les 2 en 3 plantkunde

functionele biologie van planten

huidige wereldproblemen

• toenemende populatie

• levensstandaarden

• klimaatwijzigingen (blijft doorgaan ook al krijgen we CO2 uitstoot onder controle)

gevolgen problemen

meer mensen dus meer voedselproductie, dus productiviteit per hectaren moet omhoog als we niet willen dat er meer biodiversiteit verloren gaat

nieuwe strestolerante planten nodig door de klimaatveranderingen (vb. crisper/cas is nodig om de tijdslimiet te berijken, want klasieke verdeling is te traag)

voorbeelden van convergente evolutie

• aardappelziekte (is geen echt schimmel, heeft vorm van chimmel aangenomen) kan op korte tijd heel veel schade aanrichten

  → gebeuren sneller wnr er meer extremen zijn (vb veel regen)

• Ug99 killerfungus op tarwe, maar is een resistente variant ontwikkeld dus geen probleem meer, maar fungi blijven muteren en het word moeilijker om die tegen te houden

veredeling inbouwen

= ervoor zorgen dat de plant minder last heeft van ziektes en dus resistenter is

sommige planten hebben dit al, door jaren lange selectie

reinduseren van genen van wilde planten is een goed idee om effect van klimaatveranderingen tegen te gaan (gemodificeerde planten gaan dus bijvoorbeeld langer groen blijven)

FT introductie in rijst

= fructoryl transferase, enzymen die fructanen aanmaken, zorgt voor meer koude en droogte tolerantie

proberen om fructanen in rijst in te bouwen om betere plant te krijgen, ook meer opbrengst en beter tegen koud (vaak zorgen modificaties voor iets anders wat minder goed is bv de grootte, dit is gelukkig niet zo bij de rijst)

verschil ontwikkeling plant en dier

gelijkenissen: eerste stadia lijkt op elkaar, embryoontwikkeling (embryogenese), celdeling nodig, vormgeving (differentiatieproceccen nodig = sturen welke genen je gaat gebruiken om dat te doen (welk RNA word overgeschreven en gaat interreageren)

terminale en basale cel, topembrio en suspencor

suspencor

= soort staartgedeelte, die voedingstoffen kan opnemen en word doorgegeven aan het ontwikkelende embryo

embryogenese plant

• celdeling

• genetische code nodig voor vormgeving aan nieuwe weefsels en organen die worden opgeboud

• differentiatieprocessen nodig

• na eerste deling krijg je een terminale en basale cel

• topembrio en suspencor (makkelijk voedingsstoffen opnemen en doorgeven aan embrio)

• van blobig stadium naar hardvormigstadium

• eindigt met primitief plantje met wortelmeristeem en stengelmeristeem en primitive bladeren, opgevouwen in het zaad

differentiatieprocessen

= welk genoom je gaat gebruiken omvormgeving te kunnen doen, walk RNA word overgeschreven en welk niet

planten hebben een open ontwikkeling

= sterk afhankelijk van de omgevingsfactoren, moeten zich altijd goed kunnen aanpassen (flexibel zijn en goede sensors hebben om stresfactoren tegen te gaan) hebben dus veel genen nodig

meestal blijft miniatuurembrio een tijdje zitten in zaad tot omstandigheden goed zijn (genoeg licht, water en warmte)

er ontstaat een zaailing (klein plantje) wortels, stegeldeeltje en blaadjes

donker en licht beinvloed de zaailing

ze gaan er anders uitzien, onmogelijk om chlorofiel te maken, maar langere stengel (wijst nog eens op de fenotypische belangen van licht en donker) door milieuomstandigheden veranderd ontwikkeling

groei van planten

via eindmeristemen (topmeristemen), continue celdeling, altijd nieuwe cellen bijgemaakt, stamcellen die altijd nieuw materiaal aanmaakt, heeft bladeren rond zich (apex), nieuwe cellen worden weggedrukt zodat stengel kan groeien en word dus automatisch naar omhoog geduwt

gelijkaardig met wortelmeristeem

wortelmutsje

= cellen die continu hernieuwt worden door wortelmeristeem waardoor de grond word weggedrukt zodat top verder en dieper kan gaan in de bodem

totipotent

= grootste verschil tussen planten en dieren, deeltje van plant nemen (cel), met bepaalde functie, kan terug gereprogrameerd worden (= ediferentieren) kan altijd een nieuwe plant gaan maken

chromosomen van planten worden niet korter wnr je ermee begint te spelen, wel bij dieren

wat maakt plantencellen uniek?

