Allgemeine Botanik Zusammenfassung der ersten 10 VL PDF

Preview

Summary

Zusammenfassung der allgemeinen Botanik VLs mit wichtigen Begriffen (nur grob), für eine bessere Übersicht (Abbildungen fehlen)...

Description

Botanik Zusammenfassung 1. Semester

Einführung in die Botanik Bedeutung der Pflanzen Definition Pflanze

-

Pilze (ohne Plastiden)

-

Bakterien und Archaebakterien

Pflanzen

Plasmamembran

Biomembran

-

-

-

Vakuole

-

über 90 Prozent der Gesamtbiomasse der Erde einzige nennenswerte Primärproduzentenorganischer Substanz menschliche Ernährung basiert (direkt) zu 86 % auf Pflanzen (FAO) alle Organismen, deren Zellen neben echten Zellkern (mit doppelter Kernmembran und mehreren Chromosomen) auch Plastiden als Zellorganelle enthalten Plastiden meist als Chloroplasten, dann der Fotosynthese dienend  grüne Pflanzen photoautotroph heterotroph ernähren sich von totem organischen Material (Saprobionten) oder lebenden Organismen (Parasiten) stehen Pflanzen näher als Tieren, weil:  festgewachsene Lebensweise  Nährstoffaufnahme in gelöster Form viele Pilze gehen mit Algen Symbiose ein (Flechten) keine sinnvolle Zuordnung zum Tier- oder Pflanzenreich möglich (  Mikrobiologie und Viren)  Prokaryoten: ohne echten Zellkern u. Mitose; photoautotrophe Formen ohne Plastiden  phototrophe Cyanobakterien (=Blaualgen) trz in Botanik Eukaryoten mit Plastiden Plastiden meist als Chloroplasten zur Photosynthese  photoautotroph ein- und mehrzellig, mit allen eukaryotischen Algen Botanik behandelt mehr als Pflanzen: Pilze, Flechten, Cyanobakterien den Protoplasten umhüllende Biomembran selektiv permeabel:  lässt Wasser (rasche Diffusion durch Aquaporine) und ungeladene Moleküle passieren  Ionen und größere polare Moleküle nur, wenn spezifische Translokatoren in Membran vorhanden sind begrenzen Kompartimente, die sie ringsum lückenlos umschließen Grundelement: Lipiddoppelschicht (hydrophile Kopfgruppe, hydrophobe C-Kette) mit integralen Membranproteinen (Permeasen, Carrier) und peripheren Membranproteinen auf Oberfläche mehrere kleine Vakuolen in embryonalen Zellen Zentralvakuole ausgewachsener Zellen bis >90% des Zellvolumens vom Cytoplasma durch Tonoplastenmembran abgegrenzt Zellsaft (pH: ca. 5,5), darin Ionen (K+, Na+, Cl-) und organische Stoffe (Zucker, Apfelsäure, Oxalsäure, Zitronensäure, ASS) gelöst  Turgor enthalten häufig:  Speicherstoffe (Saccharose, Proteine: Getreidesamen, Samen der Hülsenfrüchte)  Abfallstoffe (z.B. Calciumoxalat)  Farbstoffe (Anthocyan, Flavone)

