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Zellbio und Physio Pflanzen > Licht-Perzeption > Flashcards

Licht-Perzeption Flashcards

1
Q

Skotomorphogenese

A

Entwicklung im Dunkeln (bleicher, langgestreckter Spross und nicht-entwickelte Blätter)

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2
Q

Photomorphogenese

A

Entwicklung im Licht (gestauchte Sprossachse, und grüne, voll entwickelte Blätter)

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3
Q

Wo absorbiert Phytochrom?

A

im roten Spektralbereich

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4
Q

Wo absorbiert Cryptochrom?

A

im blauen Spektralbereich

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5
Q

Phytochrome

A

Chromoproteine, die im blauen, hellroten und dunkelroten charakteristische Absorptionsmaxima zeigen: P red (unter 700 nm) und P far red (730 nm) (nur far red kann physiologische Reaktionen auslösen)

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6
Q

Wie wirkt das Pfr-Phytochrom? welche konvergierenden Signalwege werden nachgeschaltet?

A

intrazellulärer Lichtrezeptor (Cytosol) zu G-Protein, dann konvergierende Signalwege:

  1. Ca/Calmodulin-Weg: aktiviert Gene zur Anthocyan-Biosynthese (Schutzpigmente)
  2. cGMP-Weg: aktiviert Gene zur Chloroplastenentwicklung
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7
Q

Wieso ist Phytochrom ein reversibler Photorezeptor im Cytosol / Wie erfolgt die Umwandlung von Pr zu Pfr?

A

weißes/hellrotes Licht macht Pr zu Pfr, dunkelrotes Licht (im Dunkeln) sorgt für langsame Konversion (Rückumwandlung) - dann kann kein Pfr in den Nukleus wandern

Licht bedingt eine cis/trans-Isomerisierung (Änderung der Konformation) im Chromophor (offenkettiges Tetrapyrrol)

nach Belichtung wandern Phytochrome in den Zellkern (wurde durch GFP-Fusionen gezeigt)

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8
Q

Wie sind offenkettige Tetrapyrrole mit ihren Träger-Proteinen verbunden (bei Phytochrom-Chromophoren und Phycobilinen)?

A

Thioether-Brücken kovalent via Cystein-Reste

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9
Q

Worauf verweist die starke Homologie von Phytochromen zu Phycobilinen (Chromophore in den Lichtsammelkomplexen der Cyanobakterien)? Wo liegt ein Unterschied?

A

gemeinsame Abstammung der Proteine, Phycobiline dienen nur der Lichtsammlung, nicht der Wahrnehmung, keine cis/trans-Isomerisierung

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10
Q

Was ist besonders bei der Biosynthese von Phytochromen?

A

Beteiligung von sowohl Kern- wie Plastiden-Genom

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11
Q

Wo werden Phytochrome abgebaut?

A

in 26S-Proteasomen nach aktiver Ubiquitinierung im Cytosol

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12
Q

Fließgleichgewicht (steady state) bei Phytochromen

A

im Licht stellt sich eine bestimmte Phytochrom-Konzentration aus Neusynthese, Umwandlung und Abbau ein

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13
Q

Wann ist die Phytochromumwandlung irreversibel?

A

wenn sehr lange sehr intensive Lichtflüsse sind

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14
Q

very low fluence response (VLFR)

A

weniger als 1 mikroEinstein

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15
Q

low fluence response (LFR)

A

1-100 mikroEinstein Red

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16
Q

high intensity response (FR-HIR)

A

mehr als 100 mikroEinstein Far Red

17
Q

Wie werden Lichtflüssen gemessen?

A

Lichtquanten, die sie auslösen (mikroMol pro m^2 pro s = mikroEinstein)

18
Q

Welche Entwicklungsprozesse sind Phytochom-gesteuert?

A
  • Photoreversibilität (Samenkeimung)
  • Messen der Lichtstärke (Lichthemmung des Streckungswachstums)
  • Messen der Licht/Dunkel-Periode (Blühinduktion)
  • Messen der Beschattung durch höher liegende Blätter (Schattenvermeidung)
19
Q

Erkläre die Reversibilität der Photomorphogenese bei der Samenkeimung!

A
  • Samenkeimung bei manchen schon durch sehr schwaches Licht (VLFR), oft im Minuten-Bereich reversibel
  • endet Bestrahlung mit hellrot: Keimung, endet sie mit dunkelrot: keine Keimung (Qualität des zuletzt eingestrahlten Lichts entscheidend)
20
Q

Erkläre das Reziprozitätsgesetz der Photomorphogenese

A
  • Photoreversible Effekte können bereits von VLFR/LFR-Licht ausgelöst werden
  • je nach Intensität ist die notwendige Bestrahlungsdauer kürzer/länger (reziproke Beziehung zwischen Quanten-Flussrate und Dauer der Bestrahlung)
21
Q

Erkläre die Escape time bei Reziprozitätsgesetz der Photomorphogenese

A
  • ab einem kritischen Zeitpunkt werden Prozesse irreversibel

- sie “entkommen” der Photoreversion (wenn far red nicht nur im Cytosol ist, sondern in den Zellkern wandert)

22
Q

Wir beeinflusst Licht das Streckungswachstum?