celwand, autotrofie (zelf voedsel maken), chloroplasten (fotocynthese)

celwand word ook wel bij andere organismen teruggevonden (vb bacterien) heeft als functie het afschermen van de cel van de omgeving (centraal in het leven)

plastiden

celwand bij planten functie en structuur

golgiapperaat nodig om celwandcomponenten aan te maken en nr de buitenwereld te brengen

proplastiden

= ontstaan andere plastieden uit (chloro, leuko en chromoplasten)

bevat: DNA, RNA, fosfolipiden, dubbele membraan (veel instulpingen)

speciaal is dat ze kleine ribosomen hebben (70s), eukaryoten ribosomen

zijn in de loop van de evolutie geincomporeerd in de eukaryote cellen die hebben geleid tot hun groene lijn

welke plastiden zijn er

• leukoplastiden (zijn wit, meestal amiloplasten (zetmeelkorrel), bevat reserve kolidraten voor de plant, hebben ook dubbelmembraan '(weinig instulpingen), , Zreservefunctie is belangrijkste functie (opslaan van zetmeelkorrels)

• chloroplastiden (zorgt voor het groene pigment) dubbelle membraan, binneste heel hard ingestulpt (secundaire tilakoiden) waardoor we 2 zones kunnen onderschijden,

  • donkere zones: opstapeling van tylakoides (granum)

  • lichtere zones stroma tylakoiden, zijn minder op elkaar gestapeld (zitten vol met pigmenten)

• chromoplastiden hebben een kleurtje, verschillend van groen en wit, vaak de rood oranje rozige tinten (dubbel membraan met weinig instulpingen), functie is niet altijd duidelijk wrm die kleur

chloroplasten functie

maken groen pigment aan die zorgen dat er aan fotosynthese kan gedaan worden, die dan op zijn beurt licht opvangt en suikers die worden uit het blad getransporteerd via de bladsteel (bronorgaan), gaan vervoeren naar plaatsen in de plant waar geen suikers kunnen worden aangemaakt (vb. wortels)

er is een overdaad aan energie door de fotosynthese waardoor er zetmeelkorrels in de chloroplasten ontstaat

amyloplasten (zetmeelkorrels)

gaat zich vooral na de middag manifesteren, wnr er al veel suiker is aangemaakt, omdat er overschot is van de fotosynthese

(wat is het nut? een reserve opbouwen zodat ze wnr het donker word en er dus niet meer aan fotosynthese kan worden gedaan, de planten nog steeds kunnen groeien, ze gaan zelfs vaak sneller gaan groeien, zetmeelkorrels worden dus terug afgebroken)

moet goed gereguleert worden om de nacht door te komen (huidmondjes open zetten), als er overschot is, krijg je feedback processen die de werking van chloroplasten kunnen tegenwerken (ook rekening houden met seizoenen)

functie fotosynthes

CO2 fixatie reacties: deel van de fotosynthese, vind plaats in het stroma, gaan suiker produceren

lichtreacties: produceren energie (ATP) en reduceren NADPH, zorgen dat de calvincyclus in gang komt

vacuole

vaak heel groot, bevat veel proteïnnen, zorgt voor regulering van de PH, suikers, organische zuren (zorgen voor verdediging), soort vuilbak waar bepaalde metabolieten worden afgebroken en terug geregenereerd worden + goed afweersysteem voor de plant