Plastiden

-

Chloroplasten

-

Chromoplasten

-

Gerontoplasten

Amyloplasten

Leukoplasten Zellwand

-

Schichten der Zellwand

-

Anordnung CelluloseMikrofibrillen in Zellwänden

-

 andere sekundäre Pflanzenstoffe (Gifte, Aroma, Genuss-, Arzneistoffe) in allen grünen Zellen von Pflanzen als chlorophyllhaltige Chloroplasten in Zellen nichtgrüner Gewebe andere Plastidenformen Abgrenzung vom Cytoplasma: doppelte Membranhülle ringförmige DANN, Vermehrung ausschließlich durch Teilung Photosynthese an komplexen Membransytemen, die von chlorophyllhaltigen Membranzisternen (Thylakoiden) gebildet werden  Absorption von Lichtenergie durch Pigmente  Umwandlung in chemische Energie (Elektronenübertragung, ATPSynthese)  Verwendung der Energie für Synthesen, Bewegung, aktiven Transport an Membranen Formenvariabel gelb bis rot gefärbt, in Blüten und Früchten zur Anlockung von Tieren zur Bestäubung bzw. Ausbreitung mit lipophilen Carotinoiden (Carotinoide und Xanthophylle) Feinbau: globulös (Carotinoide in Plastoglobuli), tubulös, membranös, kristallös Bsp: Hagebutte, Stiefmütterchen, Mohrrübe Plastiden des Herbstlaubs, Gelbfärbung der Laubblätter im Herbst entstehen nur aus Abbau des Chlorophylls in Chloroplasten unter Verlust vieler Thylakoide keine Neusynthese von Carotinoiden, keine Zellteilung in Speichergeweben, ohne Pigmente, enthalten Stärkekorn/ er Form und Größe artspezifisch Bsp: Kartoffel, Hafer, Milchsaft Wolfsmilch v.a. in Speichergeweben und Epidermis vorwiegend Speicherfunktion (Öl, Proteine) umschließt lebenden Zellkörper (Protoplast) als formgebendes Exoskelett  Widerstand gegen Turgor Ausscheidungsprodukt der lebenden Zelle (Polysaccharide u. Proteine) Grundsubstanz (Matrix: Pektinstoffe, Hemicellulosen, Proteine) Gerüstsubstanz: reißfeste Fibrillen aus Cellulose mit feinen Kanälen (Plasmodesmen) Sekundärwände zusätzlich mit Lignin oder aus hydrophoben Substanzen (suberin u. Wachs) sukzessive Auflagerung (Apposition) der Wandschichten von innen nach außen: 1. Tertiärwand (eher selten) 2. Sekundärwand (Cellulose, Lignin, nicht dehnbar, 2x) 3. Mittellamelle (Pektinstoffe, auf Zellplatte bei Teilung zurückgehend, 1x) 4. Primärwand (Pektine und Cellulose, plastisch dehnbar, 2x) plastisch durch Dehnung beim Flächenwachstum der Zelle und zusätzliche Auflagerung Streutextur bei isodiametrischen Zellen (Primärwand, z.B. Parenchyme) Paralleltextur langegestreckter Zellen (Sekundärwand, z.B. Sklerenchyme)

Interzellularen

-

Osmose

-

-

Osmotische Zustandsgleichun g Plasmolyse

-

Deplasmolyse

-

in Sekundärwand oft Lignin eingelagert starr, wenig H20durchlässig Entstehung während Gewebedifferenzierung:  schizogen: durch Ablösung der Zellwände entlang der Mittellamelle (z.B. zwischen abgerundeten Parenchymzellen)  lysigen: durch Auflösung ganzer Zellen oder Zellkomplexe  rhexigen: durch Zerreißen von Gewebe infolge ungleichen Wachstums (z.B. Markhöhlen = hohe Stängel vieler Pflanzen) Funktion: Gasaustausch (über Spaltöffnungen Verbindung zur Außenluft) Diffusion von Teilchen durch selektiv permeable (Bio)Membranen, diese  für h2o gut  für gelöste Stoffe nicht /schwer durchlässig Pflanzenzellen als osmotisches System:  Plasmalemma und Tonoplast = selektiv permeable Membranen  Osmotika im Zellsaft der Vakuole (Zucker, organische Säuren, anorganische Salze)

ψ= p−π ψ = Wasserpotential (Saugkraft) einer Zelle / Gewebe π = osmotische Potential (Zellsaftkonzentration) p = Turgor(druck) = hydrostatischer Druck der Zellwand Ablösung des Protoplasten einer Zelle von der Zellwand infolge Zellschrumpfung in einem hypertonischen Mediium, charakteristisch für lebende Pflanzenzellen ψMedium < ψZelle , πMedium > πZelle Umkehrung durch Zugabe von hypotonischem Medium Gewebe

