Pflanzenphysiologie Flashcards
Fragenkatalog (123 cards)
1
Q
ATP-abhängige Transporter für Mineralien befinden sich nur in der Plasmamembran, da sie
dort gegen den Konzentrationsgradienten Mineralien ausschleusen oder aufnehmen müssen.
A
Falsch! Auch Aufnahme in den Organellen notwendig (z.B. in Hüllmembran der Chloroplasten)
2
Q
Zu den Kompartimenten außerhalb des Zytoplasmas gehören Vakuole, Zellwand und ER.
A
Falsch! ER gehört nicht dazu; ist noch Bestandteil des Protoplasten.
3
Q
Eine einzige Membran umschließt Peroxisomen, ER und Mitochondrium.
A
Falsch! Mitochondrium hat 2 Membranen. Gemäß der Endosymbiontentheorie sind Zellen
mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden. Diese wurden von einem
Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die
Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt.
4
Q
Die Organellen Zellkern, Peroxisomen und Plastiden besitzen genetische Informationen.
A
Falsch! Aufgabe der Peroxisome ist Photorespiration, sie besitzen keine genetischen
Informationen.
5
Q
Das ER verbindet durch Vesikeltransport die Vakuole, Plastiden und Plasmamembran.
A
Falsch! Plastiden werden nicht mit Substanzen & Proteinen versorgt sondern dienen
hauptsächlich der Photosynthese oder sind, im Falle der Proplastiden, die Ausgangsformen
weiterer Zellen in den Meristemen und Wurzeln.
6
Q
Die Zellwände sind essenziell, da mit ihnen die Zellen die Aufnahme und das Ausschleusen
von Substanzen kontrollieren können.
A
Falsch! Findet nicht in Zellwand, sondern in Plasmamembran statt (Zellwände nur wichtig für
Stabilität und Formgebung)
7
Q
ATPasen und Kanal-Proteine können für erleichterte Diffusion sorgen.
A
Falsch! ATPasen sind für aktiven Transport zuständig. Kanalproteine sind aber als selektive
Poren für erleichterte Diffusion zuständig.
8
Q
Proteinkanäle dienen der erleichterten und energieunabhängigen Diffusion von Metaboliten oder Mineralien durch die Membran, können aber durch einen Schließmechanismus („gating“) inaktiviert werden.
A
Richtig. Kanalproteine sind für erleichterte Diffusion über eine Membran verantwortlich (z.B. der spannungsabhängige Kaliumkanal kennt einen spannungsabhängig geöffneten und geschlossenen Zustand)
9
Q
Biomembranen sind selektiv permeabel. Sie lassen Ionen und Nährstoffe kontrolliert
passieren, halten aber Wasser in der Zelle zurück.
A
Falsch! Durch die Membran können vor allem geladene Moleküle schlecht durchtreten,
während eine Diffusion von Wasser möglich ist (was die Zelle vor verschiedene osmotische
Probleme stellt). Durch eingelagerte Ionenkanäle und Aquaporine ist eine Diffusion sowohl
von Ionen als auch Wasser möglich.
10
Q
Primäre und sekundäre aktive Membrantransportproteine unterscheiden sich durch die Wahl des Substrats, des beim Transport verbrauchten Energiebedarfs und durch die
Proteinstruktur.
A
Richtig. Sekundär aktive Kanäle koppeln den Transport eines Stoffes an den
Konzentrationsgradienten eines anderen, während primär aktive Transporter unter ATP
Verbrauch befördern. Entsprechend ihrer unterschiedlichen Funktionsweise und Substrate
weisen sie auch strukturelle Unterschiede auf.
11
Q
Die hohe Elastizität der Zellwand erlaubt einerseits dynamische Expansion und Wachstum der Zelle, aber aufgrund der mechanischen Stärke auch die Toleranz gegenüber dem Turgordruck.
A
Richtig. Primärwand ist vor allem für die hohe Elastizität verantwortlich, während die
mechanische Stärke vor allem auf die sekundäre Zellwand mit Lignin zurückzuführen ist.
Elastizität der Zellwand bei Expansion erfolgt durch kurzzeitige Auflösung der
Hemicelluoseverbindungen zwischen den Cellulosefibrillen durch Enzyme (XyloglucanEndotransglycosylase).
12
Q
Die Hemicellulosen sind als flexible Polysaccharide Bestandteil des innerzellulären
Cytoskeletts und sorgen für Verbindungen mit den Cellulosemikrofibrillen.
A
Richtig! Gleichzeitig funktionieren sie als Abstandshalter zwischen den Mikrofibrillen und
stabilisieren diese über Wasserstoffbrückenbindungen.
13
Q
Die Cellulose-Synthase besteht aus mehreren Untereinheiten und ist im Golgi-Apparat
lokalisiert, von dem die Produkte der Katalyse in Exozytosevesikeln in den Apoplasten
transportiert werden.
A
Falsch. Der Multienzymkomplex Cellulose-Synthase ist in der Cytoplasmamembran lokalisiert und entlässt seine Produkte direkt in den Extrazellularraum. Jedoch wird das Enzym selbst über das Golgi in Vesikeln bis hin zur Zellmembran befördert.
14
Q
Die Zellwandstreckung kommt durch irreversible Dehnung der durch den Turgor elastisch
gespannten Zellwand zustande.
A
Richtig. Während der örtlich und zeitlich begrenzten Lockerung der Zellwandstruktur durch
Xyloglucan-auftrennende Enzyme erfolgt zur Streckung eine irreversible Dehnung durch den Turgordruck. Die Ausdehnung wird beendet, wenn die Xylogucane zusammengenäht werden.
15
Q
Die Mittellamelle verbindet die Zellwände der benachbarten Zelle und enthält einen hohen
Pektingehalt.
A
Richtig. Sie stellt die in der Synthese zuerst gebildete Struktur dar. Pektin bildet eine
hydratisierte Matrix als Füllstoff.
16
Q
Die Saccharose-Synthase liefert das Substrat für die Synthese der Cellulose an der
Plasmamembran.
A
Richtig. Das auch SuSy genannte Enzym spaltet Saccharose. UDP-Glucose dient dann als
Substrat für die Zellulose-Synthase.
17
Q
Das Wasserpotential wird durch die Zunahme des Wanddrucks (Turgordruck) erniedrigt und durch die Zunahme des osmotischen Drucks erhöht.
A
Falsch. Die Zunahme des Turgordrucks erhöht und die Zunahme des osmotischen Drucks
(=Absenken des osmotischen Potentials) erniedrigt das Wasserpotential.
18
Q
Hohe Luftfeuchtigkeit beeinträchtigt den Transpirationssog in der Pflanze nicht.
A
Falsch. Das Wasserpotential der Atmosphäre erhöht sich bei hoher Luftfeuchtigkeit, weshalb sich der für den Transpirationssog notwendige Potentialgradient (Boden-PflanzenorganeAtmosphäre) vermindert.
19
Q
Wenn Pflanzen an einem Standort hoher Konzentration an gelösten Substraten wachsen,
werden sie in ihrer Wasseraufnahme beeinträchtigt
A
Richtig! Sie werden dehydriert. Durch bspw. einen hohen Salzgehalt wird das Wasserpotential im Boden gesenkt. Dies beeinträchtigt den für die Aufnahme von Wasser nötigen Potentialgradienten zwischen Boden über die Pflanze bis hin zur Atmosphäre.
20
Q
Bei Trocken- und Salzstress können einige Pflanzen durch intrazellulären Anstieg der
Konzentration von Osmolyten für ein intrazellulär negatives Wasserpotential sorgen.
A
Richtig. Das Wasserpotential des Bodens ist hierbei erniedrigt. Da der Wasserhaushalt der
Pflanze mit dem Boden (und der Atmosphäre) in Verbindung steht, kann nur das Absenken
des zellulären Wasserpotentials durch zusätzliche Osmolyte die Zerstörung der Zelle
(Vertrocknen durch osmotisch bedingten Wasserausstrom) verhindern.
21
Q
Es war die größere Verfügbarkeit des Lichtes und nicht des CO2, das Pflanzen veranlasste an Land zu gehen.
A
Falsch. Die Diffusion von CO2 ist in Luft 10.000x schneller als in Wasser. Zu damaliger Zeit
herrschte zudem eine erheblich höhere atmosphärische CO2-Konzentration. Dies genügte als Anreiz für einen Landgang, auch wenn dieser Begleitprobleme mit sich brachte.
22
Q
Der Turgordruck wird durch die Protonenpumpe in der Zellwand aufgebaut und erfordert die ständige Bereitstellung von ATP.
A
Falsch. Protonenpumpen kommen nicht in der Zellwand, jedoch in der Plasmamembran vor. Der Turgordruck einer Zelle ist abhängig vom Wasserpotentialgradienten zum Apoplasten.
Protonenpumpen können ggf. mittelbar daran beteiligt sein über die Veränderung des
osmotischen Potentials.
