Mitochondrien besitzen 70S-Ribosomen
    → Die in Eukaryonten vorkommenden Ribosomen haben eine Masse von 80 S (Massenangabe als Svedberg-Zentrifugationskonstante) mit den Einzelgewichten der Untereinheiten von 60 S und 40 S. Die prokaryontischen 70 S-Ribosomen bestehen aus einer 50 S und einer 30 S Untereinheit.
  • enthalten ringförmige DNA, m-RNA, t-RNA, Ribosomen → genetisch autark, fähig zur Proteinbiosynthese
Plastiden/ Chromatophoren
  • Plastiden besitzen nur Pflanzenzellen
  • aus Grundbauplan des Plastiden können verschiedene Plasten entstehen
Chloroplasten
  • in primitiven Pflanzen (= Algen) oft nur ein Chloroplast, in höheren Zellen oft Tausende von
    Chloroplasten, grün gefärbt, Träger der Photosynthese
  • in höheren Pflanzenzellen eiförmige Chloroplast, bei primitiven Pflanzen ganz verschiedene Formen
    an Chloroplasten
  • innere Membran wird als Thylakoid bezeichnet – enthalten Enzyme für Photosynthese
  • Thykoloid stapelt sich geldrollenartig, Thykaloidstapel = Granum
  • enthält den Farbstoff Chlorophyll

Botanik

Zellorganellen einer Einfachmembran 
Vakuole
  • machen ca. 90% des Gesamtvolumens einer Zelle aus
  • Entstehung: durch Verschmelzung von Vesikeln zu einer oder mehreren Vakuolen
  • ist von einer einfachen Membran begrenz (Tonoplast)
  • alles zwischen Tonoplast und Plasmalemma = Zytoplasma = Plasmaschlauch
  • Funktionen: Aufbau des Turgordrucks, Zwischenspeicherung von Reservestoffe, Deponie von
    Schadstoffen, Abbau von Makromolekülen (Intrazelluläre Verdauung)
  • 3 Typen: Zellsaftvakuolen, Speichervakuolen, lytische Vakuole
  • manchmal ziehen Zytoplasmafäden über oder durch die Vakuole
  • in Vakuole primär Wasser – je jünger die Zelle desto niedriger der pH-Wert, generell ist der pH-Wert des
    Zellsafts sauer (durch Oxalsäure in Vakuole)
  • Physiologie (physikalische und biochemische Vorgängen) der Vakuole → Plasmolyse
  • Grenzplasmolyse (Konkavplasmolyse): wenn sich die Vakuole mit Plasmalemma schon an einem Teil
    abgelöst hat
  • Krampfplasmolyse (Konvexplasmolyse) ist irreversibel
  • Plasmaschlauch bleibt an Plasmodesmen hängen
  • Hescht’sche Fäden entstehen aus Plasmodesmen
  • semi-/selektivpermeable Membran = Tonoplast
Endoplasmatisches Retikulum
  • Netzwerk von Schläuchen, 15-20 nm dick, liegt unter dem Golgi-Apparat
  • glatt oder rau (rau bedeutet mit Ribosomen an den Schläuchen)
  • glattes ER: Bildung der Kernhülle, intra- und interzellulärer Transport (Desmotubuli)
  • raues ER: Ort der Proteinbiosynthese

Golgi-Apparat
  • sieht aus wie Geldrolle, an deren Ränder sich Vesikel abschnüren
  • Vesikel werden auch Dictyosomen genannt
  • Vesikel enthalten Stoffe (z.B. Enzyme), die am Retikulum durch Proteinbiosynthese hergestellt wurden
    und irgendwo in der Zelle gebraucht werden
  • Funktion: zuständig für Transport von Zellbausteinen (Zellwandpolysaccharide)
  • Golgi-Apparat = Gesamtheit der Dictyosome

Microbodies
  • unterschiedlichen Ursprungs, unterschiedliche Aufgaben
  • Peroxisomen: in photosynthetisch aktive Zellen, mit Chloroplasten und Mitochondrien zusammen
    Photorespiration, produzieren über den Glykolatweg die Aminosäuren Glycin und Serin
  • Glyoxisomen: in Fett speichernden Zellen, Ort des Fettsäureabbaus (ß-Oxidation) und des
    Glyoxylzsäureyklus
  • 30 bis 40 Microbodies pro Zelle, die dicht beieinander liegen –> kurze Transportwege
Microtubuli
  • Mikrotransport von Substanzen
  • In tierischen Zellen für den Auf- und Umbau des Endoplasmatischen Reticulum zuständig

Botanik

Unterschiede zwischen Eukaryonten und Prokaryonten
Eukaryonten

– echter Zellkern (Doppelmembran, DNA in Chromatin organisiert
– membranbegrenzte Zellorganellen
– Endoplasmatisches Retikulum

– 80S Ribosomen
Prokaryonten

– Kernäquivalent (Nucleoid) → DNA-Ring (Plasmid) frei im Zytoplasma
– keine membranbegrenzten Organellen
– kein Endoplasmatisches Retikulum

– kleine Ribosomen 70S

Botanik

Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Pflanzenzelle und Tierzelle
Gemeinsamkeiten:
  • Zellkern mit Nucleus
  • Golgi-Apparat
  • Mitochondrien
  • Plasmalemma → nicht sichtbar unter Lichtmikroskop!
Unterschiede:
  • Pflanzenzellen haben im Gegensatz zur tierischen Zelle: Plastiden (z.B. Chloroplasten), Vakuole, Zellwand, Plasmodesmen
  • Plasmodesmen stellen Kontakt zur Nachbarzelle her, keine Isolation im echten Gewebeverband!
  • Alle Zellen zusammen = Symplast = Gesamtheit aller Protoplasten
  • Zellen sind symplastisch über Plasmodesmen verbunden
  • Protoplast = Zelle ohne Zellwand
  • Apoplast = Raum außerhalb des Protoplasten, extrazellulärer Raum, besteht aus der Gesamtheit aller
    Zellwände und den Zellzwischenräumen (wichtiger Ort für Reaktionen und Speicherung)
  • Symplast und Apoplast = bilden die Gesamtheit des zellulären Raum im pflanzlichen Gewebe
  • Tierzellen haben im Gegensatz zur Pflanzenzelle: Centriolen, keine Zellwand, andere Arten von Verbindungen zur Nachbarzelle (z.B. gap junctions)

Botanik

Wie ist das unifaziale Blatt aufgebaut?

