Anatomie plant 6A

Fotosynthese Vindt plaats in bladgroen korrels Zitten in alle groene delen van de plant Vooral in blad

Anatomie blad Waslaagje: voorkomt overtollige verdamping Huidmondjes (gem 100-200/mm2) aan opperhuid en onderkant van het blad Achter elk huidmondje licht een luchtkamer. Hier circuleert CO2 en O2

Anatomie blad Pallissadenparenchym: langwerpige cellen met veel bladgroenkorrels. (bovenzijde) Sponsparenchym: onregelmatig gevormde cellen: uitwisseling gassen  veel intracellulaire ruimten. (onderzijde)

Functies bladeren Fotosynthese Zoveel mogelijk licht opvangen: oplossing? Waterverlies zoveel mogelijk voorkomen: oplossing? Huidmondjes dienen voor doorlaten CO2, O2 en H2O Over het algemeen overdag open en ‘s nachts gesloten. Wanneer niet?

Huidmondjes Openen en sluiten van de huidcel heeft te maken met de turgor van de cellen in de huidmondjes. Zoek uit op welke manier dit gebeurt

Fotosynthese Autotroof = zelfvoedend Chloroplasten in alle groene delen van de plant  chlorofyl (kleurstof) Gemiddelde mesofyll bladcel: 30-40 chloroplasten Foto - Assimilatie

Chloroplast

Licht Elektromagnetische straling Fotonen: deeltjes die energie bevatten Moleculen kunnen deze deeltjes opnemen Energie vrij: warmte Brengt elektronentransport op gang

NADP Elektron + Waterstof acceptor Opname waterstof: NADPH,H+ Taak: waterstof en elektronen transporteren naar andere plaatsen in de cel

Fotosystemen

Non cyclische en cyclische fotofosforylering Non cyclische flow: beide fotosystemen worden gebruikt. Vorming van ATP en NADPH,H+ Cyclische flow: alleen fotosysteem 1 wordt gebruikt: Geen zuurstof productie en NADPH,H+ productie! Wel ATP!

Verbruik ATP / NADPH,H+ Calvin cyclus verbruikt meer ATP dan NADPH,H+: Chloroplast te weinig ATP voor Calvincyclus: NADPH,H+ hoopt zich op in de cel: Calvin cyclus remt af Bij ophoping van NADH,H+: overgang van non-cyclisch naar cyclisch totdat er genoeg ATP is.

Cyclische fotofosforylering

Chemiosmose

Calvin cyclus Voor vormen van 1 G3P molecuul, nodig: 3 CO2 moleculen 9 ATP moleculen 6 NADPH moleculen 2 G3P moleculen worden omgezet in 1 glucose molecuul

6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2 Fotosynthese Zoek uit in welke processen de stoffen uit de volgende reactievergelijking verbruikt en / of gevormd worden 6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2

Fotosynthese De netto reactie van de lichtreactie wordt: 12H2O + 12NADP + 12ADP + 12P → 6O2 + 12NADPH2 + 12ATP  Via de cyclische fosforilering wordt het tekort aan ATP aangevuld tot 18!! Hierbij wordt geen H2O verbruikt De netto reactie van de donkerreactie is: 6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP → C6H12O6 + 12NADP + 6H2O + 18ADP + 18P Totaal Netto:   6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2

C3- planten Via voorgaande stappen: CO2 opgenomen uit atmosfeer wordt direct gebonden aan rubisco en opgenomen in de calvin cyclus Waarom de naam C3: eerste organische stof van koolstoffixatie is een C3-molecuul (G3P)

C4-planten Suikerbiet, maïs en families van de grassenfamilies Zijn anatomisch aangepast om in warme en droge klimaten te overleven

C4-planten Andere cellen om fotosynthese te laten plaats vinden: Vaatbundelschede cellen Zitten dicht rond de nerven van het blad Mesofyll cellen Bevinden zicht tussen de vaatbundelschede cellen en het bladoppervlak De Calvin cylcus: in chloroplasten van vaatbundel Wordt voortgezet door omzetten van CO2 in organische stoffen in het mesofyl

C4-planten Overdag huidmondjes grotendeels gesloten en ‘s nachts open Opgenomen CO2 wordt gebonden aan fosfoenolpyruvaat (PEP) ipv aan ribulose difosfaat PEP carboxylase is een enzym dat een hele grote affiniteit heeft voor CO2 Hierdoor zowel overdag als ‘s nachts CO2 binding!!! Product: Oxaalazijnzuur (dit is een C4-verbinding) Kan de opgenomen CO2 weer afstaan  donkerreactie Van waar de naam C4-plant?