23
Q
Die starke Wasserpotenzialdifferenz zwischen Zytoplasma und Vakuole ist die Ursache für das Entstehen des Turgordrucks.
A
Falsch. Das Wasserpotential zwischen Zytoplasma und Vakuole ist gleich. Der Turgordruck
ergibt sich aus der Wasserpotentialdifferenz zwischen Zellinnerem und Apoplasten, welcher mittelbar mit dem Boden (Wasseraufnahme) und der Atmosphäre (Transpirationssog) in Verbindung steht.
24
Q
Verdunstung des Wassers im Blatt über die Stomata verursacht einen Unterdruck im Xylem.
A
Richtig. Auf diesem Wege wird der sogenannte Transpirationssog erzeugt. Über die
Spaltöffnungen der Blätter verdunstet Wasser und es entsteht ein Sog, der dafür sorgt, dass das Wasser aus der Wurzel durch die Xylemgefäße nach oben gezogen wird. Durch die Kohäsion, Adhäsion und Kapillarkräfte des Wassers ist auch ein Transport in größere Höhen möglich.
25
In turgeszenten Zellen können trotz großer Veränderungen des Wasserpotentials häufig kaum Wechsel im Zellvolumen auftreten.
Richtig. Die Volumenabnahme setzt erst merklich ein, wenn der Turgordruck sich dem Niveau des osmotischen Potentials annähert. Das Protoplastenvolumen bleibt auch bei
vermindertem Turgordruck durch das osmotische Potential über weite Strecken konstant.
26
Die mobilen Elektronencarrier der photosynthetischen Elektronentransportkette sind
Ubiquinon und Cytochrom c.
Falsch. Diese beiden Carrier sind in der Membran der Mitochondrien lokalisiert, im Falle von Cytochrom c stationär verankert. Ubiquinon und Cytochrom c sind mobile Elektronencarrier in der mitochondrialen Elektronentransportkette. Die mobilen Elektronencarrier der photosynthetischen Elektronentransportkette hingegen sind die mit den Thylakoiden assoziierten Plastoquinon und Plastocyanin.
27
Die Fluoreszenz einer Chlorophylllösung ist gegenüber der einer
Thylakoidmembransuspension mit derselben Chlorophyllkonzentration immer größer.
Richtig. In den Thylakoiden wird die Anregungsenergie von den Antennenkomplexen an das Special Pair weitergegeben, wo eine Ladungstrennung erfolgt und Fluoreszenz reduziert wird. Dies geschieht um mehrere Größenordnungen schneller als die Fluoreszenz. In einer reinen Chlorophylllösung hingegen ist dieser Vorgang aufgrund der fehlenden Interaktion der Chlorophylle beeinträchtigt und es kommt zu einer deutlich stärkeren Fluoreszenz.
28
Chlorophyll a absorbiert Lichtenergie im gelb-grünen Bereich.
Falsch. Pflanzliche Chlorophylle haben ein kurzwelliges (blau) und ein langwelliges (rot) lokales Absorptionsmaximum. Dazwischen (in der sogenannten Grünlücke) ist die Absorption eher schwach und es wird vermehrt reflektiert, weshalb Chlorophyll bzw. chlorophyllhaltige Pflanzenteile grün erscheinen.
29
Die Lichtabsorptionseigenschaften der Chlorophylle a und b tragen dazu bei, dass CHL a
Anregungsenergie auf Chl b übertragen kann.
Falsch. Gerade in der roten Wellenlängenbereich absorbiert Chlorophyll b energiereicherer
Photonen. Das bedeutet, Chlorophyll b übertragt die Anregungsenergie auf Chl a.
30
Das photosynthetische Aktionsspektrum eines Blattes ist identisch mit dem
Absorptionsspektrum des Chlorophylls.
Richtig. Es werden zwar unterschiedliche Parameter, sprich Absorption bzw.
Sauerstoffbildung gegen die Wellenlängen aufgetragen, jedoch korrelieren diese, weshalb die Spektren weitgehend identisch sind.
31
Die räumliche Trennung der beiden Photosysteme in der Thylakoid beeinträchtigen die
Photosyntheseleistung der Pflanzen.
Falsch! Trennung soll ein unkontrolliertes Überfließen (spillover) der Exzitonen vom PS-II- zum PS-I-Komplex verhindern. Ohne die Trennung würde eine direkte Energieübertragung
erfolgen.
32
Carotinoide dienen als Schutzpigment und akzessorische Pigmente und befinden sich in den Reaktionszentren des Photosynthesekomplexes.
Richtig. Carotinoide dienen als Schutzpigmente gegen Lichtstress und verbessern akzessorisch die Absorptionseigenschaften der Photosysteme. Die Schutzfunktion wird durch den Xanthophyllzyklus ausgeführt. Bei Lichtstress säuert sich das Lumen an und Violaxanthin wird in Zeaxanthin umgewandelt, das die Energie in Form von Wärme abgibt. Sie sind sowohl in peripheren Antennenkomplexen als auch in Proteine der Kernkomplexe und Reaktionszentren des Photosynthesekomplexes zu finden.
33
Das Photosystem II ist in den Stromathylakoiden untergebracht, da der
Wasserspaltungsapparat/Sauerbildner Komplex in den Granastapeln eine sterische
Behinderung erfahren würde.
Falsch. Das Photosystem II befindet sich nicht in Stromathylakoiden, sondern in
Granathylakoiden. Es wird da nicht beeinträchtigt, es kommt zu keiner sterischen
Behinderung.
34
Für den Assimilattransport im Phloem wird Energie in Form von ATP benötigt.
Falsch. Die treibende Kraft des Phloemtransports als solches entsteht mittelbar durch einen osmotischen Druckgradienten. Entlang des Phloems des Langstreckentransportsystems
zwischen Source und Sink kommt es zu einem Druckgefälle und zu einem durch
Transportzucker osmotisch erzeugten Druckgradient, die letztendlich die Phloemtranslokation antreibt. Durch hohen Saccharosegehalt strömt kontinuierlich Wasser aus Xylem ins Phloem.
In den Sinkorganen findet dann eine Phloementladung statt. Da kommt es zum Ausstrom des Wassers ins Xylem und Druckabfall. Bei vielen Pflanzen jedoch müssen die zu
transportierenden Zuckermoleküle (z.B. Saccharose) erst in den Apoplasten gelangen, um von dort in die Siebröhren zu gelangen. Der apoplastische Weg stellt eine aktive Aufnahme dar, für die Energie erforderlich ist. Sie wird durch Hydrolyse von ATP bereitgestellt, wobei eine in der Plasmamembran vorhandene ATPase Protonen aus dem Cytoplasma in den Apoplasten transportiert. Der dadurch erzeugte Protonengradient treibt den Saccharose-ProtonenSymport an, sodass Saccharose entgegen ihrem Konzentrationsgradienten bzw. ihrer chemischen Potenzialdifferenz in den Apoplasten gelangt. Letztendlich erfolgt durch
Aufnahme des Zuckers in den Siebelement-Geleitzellen die Phloembeladung.
35
Photosystem I und II sind Komplexe von protonenpumpenden Proteinen in der
Thylakoidmembran.
Falsch. Die Photosysteme dienen der Absorption von Licht und können (direkt oder mittelbar als Antennenkomplexe) die Anregungsenergie einer photochemischen Ladungstrennung zuführen. Der Cytochrom-bf6-Komplex sowie Plastoquinon hingegen haben eine protonenpumpende Funktion an der Thylakoidmembran.
36
Die strukturelle Organisation des lichtgetriebenen Energietransfers und Elektronenflusses in den Proteinen der Photosysteme ist durch die Synthese von plastiden- und kernkodierten Proteinen möglich.
Richtig. Plastiden verfügen als semiautonomes Organell über ein eigenes Genom und die
Möglichkeit eigener Proteinsynthese. Jedoch sind weniger als 5% der hier wirkenden Proteine plastidverschlüsselt. Der Großteil der hier wirkenden Proteine ist daher kernkodiert und muss importiert werden. Für die vollständigen Funktionsweise der beiden Photosysteme sind Proteine aus dem Plastidengenom und Kerngenom erforderlich.
37
Der lineare photosynthetische Elektronentransport ist wegen der Lokalisation des PSI in den Stromathylakoiden und PSII in den Granathylakoiden beeinträchtigt.
Falsch. Zwar ist die Lage der Photosysteme richtig beschrieben, jedoch funktioniert der
Transport problemlos durch Carrier sowie die Dynamik der Komplexe. Bei einer
Beeinträchtigung gäbe es sicher eine evolutionäre Anpassung.
38
Ohne Antennenkomplexe sind PSI und PSII funktionsunfähig.