Grundlegende Definitionen

-

Gewebe

-

Organ

-

Bildungsgewebe

-

bei Differenzierungsprozessen verändern sich zwar Zellen, aber viele Organellen behalten Gestalt und Funktion bei nur Plastiden, Vakuolen und Zellwände (= den Pflanzenzellen eigene Organelle) werden stärker verändert Zellen höhere Pflanze (Farn- und Samenpflanze) unterscheiden sich: 1. morphologisch (z.B. in Zellform, Zellinhalt, Zellwandbeschaffenheit) 2. physiologisch-funktionell (Arbeitsteilung)  Struktur und Funktion nicht trennen ca. 80 unterschiedliche Zelltypen Verband aus gleich gestalteten Zellen (Einfaches Gewebe) oder aus verschiedene Zellen, die in engem funktionellen Zusammenhang stehen ( Gewebesystem) Teil einer Pflanze, der morphologisch und/oder funktionell abgrenzbar ist Grundorgane der Kormophyten (Farn - und Samenpflanzen):  Sprossachse  Wurzel  Blatt Produktion von Körperzellen, durchlaufen ständig Zellzyklus

(Meristeme) Dauergewebe

Kennzeichen Meristeme

Einteilung Meristeme

Kennzeichen apikale (Primär-)Meristeme

Flankenmeristem

Kennzeichen Lateraler Meristeme (Cambien)

(Mitose)  Streckungswachstum, Ausdifferenzierung Dauergewebe - teilungsinaktiv - auf bestimmte Leistungen spezialisiert 1. Grundgewebe (Parenchyme) 2. Abschlussgewebe 3. Festigungsgewebe 4. Leitgewebesysteme 5. Ausscheidungsgewebe (Drüsenzellen- und gewebe) - nur in bestimmten, eng umgrenzten Regionen der Pflanze - regelmäßiger Zellanordnung/ Wachstumsmuster - kleine Zellen - dünne, flexible Zellwände (Pektinstoffe, wenig Cellulose) - großer Zellkern im Verhältnis zum Lumen, reich an Ribosomen - keine Zentralvakuole und klein - keine Reservestoffe - Proplastiden - keine Interzellularen - Besitz von Initialen (Stammzellen): inaequale (ungleiche) Teilung, eine Zelle bleibt Initiale, die andere entwickelt sich zur Dauerzelle - nach Lage: 1. apikale Meristeme (Scheitelmeristeme)  Spitzenmeristeme von Spross und Wurzel 2. laterale Meristeme (Seitenmeristeme)  Cambium und Phellogen (Korkcambium), bilden seitlichen Mantel um Sprossachse - nach Herkunft: 1. primäre Meristeme  meristematischer Zustand von Embryo an ununterbrochen 2. sekundäre Meristeme  durch Re-Embryonalisierung von Dauerzellen - an Spross- und Wurzelspitzen - meist kegelförmig (Vegetationskegel) Ausnahme: Scheitelgruben Palme - Zellen isodiametrisch - Farnpflanzen: teilungsaktive, große Scheitelzelle + Abkömmlinge - Samenpflanzen: zentral gelegene Initialenkomplexe mit nur mäßig hoher Teilungsaktivität (ruhende Zentren) + stärker teilungsaktive Abkömmlinge - Dermatogen: Epidermis, Blattprimordien - Blattprimordien: Blätter - Merkmeristem: Mark - Procambiumstränge: Leitbündel, z.T. Cambium - Rindenmeristem: Rinde Darunter histogenetische Zone (Streckungszone der Sprossachse) - Zellen mit größeren Ausmaßen als Apikalmeristeme - starke Vakuolisierung (große Zentralvakuole)  Sonderform der Zellteilung - Zellen prosenchymatisch - teilweise primäre Meristeme: Cambium z.T. direkt aus Procambium hervorgehend