C4-planten Oxaalazijnzuur kan overdag de opgenomen CO2 weer afstaan en wordt dan gebruikt in de donkerreactie (Calvin cyclus) Minimalisatie ademhaling Verhoogde suiker productie Vooral handig in warme gebieden met fel zonlicht

CAM - planten Tweede oplossing tegen warmte en droogte (vooral woestijn planten) Crassulacean acid metabolism (CAM): in Crassulacea familie is dit systeem als eerst ontdekt Cactussen en ananas planten ‘s Nachts wordt CO2 opgenomen door de geopende huidmondjes

Principe CAM-planten Overdag sluiten van huidmondjes. Functie? ‘s Nachts open: CO2 kan worden opgenomen. Wordt ingebouwd in organische zuren en opgeslagen in de vacuoles van de mesofylcellen Overdag: ATP + NADPH beschikbaar CO2 vrij uit de organische zuren

Verschil C4- en CAM-planten Opslag van CO2 in organische stoffen vindt bij C4-planten structureel plaats in een ander type cellen dan de Calvin cyclus. Dit is bij CAM-planten niet het geval. Hier is scheiding tijd waarin de processen plaatsvinden.

Anatomie van de stengel Lengtegroei stengel heeft gevolg voor afstand wortel-blad Wateropname via de wortels Opperhuid, vaak met cuticula Schors bestaande uit parenchym soms ook collenchym Centrale cylinder bestaande uit parenchym. Hierin liggen de vaatbundels.

Groei van de stengel Cambium is het delingsweefsel Lopen vanuit stengeltop naar worteltop Cambiumcel: nieuwe cambiumcel + houtvatcel Nieuwe cambiumcel: bastvatcel + nieuwe cambiumcel Delende cellen naar binnen vormen houtvaten Delende cellen naar buiten: bastvaten

Transport houtvaten Houtvaten: erg nauw Watermoleculen worden door cohesiekrachten bij elkaar gehouden. Door adhesiekrachten met de wand van het houtvat wordt het water aan de wand gehouden Door verdamping bladeren: zuigkracht op waterdraden in houtvaten Drijvende kracht: relatief lage vochtigheid lucht t.o.v. bodem. Wat gebeurt er met de osmotische waarde van de verdampende cel? En vervolgens met de overige cellen?

Transport houtvaten Door nauwe buisjes (0,01-0,2 mm) capillaire werking invloed. Voor kleine kruidachtige planten is dit vaak voldoende voor transport. Door gehele lengte worden water en mineralen getransporteerd naar naburige cellen

Transport bastvaten Afvoer van assimilatieproducten Hoeveelheid is afhankelijk van groeisnelheid: varieert van 100-300 gr/l : 90% sacharose Transport van chloroplast: cytoplasma: plasmodesmen: aangrenzende cellen Hoe verhoudt zich de sacharoseconcentratie van bastvaten t.o.v. de bladcellen? Gevolg voor transport?

Transport bastvaten Beïnvloed door zwaartekracht Beïnvloed door concentratieverschillen: Bastvaten van blad hoge sacharose concentratie Water wordt aangezogen: druktoename Op plaatsen waar sacharose verbruikt wordt: osmotische waarde daalt: druk daalt: stroming Transport is dus afhankelijk van vraag en aanbod

Opslag Na groeiseizoen stoffen worden getransporteerd naar opslagparenchym in merg en schors en wortels. Indien aanwezig naar opslagorganen als bollen, knollen en wortelstokken

Wortel Komt als eerste naar buiten bij ontkieming Kan zuren afscheiden om in minder makkelijk doordringbare ondergrond te groeien Functies: Verankering in de bodem Opslag van stoffen Opname van water en mineralen uit de bodem

Opname via de wortels Ionen door diffusie of actief transport opgenomen ATP is nodig voor actief transport. Wanneer wortels weinig zuurstof kunnen opnemen of bodemtemp. laag is, ligt dit stil

Schade beperken Endodermis is laag aaneengesloten cellen Gevuld met laagje vetachtige stof: Bandjes van Caspari. Dit is slecht doorlaatbaar voor water en daarin opgeloste stoffen.

Water opname Transport kan dus alleen plaatsvinden via de celmembranen en cytoplasma van endodermiscellen: Regulatie van stoftransport Actief transport van zouten naar centrale cilinder: gevolgen voor osmotische waarde Water stroomt naar centrale cilinder en bereikt via de wanden de houtvaten. Bandjes van Caspari verhinderen terugstroom van het water de schors in: positieve druk ontstaat: worteldruk.

Overtollig water ‘s Nachts is de verdamping laag. De wortels van sommige planten blijven mineralen opnemen, en de worteldruk drukt sap het houtvat in. Meer water komt de plant in dan dat er verdampt: waterdruppels op blad