Falsch. Die Ladungstrennung kann weiterhin ungehindert erfolgen, jedoch mit einer
Lichtausbeute, die um mehrere Größenordnungen geringer ist als bei intaktem
Antennenkomplex, da die Wahrscheinlichkeit für das direkte Auftreffen eines Lichtquants auf des Special Pair vergleichsweise gering ist. Insgesamt wäre eine Pflanze ohne
Antennenkomplexe daher deutlich weniger überlebensfähig. Außerdem können bei hoher
Lichtintensität auch Antennen abgebaut werden.
39
Innerhalb der Photosystems II sind die Eisen-Schwefelcluster die finalen
Elektronenakzeptoren. Innerhalb des PS I werden die Elektronen abschließend auf das
Plastoquinon QA übertragen.
Falsch. Photosystem I hat Fe-S-Cluster als terminalen Elektronenakzeptoren. Das Photosystem II verwendet Quinone um Elektronentransfer innerhalb des Proteinkomplexes abzuschließen.
40
In der Photosynthese durchlaufen Elektronen in der Thylakoidmembran eine Reihe von
Redoxkomponenten und erzeugen dabei einen Protonengradienten, der für die oxidative
Phosphorylierung zur ATP-Synthese benötigt wird.
Falsch. Die oxidative Phosphorylierung ist ein Vorgang, der bei der ATP-Synthese in den
Mitochondrien beschrieben ist. Man spricht hier von Photophosphorylierung.
41
Eine Funktion der Elektronentransportkette in der Thylakoidmembran besteht darin, durch
die Membran Protonen in das Lumen zu pumpen, die später dazu beitragen, ATP durch
Chemiosmose zu erzeugen.
Richtig. Die Wasserspaltung und die Redox-Vorgänge des Plastochinons tragen der
Ansäuerung des Lumens/Aufbau des Proteingradienten bei. Durch den Protonengradienten wird die CF1CF0-ATPase betrieben, welche ATP synthetisiert. Es können außerdem durch die Elektronentransportkette Reduktionsäquivalente gebildet werden.Bei der Reduktion des Plastochinons und Übertragung der Elektronen auf PSII werden auch Protonen mitgeführt, die dann bei der Oxidation von Plastochinons am Cytochrom b6/f Komplex in das Lumen abgegeben werden.
42
Zyklischer und nicht-zyklischer photosynthetischer Elektronentransport produzieren jeweils ATP.
Richtig. Beide bilden einen Protonengradienten, welcher zur ATP-Synthese nutzbar ist. Jedoch werden im zyklischen Elektronentransport keine Reduktionsäquivalente gebildet. Im linearen Elektronentransport wird auch NADPH gebildet.
43
Die ATP-Synthese in den Chloroplasten wird auch Photophosphorylierung genannt. Wie in
den Mitchondrien kann diese auch in den Thylakoidmembranen nachts erfolgen.
Falsch. Die Photophosphorylierung ist definitionsgemäß lichtabhängig. Sofern also kein
Kunstlicht appliziert wird, ist von deren Auftreten in der Nacht nicht auszugehen. Die
mitochondriale ATP-Bildung hingegen ist lichtunabhängig, benötigt jedoch
Reduktionsäquivalente.
44
Die Rolle von NADPH aus der Photosynthese ist die Oxidation von Kohlenstoffverbindungen im Calvin-Benson-Zyklus.
Falsch. NADPH wird für reduktive Schritte im Calvin-Benson-Zyklus bereitgestellt, welche zur Kohlenstoffassimilation in der Dunkelreaktion nötig sind.
45
Der oxidative Pentosephosphatweg dient im Zytoplasma der Bereitstellung von NADH für
reduktive Schritte und Reduktionsäquivalente in der mitochondrialen
Elektronentransportkette.
Richtig. NADH kann zu mitochondrialen Elektronentransportkette gelangen. Dazu ist jedoch
ein Malat-Shuttle (Transfer) benötigt. Weil in den Pflanzenmembranen keine NADH oder
NADPH Transportsystem zu finden ist. Durch Malat-Shuttle ist ein Transfer von
Reduktionsäquivalenten von Chloroplasten über Cytoplasma in die Mitochondrien bzw. aus
Chloroplasten in das Cytoplasma und bei Bedarf in den Peroxisomen möglich.
46
Die Enzyme im Calvin-Benson-Zyklus werden lichtunabhängig von reduziertem Thioredoxin
aktiviert.
Falsch! Die Aktivierung erfolgt lichtabhängig. Thioredoxin ist maßgeblich an der Regulation
des Kohlenstoffwechsels, u.a. des Calvin-Benson-Zyklus beteiligt. Lichtabhängig, durch die
reduktive Kraft der Photosynthese, wird Thioredoxin reduziert und aktiviert bzw. deaktiviert
verschiedene Enzyme des Pentosephosphatwegs. Reduziertes Thioredoxin aktiviert sowohl
FBPase, als auch SBPase, RuBP-Kinase und GAPDH durch die Disulfid-Austausch-Reaktionen.
Das Thioredoxin-System inaktiviert tagsüber u.a.
* Phosphofructokinase (PFK) und somit die Glykolyse und
* 2. Glucose 6-Phosphat-Dehydogenase und somit den oxidativen Pentose-PhosphatZyklus in den Plastiden
47
Durch lichtabhängige/lichtstimulierte Aktivierung des oxidativen Pentosephosphatwegs
vermeidet die Pflanze tagsüber, dass produziertes ATP und NADPH nutzlos umgesetzt
werden.
Falsch. Lichtabhängig wird tagsüber der oxidative Pentosephoshatweg inaktivert. Vielmehr
spielt hier der reduktive Pentosephosphatweg eine Rolle.
48
Nachts muss der Calvin-Benson-Zyklus gar nicht erst inaktiviert werden, da nachts kein ATP
produziert wird und auch kein NADPH zur Verfügung steht.
Falsch. Nachts wird ATP während den mitochondrialen oxidativen Phosphorylierungsprozesse erzeugt. NADPH kann dem oxidativen Pentosephosphatweg entstammen, also in den Chloroplasten liegt zusätzlich NADPH. Damit nachts nicht weiter CO2 fixiert wird, inaktivieren die Pflanzen die Enzyme von Calvin-Benzon-Zyklus. Eine Möglichkeit der Inaktivierung dieser Proteine ist die Oxidation der wesentlichen und ratenlimitierenden Enzyme dieses Stoffwechselwegs oder dunkelabhängiger Abbau dieser Proteine und folgende Sicherstellung der Neusynthese dieser Proteine für den Zeitraum der erneuten Belichtung. Um hier keine futile cycles entstehen zu lassen, müssen die Enzyme des Calvin-Benson-Zyklus mithilfe weiteren Regulationsmechanismus inaktiviert werden.
49
Im Verlauf der Evolution hat RuBisCo bei C4-Pflanzen durch Mutation ihre doppelte
katalytische Funktion als Carboxylase und Oxygenase verloren. Dies erklärt die hohe Effizienz der CO2- Bindung und deren hohe Photosyntheseleistung.
Falsch. Die Veränderungen der C4-Pflanzen sind anatomischer, physiologischer und
biochemischer Natur. Durch räumliche Trennung und Vorfixierung von CO2 durch
PEPCarboxylase ist RuBisCo sehr hohen CO2-Konzentrationen exponiert, weshalb die
Carboxylasefunktion deutlich überwiegt. Grundsätzlich ist eine Oxygenasefunktion aber
weiterhin möglich. Wegen der erhöhten CO2-Konzentration in den Bündelscheidezellen
katalysiert die RuBisCo überwiegend die Carboxylierung statt der Oxygenierung. Wegen
erhöhter [CO2] ist weniger RuBisCo (=Protein) notwendig, daher effizientere Nutzung von N
(Proteinbiosynthese).
50
Der Chloroplastendimorphismus erklärt die unterschiedliche Gestalt der Chloroplasten in C3- und C4-Pflanzen.
Falsch! Nur bei C4 Pflanzen wird vom Chloroplastendimorphismus gesprochen. Grund ist
unterschiedliche Gestalt der Chloroplasten in Mesophyll- und Bündelscheidenzellen der C4
Pflanzen. C3-Pflanzen haben eine zweischichtige und tafelförmige Anordnung des
Assimilationsparenchyms. C4-Pflanzen haben ebenfalls eine zweischichtige, aber
konzentrische Anordnung des Assimilationsparenchyms (Kranzanatomie).
51
C3-Pflanzen verlieren am Tag und in der Nacht einen erheblichen Teil der Energie durch
Photorespiration.
Falsch. Photorespiration kann nur tagsüber auftreten. Hierbei tritt die eher unerwünschte
Oxygenasefunktion der RuBisCo in Erscheinung. Normalerweise nutzt das beteiligte
Schlüsselenzym RuBisCO als Substrat Kohlenstoffdioxid, alternativ akzeptiert es aber auch
Sauerstoff. Hierbei wird Kohlenstoffdioxid in einer lichtabhängigen Reaktion freigesetzt und
Sauerstoff wie in der Atmung verbraucht. Daher nennt man diesen Vorgang auch die
Lichtatmung. Dadurch entsteht das toxische Stoffwechselprodukt 2-Phosphoglycolat, das
nicht mehr im Calvin-Zyklus verwendet werden kann und daher durch andere biochemische Reaktionen umgewandelt werden muss. In der Nacht ist lediglich mit mitochondrialer Respiration zu rechnen
52
C3 Pflanzen decken ihren Energiebedarf am Tage hauptsächlich durch die Photorespiration.