Kennzeichen Dauergewebe

-

-

Kennzeichen Parenchyme

-

Einteilung Parenchyme

-

-

-

Speicherparenchym

-

Hydrenchym

-

Aerenchym

-

Assimilationsparenchym

-

teilweise sekundäre Meristeme: interfasciculäres Cambium und Korkcambrium durch R-Embryonalisierung von Dauerzellen vorherrschend im Pflanzenkörper ausdifferenzierte Zellen nicht mehr wachstumsfähig, oft abgestorben (Anteil lebender Zellen z.B. in Baumstämmen minimal) durch Streckungswachstum ( Vakuole) deutlich größer als meristematische Zellen dabei Abrundungstendenz (Dehnung der Zellwände durch Turgordruck!)  gasgefüllte Interzellularen bzw.-system durch Ablösung entlang der Mittellamelle (schizogen) dicke, nicht mehr dehnbare (aber biegsame) Zellwände Cellulose, Lignin, Kork lebende Zellen mit großer Zentralvakuole mit dünnem Cytoplasma-Wandbelag, tote oft ohne Inhalt) am wenigsten spezialisierte Gewebe des Pflanzenkörpers; Grundmasse nach Abzug des spezialisierten Gewebes bei krautigen Pflanzen Hauptmasse des Vegetationskörpers (Turgorverlust durch Wassermangel  Welken) isodiametrische Zellen Zellwände dünn, unverholzt unterschiedliche Funktionen nach Funktion:  Speicherparenchym  Hydrenchym  Aerenchym  Chlorenchym (Assimilationsparenchym) nach Gestalt der Zellen:  Sternparenchym  Palisadenparenchym  Schwammparenchym nach Lage:  Rindenparenchym  Xylem-/Phloemparenchym  Markparenchym Speicherung organischer Reservestoffe dominiert in fleischigen Speicherorganen wie Rüben, Knollen, Zwiebeln, sowie im Nährgewebe von Samen im Mark- und Rindenparenchym Speicherstoffe: Stärke, Proteinkristalle, fette Öle wasserspeicherndes Parenchym von Pflanzen trockener Standorte extrem vergrößerte Zellen Speicherung in Vakuolen oft Volumenvergrößerung der Organe: Sukkulenz Durchlüftungsgewebe mit massiv entwickeltem InterzellularSystem Sumpf- und Wasserpflanzen (Gasaustausch der untergetauchten Organe) auf Photosynthese spezialisiert reich an Chloroplasten Mesophyll des Blattes (Palisaden- und Schwammparenchym)

Turgor

-

-

Festigungsgewebe

-

Einteilung Festigungsgewebe

Kollenchym

-

Sklerenchym

-

Transport gelöster Stoffe auf zellulärer und mikroskopischer Ebene Leitgewebesysteme höherer Pflanzen

Phloem

-

dadurch erhalten Landpflanzen ihre Festigkeit (ausreichend für kleine krautige Pflanzen und zarte Organe größere Pflanzen (Blätter, Blüten, fleischige Früchte) hydrostatischer Innendruck einer lebenden Zelle  Zelle wird gespannt  Wasseraufnahme, solange das osmotische Potential in Vakuole höher ist als in Umgebung der Zelle besondere Gewebe mit verstärkten, reißfesten und z.T. starren Zellwänden notwendig bei Pflanzen trockener Standorte und größeren ausdauernden Gewächsen 1. Kollenchym a) Ecken= Kantenkollenchym: Zellkanten verdickt b) Plattenkollenchym: tangentiale Wände verdickt 2. Sklerenchym a) Steinzellen (Sklereiden): Zellen + - isodiametrisch, verzweigte Tüpfel  Walnussschale b) Sklerenchymfasern: Zellen prosenchymatisch, einfache Tüpfel  Flachs, Hanf, Jute, Sisal Protoplast lebend abschnittsweise verdickte Zellwand (Primärwand, Cellulose (Streutextur), Pektin) biegsam, nur mäßige Festigkeit Differenzierung z.T. reversibel (Korkcambium) wachsende krautige Pflanzenteile, nur in der Peripherie des Sprosses Protoplast tot gesamte Zellwand verdickt bis auf Tüpfel Sekundärwand (Cellulose (Paralleltextur), mit Lignineinlagerung (Verholzt)) Druck- und zugfest starr oder biegsam irreversibel ältere Pflanzenteile, + - gesamter Sprossquerschnitt, Nüsse, Steinfrüchte (Birne) Diffusion Plasmaströmung