A

Licht hemmt das Streckungswachstum (Hypokotyl-Stauchung statt -Streckung): FR-HIR-Effekt, nicht photoreversibel, neben Phytochromen sind auch Cryptochrome beteiligt (vormittags mehr Blaulichtanteil)

23
Q

Kurztagpflanze

A

blüht, sobald eine kritische Dunkelperiode überschritten wird

24
Q

Langtagpflanze

A

blüht, wenn die Nacht kürzer als die kritische Dunkelperiode ist

25
Q

Wie hat man herausgefunden, dass Pflanzen die Länge der Dunkelperiode messen (bei der photoperiodischen Blühkontrolle)? erkläre an diesem Beispiel den photo-reversiblen Effekt

A

durch Störlichtversuche, die Qualität des letzten Lichtpulses ist entscheidend für die physiologische Antwort (als letztes DR: kein Einfluss, als letztes HR: Nacht wird nicht mehr als lang wahrgenommen)

26
Q

Zusammenhang zwischen Phytochom und Schattenvermeidung

A

-bei Beschattung durch darüber liegende Blätter kommt fast nur noch dunkelrotes Licht an: Pfr wird zu Pr umgewandelt, PHY B Antwort: Streckung von Zellen in Wachstumszonen (Stiel, Auxin!)

27
Q

Charles Darwins Kalium-Dichromat-Versuch

A

Herausfiltern des Blaulicht-Anteils verhinderte die heliotrope Bewegung von Sonnenblummen

28
Q

charakteristische 400-500nm-Antworten (Blaulicht)

A

Phototropismus, Anthocyan- und Carotiniod-Biosynthese, Biologische Uhr

29
Q

Zu welchen DNA-Reparaturenzymen in Bakterien zeigen Cryptochrome (CRY) Ähnlichkeit? Worin besteht diese Ähnlichkeit, wo ist der Unterschied?

A

zu Photolyasen, die lichtabhängig Thymin-Dimere in UV-geschädigter DNA spalten (Redox-Reaktion als Lichtantwort)

Proteinrückgrat mit zwei Chromophoren, C-terminale Erweiterungen

30
Q

Wie sind Cryptochrome aufgebaut?

A

MTHF (Pterine) wirken als Lichtsammler, dann Elektronentransport zu FAD, leiten die Anregungsenergie via Resonanzschwingung zum Reaktionszentrum weiter (wie bei Antennenkomplexen der Photosynthese), C-terminale Erweiterungen wahrscheinlich zur Interaktion mit Redoxpartnern (Signalweiterleitung)

CRY-Proteine wandern nach Lichtaktivierung in den Zellkern ein (wie PHY)

31
Q

Wo zeigen PHY und CRY überlappende Wirkspektren?

A
  • Hemmung der Hypokotyl-Streckung durch Licht
  • Stimulierung der Anthocyan-Biosynthese
  • Blühinduktion (Messen der Photoperiode)
  • Circadiane Rhythmik
32
Q

Was sind Phototropine?

A

membran-assoziierte Proteine (mit Fettsäuren), weitere Rezeptoren, die bei Blaulicht-Antworten vermitteln

33
Q

Phototropismus, welche Organe reagieren wie?

A

Blaulicht-vermittelte Änderung des Wachstums von Organflanken (Spross reagiert positiv phototroph, Wurzel wenn negativ, Blätter senkrecht mit Licht - Dia-Phototropismus)

34
Q

Was gibt es für UV-B-Rezeptoren und wofür sind sie da?

A
  • bei 280-320 nm, Carotinoide
  • induzieren Biosynthese von Anthocyanen (Phenylpropan-Derivate), akkumulieren in den Vakuolen von Epidermis-Zellen und schirmen das darunter liegende Mesophyll-Gewebe gegen UV-B-Strahlen ab (Lichtstress führt zu einer rot-violetten Färbung von Blättern und Stängeln)
35
Q

Was sind COP und DET-Proteine?

A

wirken als Repressoren photomorphogener Reaktionen (DET-Mutante wird deetoiliert, COP-Mutante hat immer Photomorphogenese)

36
Q

Wie wirkt COP1?

A

inhibiert im Dunkeln die Gen-Expression Licht-regulierter Gene (invers zu PHY und CRY)

37
Q

Wie funktioniert grob die biologische Uhr von Pflanzen?

A

miteinander verschaltete, sich gegenseitig inhibierende Transkriptionsfaktoren, die durch den Lichtinput immer wieder neu resetted werden (wird stabilisiert) -> Licht- und Hormon-Antworten sind vernetzt

Zellbio und Physio Pflanzen (11 decks)

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