Falsch! Photorespiration ist nur ein Weg um fixierten Kohlenstoff zu recyclen. Ungefähr 75% des ursprünglich für den Calvin-Zyklus (durch Oxygenierung) verloren gegangenen
Kohlenstoffs werden zurückgewonnen. Er tritt auf, wenn RuBisCo O2 statt CO2 fixiert, was nur bei hohem O2 und niedrigem CO2- Gehalt passiert. Außerdem kostet Oxygenierung deutlich mehr Energie als Carboxylierung, Durch Photorespiration geht alleine 1/3 des fixierten Kohlenstoffs verloren. Effizienz der Photorespiration außerdem Temperaturabhängig (steigt bei höheren Temperaturen).
53
C4-Photosynthese wird so genannt, weil sie Kohlenstoff zunächst in Form einer organischen Säure mit 4 Kohlenstoffatomen bindet und in ihrem Rahmen 4 ATP und NADPH gebildet werden.
Falsch. Zwar entsteht als erstes Fixierungsprodukt mit Oxalacetat ein C4-Körper, jedoch ist die Menge an gebildetem ATP und NADPH nicht maßgeblich für die Namensgebung (sowie auch abweichend von den genannten Werten). Der Name C4 leitet sich vom ersten
Fixierungsprodukt ab, welches durch die Assimilation von Kohlenstoffdioxid entsteht.
Während dies bei C3-Pflanzen eine Kohlenstoffverbindung mit drei C-Atomen ist (D-3-
Phosphoglycerat), findet man in C4-Pflanzen als erstes Oxalacetat, eine Verbindung mit vier CAtomen.
54
Die Konzentrierungsstrategien von C4-Pflanzen tragen dazu bei, Wasser zu sparen. Jedoch
benötigt die Kohlenstofffixierung doppelt so viel Energie wie bei C3-Pflanzen.
Richtig. Wasser wird gespart, da durch die Vorfixierung des Kohlenstoffes durch die
hochaffine PEP-Carboxylase die Spaltöffnungen weniger weit/lang geöffnet werden müssen
und so der Transpiration entgegengewirkt wird.
Der Vorgang ist zwar sehr kostenintensiv, jedoch wachsen C4-Pflanzen vorzugsweise in heißen, sonnigen Gebieten, in welchen die Lichtund damit Energieverfügbarkeit weniger limitierend ist. In der Kosten-Nutzen-Abwägung überwiegt somit der Verdunstungsschutz.
55
Die lichtunabhängige Reaktion der Photosynthese (Calvin-Zyklus) läuft bei CAM-Pflanzen
ausschließlich nachts ab.
Falsch. Der Calvin-Zyklus ist indirekt lichtabhängig, da er abhängig von den Produkten der
lichtabhängigen Reaktion der Photosynthese ist. Nachts erfolgt bei CAM-Pflanzen die
Aufnahme und Vorfixierung von Kohlenstoff. (Phosphoenolpyruvat + H2CO3 bilden Oxalacetat [PEP-Carboxylase].)
Das Produkt Oxalacetat wird in Form von Malat in Vakuolen bis zur Verwendung am Tage gespeichert. Tagsüber wird Malat decarboxyliert und freigesetztes CO2 für den Calvin-Zyklus bereitgestellt. Stomata geschlossen; trägt zur Vermeidung des Wasserverlustes bei. Dies bietet Vorteile unter heißen und trockenen Umweltbedingungen.
→ Crassulaceensäure (CAM)-Stoffwechsel erlaubt das Überleben trotz Wassermangels
→ Photosynthese bei geschlossenen Stomata verringert den Wasserverlust
56
Die Transpirationsrate pro g gebildeter Trockenmasse der C4-Pflanzen kann höher sein als bei C3- Pflanzen, da diese Pflanzen über eine optimierte CO2-Fixierungsstrategie verfügen.
Falsch. Die Transpirationsrate pro g gebildeter Trockenmasse ist bei C4-Pflanzen in der Regel geringer als bei C3-Pflanzen. Die C4-Photosynthese ist durch räumliche Trennung und Vorfixierung durch die hochaffine PEP-Carboxylase an heiße, trockene Standorte angepasst und optimiert hierbei durch geringere stomatäre Öffnung die Transpirationsrate zu Ungunsten des Energieverbrauchs.
57
Die Trockenmasseproduktion der C4-Pflanzen ist höher als die der C3-Pflanzen, da sie tags
und nachts CO2 assimilieren können.
Falsch. Klassische C4-Pflanzen sind nur tagsüber zur CO2-Fixierung befähigt, während CAMPflanzen auch in der Nacht dazu in der Lage sind. Dennoch können klassische C4- Pflanzen in kürzerer Zeit mehr Biomasse als C3-Pflanzen produzieren, da sie an Standorten mit viel Licht und hohen Temperaturen durch CO2-Vorfixierung das Schlüsselenzym der Photosynthese - RuBisCO - ständig mit CO2 besorgen können.
58
Blätter der Pflanze Bryophyllum mit CAM-Photosynthese schmecken am Morgen säuerlich.
Richtig. Nachts erfolgt bei CAM-Pflanzen die Vorfixierung von Kohlenstoff, welcher in Form
von Malat in Vakuolen bis zur Verwendung am Tage gespeichert wird. Malat weist einen
säuerlichen Geschmack auf.
59
Schattenpflanzen haben eine höhere Nettophotosyntheseintensität im Schwachlicht, jedoch ein niedrigeres Maximum der Nettophotosyntheserate als die sonnenadaptierten Pflanzen derselben Art.
Richtig. Dies liegt darin begründet, dass die dünnen Schattenblätter mehr bzw. günstiger
angeordnete Lichtsammelpigmente beinhalten und somit einen niedrigeren
Lichtkompensationspunkt aufweisen, bei welchem die Bruttophotosynthese die
Photorespiration und mitochondriale Atmung aufwiegt. Jedoch wird bei zunehmender
Lichtintensität schneller der Lichtsättigungspunkt erreicht, bei welchem eine weitere
Steigerung der Lichtintensität zu keinem Zuwachs der Photosyntheserate führt.
Sonnenblätter hingegen haben mehr Mesophyllschichten und eine höhere Photosynthesekapazität, wodurch ihre Nettophotosyntheserate höher ausfallen kann. Bei derselben Lichtintensität haben Schattenpflanzen ihre höchste CO2- Assmimilations- und Photosyntheserate, während Sonnenpflanzen noch CO2 abgeben und mehr veratmen.
60
C4-Pflanzen besitzen einen hohen CO2-Kompensationspunkt, da sie besser CO2 assimilieren können.
Falsch. C4-Pflanzen haben einen niedrigen CO2-Kompensationspunkt, bei welchem die
Bruttophotosyntheseleistung gleich der Atmung ist, da sie durch ihre effiziente CO2-
Assimilationsstrategie nahezu keine Photorespiration betreiben.
61
Steigende Außentemperaturen bis 40°C sorgen für gesteigerte Photosyntheleistungen, die zu einer weiteren Öffnung der Stomata beitragen, da ein erhöhter CO2-Bedarf angezeigt wird.
Richtig. Die Bruttophotosynthese nimmt bei steigender Temperatur bis zu einem
Kompensationspunkt (bei 40C) zu. Die Photorespirationsaktivität der C3 Pflanzen steigt mit
Temperaturzunahme noch intensiver an. -> Mit steigender Temperatur steigt
Oxygenaseaktivität schneller als Carboxylase. Angenommen bei 40 Grad überschneiden sich die beide Kurven an Kompensationspunkt. Keine Nettophotosynthese mehr ist messbar, weil die Photorespirationsprozesse die Photosyntheseleistung vollständig neutralisieren.
62
Mit steigender Temperatur nimmt die Photorespiration stärker zu als die Zunahme der
Bruttophotosynthese.
Richtig. Mit steigender Temperatur nimmt die Photorespiration durch die geringere Spezifität von RuBisCo für CO2 sowie die geringere Löslichkeit von CO2 in Wasser überproportinal zu.
Die Nettophotosynthese nimmt viel früher ab, wird sogar negativ, jedoch mit steigenden
Temperaturen nehmen die Prozesse der Oxygenasereaktion zu, damit auch der Bedaf an
Photorespiration. Bei hohen Temperaturen sinkt die Löslichkeit des Sauerstoffs in wässrigem Milieu wie Cytoplasma oder Stroma weniger stark als die von CO2. Damit nimmt eben das Angebot an O2 zu, RuBisCO bindet eher an O2 als CO2 (Oxygenasereaktion findet öfter als Carboxylase statt.)