Unifaziales Blatt:
– beide Seiten werden von der anatomischen Blattunterseite gebildet
– Spaltöffnungen auf beiden Seiten -> amphistomatisch; Blatt nicht in Palisaden-& Schwammparenchym gegliedert; Mesophyll besteht aus etlichen Lagen Assimilationsparenchym und zahlreichen Kristallidioplasten; Zellen sind rund bis länglich; gesamtes Gewebe reich an Interzellularen; Lage und Anordnung der Leitbündel: zwei Reihen als „flachgedrückter Ring“

Botanik

Wie ist das äquifaziale Blatt aufgebaut?

Äquifaziales Blatt:
-Blattober- und unterseite gleich gestaltet (-> Süßgräser)
-hat zwei Palisadenparenchyme
-gleiches Aussehen von O&U-Seite
-amphistomatisch (Schließzellen auf O&U-Seite)
– zw. Palisadenparenchym liegt Speicherparenchym mit vielen Stärkekörnern
– je nach Entwicklungszustand: Zellwände schwächer/stärker verholzt

Botanik

Was beschreibt die Blattmetamorphosen?

Blattmetamorphosen beschreibt die Umbildung des Laubblattes.
– Knospen haben schon alle Zellen für den Wachstum
– Wasserspeicherung
– Zwiebel (Küchenzwiebel) -> Speicherorgan bei Unterblättern
– Knoblauch -> Zehen = Niederblätter

Botanik

Welche verschiedene Blattnervaturen gibt es?

Blattnervatur:
– Negativ-Aufnahme des Blattskeletts
– Interkostallfeld = Bereich an Mesophyll zwischen den Blattrippen
– Blattadern = Leitbüpndel
– drei verschiedene Arten der Verzweigung:

gabelig (Bsp. Farn „Adiantum“)
netznervig (die meisten Dikotylen)
parallel, streifig (die meisten Monokotylen, Bsp. Gräser, Charakteristikum)

Botanik

Wie geschieht die Wasserversorgung im Blatt?

Wasserversorgung im Blatt:
– durch Leitgefäße im Blatt
– Leitbündel endet im Blatt
– von Leitbündel Wasser in Zellen & umgekehrt (Stoffe von Zellen in Leitbündel)

Botanik

Plasmolyse
  • Definition: Schrumpfung und Ablösung des Protoplasten von der Zellwand aufgrund von osmotischen Wasserverlusts in hyptertonischer Lösung
  • Grund: Wird eine Zelle in eine hypertonische Lösung (Plasmolytikum) gegeben, wird dem Protoplasten aufgrund des osmotischen Wasseraustritts Wasser entzogen um einen Konzentrationsausgleich an gelösten Stoffen zu schaffen
  • Vorrausetzung: lebende Pflanzenzelle, selektiv permeable Membran
  • Vorgang: Wasser strömt auf osmotischem Weg aus der Vakuole durch die Membranen (Tonoplast,
    Plasmalemma) in das umgebende Medium. Dadurch, dass der Protoplast Wasser verliert, wird er
    kleiner, sodass er sich samt Plasmaschlauch, der an der Vakuole haften bleibt, von der Zellwand ablöst
  • Es kommt zu einer Konkavplasmolyse, bei der die Vakuole „eingedellt“ ist und nur stückweise von der
    Zellwand abgelöst ist (da die Ablösung des Protoplasten unregelmäßig und rasch verläuft)
  • An den Tüpfeln bzw Plasmodesmen entstehen Hechtsche Fäden (dünne Plasmaverbindungen) aufgrund einer starken Wandhaftung (räumliche Verbindung zwischen benachbarten Zellen)
  • Wird dem Protoplasten weiterhin Wasser entzogen rundet sich die Vakuole ab, womit die Hechtschen Fäden reißen können und es zu einer Konvexplasmolyse kommt
  • Bringt man die Zelle nach der Plasmolyse in eine hypotonische Lösung kommt es zu einer Desplasmolyse. Die Zelle nimmt wieder Wasser auf und der Protoplast wächst, sodass sich der Plasmaschlauch wieder an die Zellwand legt
  • Bei zu starker Plasmolyse, wenn die Hechtschen Fäden gerissen sind, kann es jedoch nicht mehr zum Stoffaustausch der benachbarten Zellen kommen, sodass die Zelle abstirbt
  • Plasmolytika: Kaliumnitrat KNO3 verstärkt den Quellungsgrad und das Bestreben die kleinstmögliche
    Oberfläche einzunehmen, sodass es bei der Plasmolyse mit diesem Plasmolytikum schneller zur
    Konvexplasmolyse kommt
  • Calciumnitrat Ca(NO3)2 * hingegen wirkt entquellend und verfestigt das Plasma → Konkavplasmolyse,
    sodass Calciumnitrat effektiver für die Plasmolyse ist

[ * die Zahlen als kleine Fußnote! ]

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