omgeven door tonoplast

belangrijk voor de waterhuishouding van planten (vacuole trekt water aan), vacuole gaat zwellen, waardoor heel de cel gaat zwellen en zou kunnen openbarsten, de tonoplast is belangrijk om dit te voorkomen, komen dan onder druk te staan waardoor ze rechtop kunnen blijven staan (turgor)

groot opp berijken om opnamen water enmineralen te kunnen garanderen + bladschijf onder druk staan (bladexpantie) om zo goed mogelijk aan fotosynthese te kunnen doen

turgordruk

= zorgt dat plant recht kan blijven staan, doormiddel van een interne druk

bladexpantie

= het onder druk zetten van de bladeren om zo goed mogelijk aan fotosynthese te kunnen doen (door de vacuole veroorzaakt)

valt dit weg, dan verwelken de bladeren,

huidmondjes

belangrijk dat die open staan om CO2 uit de lucht te kunnen opnemen, maar ricico op verdampen van water, dus moet goed geregeld worden

te veel water dat verloren gaat zorgt voor minder turgor, maar er moetCO2 worden opgenomen om aan koolstoffixatieprocessen te kunnen doen (uitdrogen of verhongeren)

oorsprong vacuolen

kleine lysosomen (prestructuren van vacuolen) gaan opzwellen door water op te nemen, en uiteindelijk gaan deze samensmelten tot 1 vacuolen, worden afgegeven als blaasjes van het golgiapparaat

celwand (functie + vorming)

moet worden aangemaakt en stevig genoeg dat plantencellen onder turgor kunnen blijven, in plantenweefsels ga je altijd een celwand hebben en deze cellen zitten vast in een gemeenschappelijke structuur (soort muur), kan niet zomaar bewegen zit vast, vormgeving van planten is dus complexer

primaire celwand, word eerst afgezet in primaire cel wnr cellen volgroeid zijn maken ze een celwand die veel sterker is (secundaire celwand) deze word van binnenuit afgezet (door celulose syntase)

volgen een richtinge van microtubili die aan de andere kant van het cytosoom zitten, afgezette cellulose volgt zelfde richting (secundaire celwand is jongste want als tweede afgezet)

apoplast

= het gemeenschappelijk rooster van celwanden waar de cellen in vast zitten

wrm mag primaire celwand niet zo sterk zijn als secundaire celwand?

→ cellen moeten nog verder strekken (groeien) en de celwand moet mee strekken, dus flexibeler zijn, wnr cel volgroeit is moet de cel niet meer groeien en is het belangrijk dat ze sterk zijn

primaire celwand

H-bruggen gaan binden aan cellulosemolecule, en vormen cellulose microfibrillen ( draadstruktuur) is heel sterk omdat er heel veel H-bruggen zijn

omgeven in een matrix van proteïnnen en andere sachariden (hetropolysachariden)

verschillende richtingen van cellulosemicrofibrillen, maar elke afzettingslaag is volgens dezelfde richting (loodrecht op de groei van de cel)

heteropolysacharide in primaire celwand

• pectine = polymeer van galacturonzuur

• hemicellulose = bestaat uit verschillende pentosen en hexosen (suikermonomeren)

multinet-groei-hypotese

= er gebeurd een herorientatie van de microfibrillen omdat de binding van de microfibrillen veel zwakker is dan in de fibrillen zelf dus cel gaat enkel loodrecht groeien op de richting van de originele cellulose microfibrillen

secundaire celwand

word later afgezet, wnr cellen meer volgroeit zijn, je rijgt een wijziging in samenstelling, heeft alles van de primaire celwand, maar minder pectinne en van andere zaken wat meer (vooral lignine, cutine, suberine)

richting microfibrillen niet van belang, word naar overal afgezet

niet enkel om turogr te behouden, maar ook tegen schimmels en bacteriën (moeten eerst veel moeite doen om door de celwand te raken) dus afweersysteem

lignine

is heel sterk, zijn een polymeer van fenol-achtige stoffen maakt celwand star en ondoordringbaar)

cutine

= zijn esters die heel vettig en ondoorlaadbaar zijn (vind je in de cuticula), ondoorlaatbaar voor water en beschermd blad en jonge stengel tegen uitdroging

suberine

= vb. in kurkcellen, chemisch intermediair tussen cutine en liginine en is ondoorlaatbaar

vraag: hoe kan je celwand veranderen om beter afbreekbaar te maken

kan bijvoorbeeld met gist, breekt suikers af en dan krijg je etanol, wnr je het verwarmd verdampt de etanol

dus celulose omzetten nr glucosen nr etanol

van celulose naar glucose via cellulase en dan gaan vergisten naar etanol

plasmodesma (wat? en waar?)