63
Photonen nicht aller Wellenlängen werden gleich effektiv zur Photosynthese genutzt.
Richtig. Die Photosynthesepigmente weisen spezifische Absorptionsspektren auf, welche eine
sogenannte Grünlücke zeigt, in welcher die Absorption relativ gering ausfällt. Die Grünlücke
bezeichnet den Bereich zwischen 490 und 620 nm im Absorptionsspektrum von Chlorophyll a und b, in dem kaum Sonnenlicht absorbiert wird. Photonen dieser Wellenlänge können daher weniger effektiv für photochemische Prozesse verwendet werden.
64
Mit steigender Lichtintensität steigt die Photosyntheserate kontinuierlich an.
Falsch. Nur bis zur Lichtsättigung verläuft der Anstieg linear, danach limitiert der maximale
Umsatz der Dunkelreaktion die Geschwindigkeit, weshalb die Photosyntheserate auch bei
zunehmender Lichtintensität nicht gesteigert werden kann. Mit steigender Lichtintensität
wird C3 Pflanze in der Photosyntheseleistung wegen zunehmender Photorespiration und
Gefahr der Photoinhibition gehemmt.
65
Der stomatäre Widerstand fördert die CO2-Aufnahme.
Falsch. Der stomatäre Widerstand ist der Widerstand, den die Moleküle beim Durchtritt durch Stomata erleben. Tendenz der Stomata ist, sich zu schließen. Dementsprechend wird die CO2- Aufnahme gehemmt und Wasserabgabe/Transpiration wird vermindert.
66
Wenn eine C4 Pflanze und C3 Pflanze in einem luftdichten Gefäß gemeinsam angezogen
werden, wächst die C3 Pflanze während die C4 Pflanze stirbt.
Falsch. C4-Pflanzen haben eine größere Fähigkeit in solchen Bedingungen. C3 und C4 haben unterschiedliche CO2-Kompensationspunkte: (=Die Menge an Kohlendioxid, die in der Atmosphäre angeboten werden muss, damit wenigstens eine Nettophotosynthese von 0 erfolgt. Denn die Photosynthesevorgänge werden durch die Atmungsvorgänge neutralisiert.)
Da C3 Pflanzen einen sehr viel höheren CO2-Kompensationspunkt aufweisen, benötigen sie höheres Angebot von CO2 in der Atmosphäre, um aktive Nettophotosynthese betreiben zu können. C4 Pflanzen haben durch den Einsatz der PEP-Carboxylase und höheren Affinität zu CO2 einen sehr viel geringeren CO2- Kompensationspunkt und können aus dem Grunde sehr viel besser überleben, wenn im Plexiglaskasten die CO2 nach und nach aufgebraucht ist und absinkt. Deswegen stirbt erst die C3 Pflanze.
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Respiration höher beim Sonnenuntergang als beim Sonnenaufgang.
Richtig! Tagsüber wird Photosynthese betrieben, nachts wird diese eingestellt.
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Beschattete Blätter haben eine langsamere Respiration als belichtete.
Richtig! Belichtete haben viel aktiver und effizienter Photoassimilate produziert, die dann für Atmung zur Verfügung stehen.
69
KCN-Hemmung beeinflusst den O2-Verbrauch der Mitochondrien bei der Atmung nur
unwesentlich und verhilft auch zu ausreichender ATP-Produktion.
Falsch. Wenn durch Kaliumcyanid der Komplex 4 beeinträchtigt wird, dann wird der
Sauerstoffverbrauch auch wesentlich beeinflusst, da bei der Reduktion von Sauerstoff über
eine alternative Oxidase keine Protonen gepumpt wird. Deswegen wird die ATP-Synthese
durch den fehlenden Protonengradienten stark beeinträchtigt.
70
In pflanzlichen Mitochondrien existieren alternative Oxidasen, deren Einsatz für wesentlich
höhere ATP-Ausbeuten in der Atmungskette verantwortlich ist.
Falsch. Die alternative Oxidase übernimmt die Funktion von Cytochrom-c-Oxidase als Ventil
für Elektronentransfer auf Sauerstoff bei Elektronenüberschuss, aber sie trägt nicht zur ATPGewinnung bei, weil es keine Protonen gepumpt wird.
71
Eine hohe ATP-Konzentration ist die optimale Voraussetzung für die mitochondriale Atmung.
Falsch. Hohe ATP-Konzentration in der Zelle kann ein negatives Feedback auf die Atmung
haben. Soll es zur ATP-Produktion kommen, muss es sichergestellt werden, dass die gebildete ATP verbraucht oder aus den Mitochondrien abgezogen werden kann.
72
Die in der Atmungskette der Mitochondrien freigesetzte Energie wird in Form eines K+-
Gradienten zwischen dem Intermembranraum und der Matrix für die ATP-Synthese zur
Verfügung gestellt.
Falsch. In der Atmungskette wird ein Protonengradient erzeugt, welcher durch die
ATPSynthetase zur ATP-Produktion genutzt werden kann.
73
Die in der Atmungskette der Mitochondrien freigesetzte Energie erzeugt einen
Protonengradienten über die innere mitochondriale Membran, wobei sich Protonen in der
Matrix anreichern.
Falsch. Die Protonenanreicherung erfolgt im Intermembranraum. Von hier aus können diese über ATP-Synthasen zurückströmen und treiben somit die Bildung von ATP an.
74
Die ATP-Bilanz der anaeroben und aeroben Atmung/Dissimilation unterscheiden sich um den Faktor 3.
Falsch. Bei der Glykolyse kann pro mol Glucose 2-mal ATP gebildet werden, während pro
Oxidation der Kohlenstoffe der Glucose in der aeroben Dissimilation mindestens 30 ATP
gebildet werden. Das ist mehr als Faktor 3.
75
Transitorische Stärke wird tagsüber in den Blattzellen synthetisiert und nachts im SinkGewebe gespeichert.
Falsch. Transitorische Stärke wird tagsüber in den Chloroplasten gebildet und gespeichert.
Der Transport von Assimilaten in die Sink-Gewebe hingegen erfolgt sowohl tagsüber als auch nachts in Form von Saccharose. Diese wird entweder tagsüber aus den Assimilaten
synthetisiert oder während der Nacht aus der transitorischen Stärke gewonnen.
In Folge der Photosynthese kommt es im Licht innerhalb der Chloroplasten höherer Pflanzen zur Bildung von Stärke in Form linsenförmiger Stärkekörner, die vorübergehend in den Chloroplasten abgelagert werden. Diese Stärke bezeichnet man als Assimilationsstärke bzw. als primäre Stärke oder auch als transitorische Stärke (transitorisch: vorübergehend bzw. nur kurz andauernd).
76
Bei der N- und S-Assimilation ist der hohe Energieaufwand des Transports und Reduktion
beider Elemente gemeinsam. Sie finden in denselben Zellen statt.
Richtig. Beide Assimilationen sind nur durch hohen Einsatz von ATP möglich. Die Reduktion
von N und S aus Nitrat und Sulfat ist mit sehr energiereichen Reduktionsschritten verbunden. Deshalb ist dort viel ATP benötigt sowohl für Transport als auch für Reduktionsschritte.
Beide Assimilationsvorgängen finden dennoch in allen Zellen statt. Unter normalen Bedingungen liegt es genügend ATP zur Verfügung, um bei Vorhandensein der Mineralien eine adäquate Aufnahme und auch eine adäquate Reduktion zu ermöglichen.
77
Die Assimilation von Stickstoff- und Schwefelverbindungen ist sehr energieaufwändig.
Richtig. Assimilation bezeichnet den anabolen Aufbau körpereigener Verbindungen aus
körperfremden Substanzen durch endergone Reaktionen. Nitrat muss hierzu zunächst
vollständig zu Ammonium, Sulfat zu Sulfit reduziert werden. Hierbei werden größere Mengen an NADPH bzw. Ferredoxin verbraucht.
Für den hierauf folgenden Einbau von Stickstoff oder Schwefel in Aminosäuren sind weitere katalysierte Reaktionen nötig, die ihre Energie aus dem Umsatz von ATP bzw. der Aktivierung mit CoA rekrutieren.
78
Eisenmangel zeigt sich zuerst in jungen Blättern.
Richtig. Eisen ist kein phloemmobiles Mineral, ist schwer mobilisierbar. Daher sind ältere
Blätter, die noch über einen gewisses Eisenreservoir verfügen, beim Einsetzen des Mangels
weniger betroffen. Junge Blätter können jedoch aufgrund der schlechten Mobilisierbarkeit
kein Eisen aus anderen Pflanzenteilen rekrutieren, weshalb die Mangelerscheinungen in Form entfärbter Blätter (Eisen wichtig für die Photosysteme) hier zuerst zum Tragen kommen.
