Vorlesung 6

Question 1

Was ist der Lichtkompensationspunkt, und wie unterscheidet er sich in Sonnen- und Schattenpflanzen? Welche Unterschiede gibt es in Blättern von Sonnen- und Schattenpflanzen?

Answer 1

Lichtkompensationspunkt:

• hier sind CO2-Abgabe und CO2-Aufnahme im Gleichgewicht.
• In Sonnenpflanzen liegt der Lichtkompensationspunkt weiter rechts auf der X-Achse, d.h. es braucht höhere Lichtintensitäten bis zum CO2-Gleichgewicht.

Blätter von Sonnenpflanzen im Unterschied zu Blättern von Schattenpflanzen:

• Blätter von Sonnenpflanzen sind dicker
• Säulenförmige Palisadenzellen, 1-3 Schichten
• Epidermiszellen, die Licht fokussieren können
• Schwammzellen unregelmäßig mit Luft umgeben

Molekulare Unterschiede bei Schattenpflanzen:

• Max. Photosynthese schon bei ca. 1 % der PAR (photosynthetic active radiation)
• Mehr Chlorophyll pro Reaktionszentrum
• Höheres Verhältnis von Chlorophyll b zu Chlorophyll a, und die Blätter sind dünner als Sonnenblätter (Oberflächenvergrößerung)
• Weniger Rubisco
• Schattenpflanzen haben ein Verhältnis von 3:1 für PSII:PSI (vergl. 2:1 in Sonnenpflanzen)
• Steigerung der Antennenchlorophylle in PSII

Question 2

Was ist der Unterschied zwischen chronischer und dynamischer Photoinhibition?

Answer 2

Photoinhibition:

• Durch Lichtstress verursachte Effizienzminderung der Photosynthese durch Schädigung der Photosysteme (hauptsächlich PSII)
• Zweck der Photoinhibition: Schutz der Chloroplasten vor Schäden

Dynamische Photoinhibition während der Mittagszeit:

• Antennenkomplexe geben bei hoher H+Konzentration mehr Energie ab in Form von Hitze (Carotinoide als Lichtschutz → Xanthophyll-Zyklus!), O2 Entwicklung unterhalb der optimalen Photosyntheseleistung.
• D1 Protein wird geschädigt, aber durch einen Reparaturmechanismus neu synthetisiert

Chronische Photoinhibition:

• D1 Protein wird dauerhaft geschädigt, sehr geringe Photosyntheseleistung.

Question 3

Wie verändert sich die Photosyntheserate bei zunehmender CO2- Konzentration und warum?

Answer 3

• Die Photosyntheserate in Abhängigkeit von der CO2-Konzentration ist eine Sättigungskurve.
• D.h. die PSR steigt zunächst proportional zur steigenden CO2-Konzentration an.
• Mit steigender CO2 Konzentration nimmt die Zunahme der Photosyntheserate aber ab bis zur Sättigung, hier nimmt die Photosyntheserate auch bei steigender CO2-Konzentration nicht weiter zu.
• Durch die relativ geringe CO2-Konzentration in unserer Atmosphäre ist CO2 allerdings oft der begrenzende Faktor bei der Photosynthese.
• Dies gilt stärker für C3 als für CAM/C4 Pflanzen, die wiederum effiziente Möglichkeiten zur CO2-Fixierung entwickelt haben.

Question 4

In welcher Form und wo werden Kohlenhydrate in der Pflanze gespeichert innerhalb der Zellen?

Answer 4

• Kohlenhydrate werden in Form von langkettigen Molekülen gespeichert: Stärke, bestehend aus Amylose und Amylopektin.
• Synthese und Zwischenspeichern von Stärke in den Chloroplasten (Blätter) oder Amyloplasten (Speichergewebe)
• Transport von Kohlenhydraten in Form von Saccharose.

Question 5

Was sind “Source”-Gewebe und “Sink”-Gewebe in der Pflanze?

In welcher Form und mittels welches Transportwegs werden Kohlenhydrate von den“Source” zu den “Sink-Geweben transportiert?

Answer 5

Source-Gewebe:

• Orte der KH-Bildung,
• Fixieren mehr CO2 als sie verstoffwechseln
• Exportieren Kohlenhydrate
• z.B. entwickelte Blätter, Spross

Sink-Gewebe

• netto-Zuckerverbrauch (der Stärkespeicherung)
• Importieren Kohlenhydrate
• Wurzel- und Sprossmeristeme, sich entwickelnde Blüten und Früchte

Question 6

Wie gelangt Saccharose in die Siebzellen?

Answer 6

Sie kann über den symplastischen oder den apoplastischen Weg in die Siebzellen gelangen.

Weg 1 über den symplastischen Transport:

• Durch die Mesophyllzellen über Bündelscheidenzellen und Phloemparenchymzellen über Geleitzellen bis zu den Siebzellen, immer über Plasmodesmen.
• Dabei ist das Konzentrationsgefälle an Saccharose zwischen Source-Zelle und Sink-Zelle die treibende Kraft (Druckstromhypothese).

Weg 2:

• Die Saccharose verlässt in den Phloemparenchymzellen den Symplasten und gelangt über aktiven Transport in den Apoplasten und schließlich in den Geleitzell-Siebzellenkomplex.
• In den Siebelementen und Geleitzellen 10-100fach höhere Saccharosekonzentration.
• Aktive Beladung über ATP-verbrauchende Protonenpumpen und H+-Saccharose-Symporter.

Question 7

Was besagt die Druck-Strom-Hypothese? Beschreiben Sie!

Answer 7

• Der schnelle Fluss der Assimilate durch das Phloem wird von einem osmotischen Druckgradienten zwischen Source- und Sink-Geweben getrieben, nicht durch einen Konzentrationsgradienten.
• Die im Source stattfindende Beladung des Phloems führt zu einer lokal hohen osmotischen Stoffkonzentration (d.h. niedriges osmotisches Potential) in den Siebelementen, infolgedessen Wasser einströmt und zu einem hohen Turgordruck führt.
• In den Sink Geweben liegen umgekehrte Verhältnisse vor, sodass es nach Abgabe der transportierten Nährstoffe zu einem Ausströmen von Wasser aus den Siebelementen kommt.
  
  • Blattläuse und ihr abgeschnittener Saugrüssel!