= 2 naburige cellen staan in verbinding, er zitten kleine gaatjes in waardoor materiaal van cel tot cel getransporteerd kan worden zonder de plasmamembranen te paseren (om te comuniseren)

komen veelvuldig voor in stippels (de secundaire celwand ontbreekt, zodat uitwisseling tussen cellen makkelijker gaat (heel veel plasmodesma)

• hofstippels: fungeren als klep (vaak in houtvaten)

plasmodesma laat symplatisch transport tussen naburige cellen toe (tekening)

transport binnen de plast, overgang buitenste nr centrale cilinder, daar zitten caspari-bandjes, ondoordringbare structuren, er moet dus een andere manier zijn om water en mineralen op te nemen, door de plasmodesma dus kun je die casparibandjes omzijlen

caspari-bandje

= ondoordringbare structuur, zowel voor water als andere stoffen, dus stoffen bodsen daar tegen aan en niet kunnen doordringen naar volgende cellaag

celwand (functies)

• doorlaatbaar voor kleinere moleculen

• apoplastisch transport

• beschermen cel tegen openbarsten (osmotische druk), ontstaan van turgor (geeft steun)

• gemeenschappelijke celwanden van collenchym vormen stevig skelet in de stengel

• cuticula beschermt de plant tegen uitdroging en binnendringen van pathogene micro-organismen

celwand (vorming)

bij celdeling word celplaat gevormd (door golgi-vestikeltjes), tussen de kernen, deze gaat celwand aanmaken, blijft van centraal nr buiten groeien, tot primitieve celwand gevormd word en wnr deze moedercel zn celwand raakt groet deze uiteindelijk uit tot 2 dochtercellen

celwandproteïnnen worden gevormt in het ruw endoplasmatisch reticulum en via golgi-apparaat gesecreerd

hemicellulose en pectine worden in golgiapparaat gevormd en gesecreerd

cellulose

• aangemaakt op plasmamembraan (gesyntetiseerd met precursoren uit cytosol

• worden eerst gebonden aan urdinedifosfaat (of ander nucleoside-difosfaat), daarna pas ingebouwd in celwandpolymeren

enzyme-complex

• zit in plasmamembraan dat cellulosemicrofibrillen maakt

• gestuurd door corticale microtubili in cytosol

glucose synthese (uitleg + afbeeldingkje)

• precursor word aan groeiende polymeer gegeven

• moet komen uit cytoplasma (ander enzyme, sucrosesyntase dat bind aan UDPG) en glucose word op UDP gezet

• UDP word hergebruikt als substraat van glucosesyntase en glucose vervoegt langere chains

• extra genen van sucrose syntase tot expresie te brengen kan helpen om cellulose ligine verhouding te verhogen en dus meer cellulose te krijgen

  → sucrose word in een bepaalde richting gemaakt

celdeling

binnenkant: microtubili

buitenkant: cellulosemicrofibrillen zitten errond (heel sterke structuur)

→ cel kan alleen gaan strekken lloodrecht, wnr het deeld in 2 dochtercellen vormen, krijg je dat de ‘gele’ naar het centrum gaan bewegen (preprofaseband vormen) ‘blauwe’ blijven zitten

→ DNA gaat dupliceren, er word een poolfiguur gevormd, 2 kernen gaan nr polen difungeren, ondertussen verdwijnt de preprofaseband, die gaat centrifugaal gaan groeien en de wanden raken en gaan schijden celplaat gaat groeien