79
Ein Mineralüberschuss z.B. Phosphat oder Kupferüberangebot ist für Kulturpflanzen nicht
schädlich, da sie die überschüssigen Mineralien aus der Zelle heraustransportieren können.
Falsch. Ein Überangebot an Mineralien zeigt ebenfalls Nachteile wie Schädigung,
Überforderung des Transportsystems und auch des Stoffwechsels im Cytoplasma. Bei einem Phosphatüberschuss werden andere Stoffwechselprozesse, die durch andere Mineralien unterstützt werden, dann beeinträchtigt. Es kommt zu Mangelphänotypen, wie bei Kalium und Calcium zu beobachten ist. Exporter sind in diesem Fall nicht ausreichend, um ein Mangelphänotyp zu verhindern.
80
Fehlende Mineralien können durch erhöhte Photosyntheseleistung kompensiert werden.
Falsch. Pflanzen sind photoautotroph aber Photosyntheseleistungen können die essenzielle Funktion von Mineralien nicht ersetzen und kompensieren.
81
Mineralien sind für Pflanzen essenziell und können nicht durch erhöhte
Photosyntheseleistung kompensiert werden.
Richtig. Beides hat nichts miteinander zu tun. Für eine optimale Photosyntheseleistung ist
Vorhandensein der Mineralien erforderlich. Viele Mangelmutanten haben das durch die
Reduktion des grünen Pigments und einer eingeschränkten Photosyntheseleistung bewiesen.
82
Der Mangel an Kalium und Magnesium zeigt sich bei Pflanzen zuerst in den älteren Blättern.
Richtig. Kalium kann gut mobilisiert werden. Hierbei geschieht ein Transport in
meristematisch aktive Gewebe zu Ungunsten älterer Blätter. Da es als wichtiges Osmolyt am Turgordruck beteiligt ist, führt dessen Mangel zu schlaffen, welken Blättern. Kalium und
Magnesium sind phloemmobile Elemente, damit Mangelerscheinungen im Falle von Defizienz im Boden erst in den älteren Blättern zu beobachten. Die jungen Blätter können dann Mineralien aus den älteren Blättern nutzen.
83
Welche drei Kriterien müssen erfüllt werden, um einen Nährstoff als essenziell einzustufen?
1. Der Lebenszyklus ist gestört, wenn das Element nicht vorhanden ist
2. dem Element kann eine spezifische Funktion zugeordnet werden
3. Die Funktion des Elements kann nicht durch andere ersetzt werden
84
Nennen Sie Mikronährstoffe und erläutern Sie deren Funktion. Nennen Sie Makronährstoffe und erläutern Sie deren Funktion.
Mikronährstoffe: Fe, Mo, Cu, Zn, Ni, Mn, B, Cl → Katalysatorfunktion
Makronährstoffen: N, O, C, H, S, P, K, Mg, Ca → Strukturfunktion
85
Bei Phosphatmangel verhilft sich die Pflanze durch Ansäuern des Bodens, da dadurch die
Phosphattransporter aktiviert werden.
Falsch. Durch Ansäuerung des Bodens wird Phosphat verfügbar gemacht für die Aufnahme
durch Phosphattransporter, aber der Phosphattransporter wird nicht aktiviert. Durch das
Ansäuern durch Citratausscheidung werden Calciumphosphate gelöst. Dann steht das
Phosphat für die Aufnahme zur Verfügung. Es bilden sich dann Calciumcitratsalze in der
Umgebung der Wurzelhaare, Seitenwurzel oder Stammwurzel.
86
Die Stickstoffaufnahme der Pflanzen aus dem Boden erfordert jeweils unterschiedlich
Transporterisoformen für die unterschiedlichen N-haltigen Ionen.
Falsch. Hier wird von homologen Transportern gesprochen. Für Ammonium und
Nitrattransport gibt es keine Isoformen, sondern unterschiedlich strukturelle Proteine.
Richtig ist, dass es unterschiedliche Nitrat und Ammoniumtransporter gibt. Unter dem
Nitrattransporter gibt es hoch- und niedrigaffine Transporter. Hochaffine besitzen einen
kleinen Km-Wert, deswegen eine geringe Aufnahmekapazität, jedoch binden sie Nitrat schon auch bei niedrigen Konzentrationen.
Dagegen unterscheiden sich die niedrigaffinen Transporter mit einem hohen Km-Wert und verfügen über eine sehr hohe Kapazität in der Aufnahme von Nitrat. Sie sind permanent aktiv für die Aufnahme von N. Es ist sichergestellt, dass unter allen Bedingungen Transporter für einen effizienten Transport von Nitrat in die Wurzelzellen sorgen können.
87
Pflanzen nehmen den Stickstoff in Form von Nitrat, Nitrit, Ammonium und Amiden aus der
Umgebung der Wurzel auf.
Falsch. Ammonium und Nitrat können aufgenommen werden. Nitrattransporter haben auch eine Aufnahmefähigkeit für Nitrit aber Amide werden nicht von den Pflanzen aufgenommen.
88
Auxin und Cytokinin können nie antagonistisch wirken, da sie Wachstumshormone sind.
Falsch. Während Auxin Wurzelwachstum fördert, fördert Cytokinin Sprosswachstum. Mit
Zunahme des Cytokiningehalts wird Spross gebildet und die Auxin-abhängigen Vorgänge
unterdrückt. Hohe Konzentration von Auxin hat dagegen den umgekehrten Effekt. Das
Verhältnis der Hormone ist entscheidend dafür, welcher Gewebetyp ausgebildet wird.
89
Pflanzliche Mutanten, die entweder einen Defekt im Abbau des Cytokinins oder einen Defekt in der Signaltransduktionskette vom Cytokinin besitzen, zeigen denselben Phänotyp.
Falsch. Ein Defekt im Abbau von Cytokinin führt zur übermäßigen Akkumulation (sofern der
Defekt nicht in der Beschleunigung des Abbaus besteht), bei welcher ein verstärkter Wuchs
der grünen Pflanzenorgane zu erwarten ist (stärkere Verzweigung, spätere Seneszenz, Bruch der Knospenruhe).
Ein Defekt in der Signaltransduktion (sofern dieser nicht zu einer
Verstärkung der Wirkung führt) entspräche hingegen einem Cytokinin-Mangelzustand, unter welchem ein verstärktes Wachstum der Wurzelorgane zu erwarten wäre. Verstärkter Abbau des Cytokinins -> Wachstum der Wurzelorgane wird stimuliert, aber die Zellteilung in
Apikalmeristem vermindert -> Minderwuchs des Sprosses
90
Der basipetale Auxintransport ist für den Phototropismus und der akropetale Transport ist für den Gravitropismus wichtig.
Richtig. Basipetal wird Auxin vom Syntheseort (z.B. Koleoptilspitze) zum Wirkort transportiert, um (nach lateralem Transport) durch ungleichmäßiges Streckungswachstum der Zelle die Ausrichtung zu einer Lichtquelle zu bewirken. Im Rahmen des Gravitropismus erfolgt eine Orientierung des Wachstums am Schwerefeld der Erde, wobei Auxin akropetal bis zur Wurzelspitze transportiert wird, von wo es in Epidermis und Cortex der Wurzel geleitet wird.
91
Wie folgen Sonnenblumen der Sonne?
Der Heliotropismus beruht auf dem unterschiedlichen Streckungswachstum von Zellen
unterhalb des Blütenstandes während des sich ändernden Sonnenstandes, bedingt durch den Lichteinfall sowie die endogene Uhr. Dieser Prozess ist Auxin-vermittelt.
92
Fällt eines der wachstumsfördernden Phytohormone durch Mutation oder Hemmung aus, kann seine physiologische Wirkung in Pflanzen dank der synergistischen Wirkweise der Hormone kompensiert werden.
Falsch. Synergismus bezeichnet ein Zusammenwirken mit gegenseitiger Verstärkung. Dies
beinhaltet jedoch nicht die Kompensation bei Ausfall eines Interaktionspartners. Jedes Hormon hat seine individuellen Aufgaben und ist somit essenziell. Synergistisch auf das Wachstum wirken zum Beispiel Brassinosteroide und Auxin.
93
Während der hormon-kontrollierten Speicherstoffmobilisierung der Gräser-Karyopse induziert in der Aleuronschicht synthetisiertes Gibberellin die Aktivierung von Genen im Endosperm, die für hydrolysierende Proteine kodieren.
Richtig. Gibberilline werden in unreifen Samen synthetisiert, welche vom Embryo nach
Wasseraufnahme in die Aleuronschicht des Endosperms entsendet werden, um dort
hydrolytische Enzyme zum Aufspalten von Stärke und Proteinen zu bilden. Die Abbauprodukte werden vom Scutellum auf den Keimling verteilt.
94
Ein scharfer Anstieg der Atmungsrate ist bei einigen Früchten vor Beginn der Reifung zu
beobachten.
Richtig. Klimakterische Früchte weisen im Zusammenhang mit Reifungsvorgängen eine hohe Atmungsrate auf (der Sauerstoffaufnahme und der Abgabe von Kohlenstoffdioxid). Früchte, deren Kohlenstoffdioxidabgabe nach Beginn ihres Reifeprozesses ansteigt und die damit ein Klimakterium aufweisen, werden dementsprechend klimakterische Früchte genannt:
Sie reifen auch nach der Ernte weiter. Abbau von Zellwandpektinen und Hydrolyse von Stärke haben seneszierende (alterseinleitende) Wirkung auf Frucht. Mit verstärkter Respiration geht auch die Ethylenproduktion einher, welche notwendig ist, um die für die Fruchtreife nötigen Enzyme zu bilden.
Letztendlich kommt es zur Seneszenz und Abfall der Respiration. Ethylen ist
autokatalysierend, d.h. Aufnahme von Ethen regt die Ethensynthese in der Frucht an. Wenn
das Gas wiedergegeben wird, stimuliert es Nachreifung anderer Früchte und übt
Seneszenzwirkung auf.
95
Die Beobachtung ist zutreffend, dass eine Verringerung des Wasserpotentials und eine
Erhöhung des stomatären Widerstandes in der Regel immer mit einer Absenkung des Gehaltes an Abscissinsäure korrelieren, um den Wasserstress aufzuzeigen.
Falsch. In diesem Zusammenhang ist ein Anstieg des Gehalts an Abscisinsäure zu verzeichnen, da dieses Phytohormon Wasserstress anzeigt. Unter Wassermangel kommt Abscissinsäure indie Schließzellen.
96
Abscisinsäure ist ein wichtiges Enzym bei der Wahrnehmung des Wasserpotentials in den Zellen und verhindert die zellulären Prozesse der Austrocknung während der Samenruhe.
Richtig! Abscisinsäure ist ein Stresshormon und wird verabreicht unter Wassermangel. ABA
steuert dabei den Verschluss der Spaltöffnungen, bewirkt Verlangsamung und Verhinderung des Wachstums des Sprosses und stimuliert Wurzelwachstum. Diese Prozesse dienen der Wassereinsparung und Erhöhung der Aufnahmefläche von Wasser aus dem Boden.
Durch Schließen der Stomata wird Transpiration reduziert und Wasser wird eingespart. Je weniger Spross vorhanden ist, desto weniger Gewebe liegt vor, welches Wasser für die
Aufrechterhaltung des Turgors oder auch für die Photosynthese benötigt. Je größer das
Wurzelwachstum ist, umso größer ist die Fläche von wasserresorbierenden Zellen und
Geweben. ABA hat auch regulatorische Wirkung auf Samenruhe.
Fehlender ABA während der Samenentwicklung führt zum Verlust der Dormanz (Samenruhe) und vorzeitigen Keimung. ABA Gehalte nehmen in der Phase der Reifung zu und es wirkt die Austrocknungstoleranz des Embryos, Akkumulation der Speicherstoffen und verhindert die vorzeitige Keimung unreifer Embryonen.
97
Die Blühinduktion durch Bestimmung der relativen Länge von Tag und Nacht erlaubt einen
Wechsel vom vegetativen Sprossmeristem zum Blütenmeristem.
Richtig. Da Langtagpflanzen eine besonders lange Mindesttageslänge zur Blühinduktion
benötigen, wird deren Blühinduktion durch bestimmte Umweltbedingungen wie
Beleuchtungsdauer (Photoperiodismus) gesteuert. Die Grundlage der photoperiodischen
Steuerung ist das Zusammenwirken von Photorezeptoren Phytochrom und Blaulichtrezeptor mit dem endogenen Rhythmus.
Das Licht wirkt induzierend, vermittelt die Aktivierung des im Licht stabilen Phytochroms B. Infolgedessen wandelt sich der Sprossmeristem in Blütenmeristem um, das mit der Produktion einer Blüte seine Aktivität einstellt. Die letzten lateralen Organe, die innerhalb dieses festgelegten Programms vom Meristem produziert werden, sind Kelchblätter, Kronblätter, Staubblätter und Fruchtblätter (in dieser Reihenfolge). Blüten sind demnach terminierte Sprossapikalmeristeme.
98
Spinat kann in den Tropen nicht blühen.
Richtig. Spinat ist eine Langtagpflanze. Blühinduktion kann daher erst ab einer Tageslänge von 14h erfolgen, welche in den Tropen nicht erreicht wird.
99
Die Schattenvermeidungsreaktion der Pflanzen ist durch variierende Verhältnisse von rotem zu dunkelrotem Licht bei unterschiedlichen Anzuchtbedingungen erklärbar, obwohl sich das Spektrum des Sonnenlichtes nicht ändert.
Falsch! Grundlage der Auslösung der Schattenvermeidungsreaktion ist die Umwandlung von einer aktiven in inaktiven Form des rotlichtempfindlichen Phytochroms. Im Schatten einer Vegetation dominiert überwiegend dunkelrotes gegenüber hellrotem Licht, wodurch sich die Pfr-Form des Phytochroms in Pr-Form umwandelt.
(Transkriptionsfaktoren-> Induktion von Genen -> Auxinsynthese -> Langenwachstum)
In Folge kommt es zum extensiven Sprosswachstum. Der Effekt lässt sich jedoch auch künstlich durch Lichtexposition entsprechender Wellenlänge induzieren.
100
Für Pflanzen sind bisher keine Mutanten mit Defekten in den Blaulichtrezeptorgenen
identifiziert worden, da die beiden Blaulichtrezeptoren Phototropin und Cryptochrom sich
kompensieren können.
Falsch. Die beiden Blaulichtrezeptoren weisen einige ähnliche Funktionen auf (Stomataöffnung, Chloroplastenbewegung), jedoch sind sie an anderen Prozessen unterschiedlich stark beteiligt. Cryptochrom reguliert z.B. die Photomorphogenese, während Phototropin hauptsächlich am Phototropismus beteiligt ist.
So äußern sich die Ausfallerscheinungen bei Mutation
entsprechend unterschiedlich. Crypotochrom Mutanten sind insensitiv gegen Blaulicht.
Phototropin-Mutanten können die Lichtrichtung von Blaulicht nicht wahrnehmen.
101
Pflanzen benötigen eine auf die Temperatur abgestimmte Menge an ungesättigten Fettsäuren. Je mehr ungesättigte Fettsäuren in den Membranlipiden sind, desto widerstandsfähiger sind die Pflanzen gegenüber hohen Außentemperaturen.
Falsch! Der erhöhte Bedarf an ungesättigten Fettsäuren ist vor allem bei niedrigen
Temperaturen erforderlich. Nur bei tiefen Temperaturen können ungesättigte Fettsäuren noch die Fluidität und Beweglichkeit der Membranen gewährleisten.
102
Während Synthese und Modifikation der Fettsäuren in den Plastiden erfolgt, werden Lipide
auch im ER erzeugt, die als Galaktolipide in cytoplasmatischen Membranen und als
Triaglyceride in Fettkörpern Verwendung finden.
Falsch! Galaktolipide werden nur in den Chloroplasten gebildet, nicht im ER. Im ER findet die Synthese der Phospholipide statt. Triaglyceride können im ER gebildet und später in Fettkörper entlang des ER z.B. als Reserve abgelegt werden.
103
Phospholipide dienen als Membranlipide und als Speicherlipide.
Falsch! Phospholipide dienen mit 2 Fettsäureresten und einer polaren Phosphat-Gruppe nur als amphipathische Moleküle in der Membran und nicht als Speicherlipide.
104
Der dominante Lipidanteil des Wurzelgewebes besteht aus Galactolipiden und Triaglyceriden.
Falsch! Galactolipide befinden in Chloroplasten. In Wurzeln sind aber keine Chloroplasten
sondern nur Seicherplastiden, welche über wenige Membranen verfügen, zu finden. Der
dominante Lipidanteil des Wurzelgewebes wird durch Phospholipide gebildet. Wenn die
Wurzelgewebe auch als Speicherorgan dienen, können dort auch Triaglyceride zu finden sein, in der Regel sind sie aber eher in den Samen ölspeichernder Pflanzen.
105
Das meiste Gewebe, das postembryonal ausgebildet wird, stammt von wenigen Zellen ab, die sich in den primären apikalen Meristemen des Embryos zu dem Wurzel- und Sprossmeristem entwickeln.
Richtig. Die postembryonal gebildeten Gewebe der Pflanze entstammen Initial- bzw.
Stammzellen dieser zwei Meristeme. Die adulte Pflanze unterscheidet sich dementsprechend in der Morphologie stark vom Embryo.
106
Der pflanzliche Embryo hat bereits die Morphologie der Pflanze, nur im Kleinformat.
Falsch. Es besteht keine morphologische Ähnlichkeit. Im Gegensatz zur tierischen Ontogenese entwickelt sich die Morphologie der adulten Pflanze erst postembryonal aus Initial- bzw. Stammzellen von apikalen Wurzelmeristem und Sprossmeristem.
107
Alle Zellen der Wurzeln stammen aus Initial- und Stammzellen ab, die im apikalen
Wurzelmeristem lokalisiert sind.
Richtig. Die postembryonal gebildeten Gewebe der Pflanze entstammen Initial- bzw.
Stammzellenzellen zweier Meristeme. Im Falle der Wurzelgewebe handelt es sich hierbei um das apikale Wurzelmeristem.
108
Die Embryogenese der Pflanze zeichnet sich im Verlauf der Etablierung eines Körperplans die Ausbildung von zwei Meristemen aus, aus denen sich erst postembryonal der Pflanzenkörper entwickelt.
Richtig. Die postembryonal gebildeten Gewebe der Pflanze entstammen Initial- bzw.
Stammzellen des Spross- und Wurzelapikalmeristems. Das Sprossapikalmeristem bildet Stamm, Blätter, Blüte, Früchte und Samen und das Wurzelapikalmeristem bildet die Primäre und laterale Wurzel.
109
Die Blühinduktion erfolgt autonom ohne Wirkung von Umwelteinflüssen.
Falsch. Endogene Faktoren können eine Rolle spielen, genügen aber der Blühinduktion nicht. Bei vielen Pflanzen wird die Blühinduktion durch Photoperiodismus ab dem Erreichen einer bestimmten Mindesttageslänge durch Phytochrom induziert.
110
Die Stomata öffnen sich, wenn durch die Abgabe von Kaliumionen und den Ausstrom von
Wasser das Volumen der Schließzellen kleiner wird.
Falsch. Der beschriebene Mechanismus führt zum Schließen der Stomata. Für das Öffnen wird Kalium aktiv aufgenommen und Wasser strömt nach.
111
Die einseitige Verdickung der Zellwand verursacht ein Öffnen der Stomata, wenn ein hoher
Turgor in den Schließzellen vorliegt.
Richtig. Die Schließzellen haben auf der Seite, die sich berührt, eine verdickte, unelastische
Zellwand. Bei erhöhtem Turgor durch die Schaffung eines entsprechenden osmotischen
Potentials werden demnach die Schließzellen auseinander gedrückt und die Stomata öffnen sich.
112
Für die Öffnung der Stomata ist die Erhöhung des Wasserpotentials erforderlich, die durch eine durch den Blaulichtrezeptor induzierte Entlassung von intrazellulären Kalium- und Chloridionen ausgelöst wird.
Falsch. Es werden Protonen durch die Blaulichtrezeptor-induzierten ATPasen aus den
Schließzellen gepumpt, wodurch dem elektrochemischen Gradienten entsprechend Kalium
und Chlorid in die Schließzellen hinein einströmen. Zusätzlich wird Malat gebildet. Durch das osmotisch bedingte einströmende Wasser steigt der Turgor und die Stomata öffnen sich.
113
Die spektralen Eigenschaften der Chlorophylle tragen zur wirkungsvollen Nutzung der
Lichtenergie bei.
Richtig. Chlorophylle haben ein breites (jeweils leicht versetztes) Absorptionsspektrum,
welches durch Interaktion innerhalb der Antennenkomplexe bis hin zum Special Pair insofern moduliert wird, dass die Maxima verbreitert werden und auch teilweise Absorption innerhalb der Grünlücke stattfinden kann. Weiterhin vergrößern Carotinoide das Absorptionsspektrum.
114
Es sind nur für aerobe/oxygene Photosynthese zwei Photosysteme erforderlich mit je einem Reaktionszentrum. Anaerobe photosynthetische Bakterien benötigen dies nicht.
Richtig. Für die anoxische Photosynthese verfügen z.B. grüne Schwefelbakterien und
Heliobakterien nur über PSI, während Purpurbakterien und grüne Nichtschwefelbakterien nur über PSII verfügen (jedoch ohne Wasserspaltung). Hierzu werden abweichende
Elektronendonoren benötigt, z.B. Schwefelverbindungen. Statt Sauerstoff wird dann
beispielsweise Schwefelwasserstoff gebildet
115
Apoplastischer Wassertransport ist bis zu den Leitbündeln im Zentralzylinder der Wurzeln
möglich.
Falsch. Bis zur Endodermis ist ein apoplastischer Transport möglich. Durch deren Versiegelung durch die suberinhaltigen Caspary-Streifen in den radialen Wänden der Endodermis ist das Permeieren hier jedoch ausschließlich symplastisch durch spezielle Durchlasszellen möglich.
Somit kann die Aufnahme von Wasser ins Xylem sehr spezifisch erfolgen. Die suberinhaltigen Caspary-Streifen in den radialen Wänden der Endodermis blockieren die Bewegung des Wassers im Apoplasten. An dieser Zellschicht wird der apoplastische Wasserstrom in den Symplasten umgelenkt.
116
Nur nachts erfolgt ein Abtransport von Saccharose aus dem Source- ins Sink-Gewebe, weil
tagsüber Kohlenhydrate in den Blättern selbst benötigt werden.
Falsch. Der Transport von Assimilaten in die Sink-Gewebe erfolgt sowohl tagsüber als auch
nachts in Form von Saccharose. Diese wird entweder tagsüber aus den Assimilaten
synthetisiert oder während der Nacht aus der transitorischen Stärke gewonnen. Dennoch
unterliegt das Blatt jeder Zeit der Abwägung, ob ein Export von Assimilaten in Betracht der
Vorhandenen Ressourcen leistbar ist.
117
Der zyklische Elektronentransfer der Photosynthese dient dem Pumpen der Protonen und
ATP-Erzeugung, ohne dass molekularer Sauerstoff und NADPH gebildet wird.
Richtig. Das Rückfließen der Elektronen vom PSI auf Plastochinon und Cytochrom b6 sorgt
zum Aufbau von einem Protonengradienten und damit fällt die Bildung von NADPH weg und es wird wegen fehlender Tätigkeit des PSs II auch kein molekularer Sauerstoff gebildet.
118
Wenn als Maßnahme gegen Lichtstress Nicht-Photochemisches Quenching nicht mehr
ausreicht, setzt die Pflanze photochemisches Quenching ein.
Falsch! Bei überschüssiger Lichtenergie (Wenn zu viel Licht für photochemisches Quenching zur Verfügung steht) müssen nur allein nicht-photochemisches Entgiftungs- und Verteidigungsstrategien eingesetzt werden, um zu verhindern, dass diese überschüssige Lichtenergie irgendwelche phototoxischen, photodynamischen oder photooxidativen Prozesse auslösen können.
119
In der Gärung ist die Reduktion von Reduktionsäquivalenten zur Bereitstellung von NAD+ für die Glykolyse erforderlich.
Falsch. In diesem Kontext ist die Oxidation von NADH zu NAD+ erforderlich.
120
Die Gärung ermöglicht es, auch unter Sauerstoffmangel in geringem Umfang ATP in Zellen
bereit zu stellen.
Richtig. Dementsprechend sind die Endprodukte der Gärung nur unvollständig oxidiert,
enthalten also noch viel ungenutzte Energie. Es werden in der Gärung 2 ATP pro Glucose
gebildet.
121
Bei niedrigem Sauerstoffgehalt kommt es zu beschleunigtem Zuckerabbau, der durch erhöhte CO2-Abgabe erkannt wird.
Richtig. Bei unzureichender Sauerstoffzufuhr bedienen sich fakultative Anaerobier der
Gärung. Da die ATP-Ausbeute hierbei viel geringer ist als bei der Atmung, steigt der
Glucoseverbrauch und entsprechend die CO2-Abgabe. Dies wird als Pasteur-Effekt bezeichnet und ist bei den meisten höheren Pflanzen nicht zu finden.
122
Die Acetyl-CoA-Bildung aus Pyruvat und Succinyl-CoA-Bildung als alpha-Ketoglutarat erfolgt
durch dasselbe Enzym.
Falsch. Zwar gleichen sich die Mechanismen, jedoch werden hierzu unterschiedliche
Dehydrogenasen benötigt. Beide Enzyme (Dehydrogenasen) bestehen aus 3 Untereinheiten und führen dieselben katalytischen Prozesse durch, jedoch sind sie substratspezifisch und nicht identisch.
123
Da alle Pflanzen mit Bakterien im Boden in Kontakt kommen können, profitieren alle Pflanzen immer von der bakteriellen N2 fixierender Nitrogenase.
Falsch. Diese Bakterien verwandeln Stickstoff in Ammonium, das für alle Organismen im
Boden zur Verfügung steht. Durch andere Bakterien wird Ammonium erst in Nitrit und Nitrat umgesetzt. Nitrat ist im überwiegenden Maße eine Distickstoffquelle. Erst das ist ein
Stickstoffreservoir für Pflanzen.