Phloem (Siebteil)  Transport von Assimilaten (Zucker) u.a. organischen Verbindungen, durch aktiven Transport - Xylem (Holzteil)  Transport von Wasser und anorganischen Nährionen von Wurzeln zu Orten der Transpiration (v.a. Blätter), durch Transpirationssog Phloem und Xylem in Leitbündeln vereinigt (z.B. Blattnerven) - Zellen mit lebenden Protoplast, Zellwände unverholzt 1. Siebzellen:  langgestreckte, englumige Zellen mit spitzen Enden aneinandergereiht  Wände dort mit Siebporen (vergrößerte Plasmodesmen)  gruppenweise zu Siebfeldern vereinigt

Xylem

Xylem: Zelltypen im Holz von Bäumen

Leitbündeltypen

Abschlussgewebe

 ohne Zellkern und Tonoplast (keine Vakuole)  evolutiv ursprünglich (Farne, Gymnospermen), wenig effizient 2. Siebröhrenglieder:  langgestreckte, weitlumige Zellen mit siebartig durchbrochenen Querwänden, teilweise eine einzige Siebplatte mit großen Poren  ohne Zellkern und Tonoplast (keine Vakuole)  dazu kernhaltige Geleitzellen  mit Siebröhrengliedern durch zahlreiche Plasmodesmen verbunden  Steuerung, Be- und Entladung Siebröhrenglieder  evolutiv hochentwickelt (Angiospermen), sehr effizient - Zellen ohne Protoplast (abgestorben), Zellwände verholzt (Transpirationssog) 1. Tracheiden:  langgestreckte, englumige Einzelzellen, mit spitzen Enden ineinandergreifend  Wände dort reich getüpfelt (Hoftüpfel)  Leitungs- und Festigungsfunktion  evolutiv ursprünglich (bei Farnen und Gymnospermen), wenig effizient (hoher Strömungswiderstand) 2. Tracheenglieder:  rel. kurze, weitlumige Zellen, Querwände durchbrochen oder aufgelöst ( Röhren)  v.a. Leitungsfunktion zusätzlich Tracheiden und Holzfasern  evolutiv hochentwickelt (Angiospermen), sehr effizient (niedriger Strömungswiderstand)  Kiefer, Weide  Netzgefäß, Schraubengefäß Luftblasentwicklung - Holzfaser (Sklerenchym) - Fasertracheide - Hoftüpfel-Tracheide - Schrauben-Tracheide - Leiter-Trachee - Tüpfel-Trachee mit aufgelösten Querwänden 1. Kollaterale Leitbündel: Phloem in den Achsen außen, Xylem innen (häufigster Typ, Sprosse von Gymnospermen Angiospermen  offen kollateral: mit Cambium zwischen Xylem und Phloem (Gymnospermen, dikotyle Angiospermen)  geschlossen kollateral: ohne Kambium (monokotyle Angiospermen) 2. bikollaterale Leitbündel: 2 Phloemteile (manche Angiospermen) 3. radiäre Leitbündel: Zentralzylinder der Wurzel, Innenxylem mit mehreren Xylempolen nach außen - allg. Merkmal: lückenloses Aneinanderschließen der Zellen  Interzellularen fehlen 1. äußeres Abschlussgewebe a) primäre Abschlussgewebe (einschichtig):  Epidermis mit Cuticula (Spross), oft mit Spaltöffnungen u.

Endodermis

Caspary-Streifen

Cuticula

Splatöffnungen (Stomata)

Pflanzenhaare (Trichome)

Haaren  Rhizodermis (Wurzel), mit Wurzelhaaren, aber ohne Cuticula b) sekundäres Abschlussgewebe (mehrschichtig):  Kork (Phellem), ersetzt Epidermis bzw. Rhizodermis nach Dickenwachstum von Spross bzw. Wurzel  reißen auf! 2. Inneres Abschlussgewebe:  Endodermis, grenzt als einschichtige Gewebescheide Leitgewebe von Grundgewebe ab - inneres Abschlussgewebe - grenzt als einschichtige Gewebescheide einen Bereich der Pflanze (v.a. Zentralzylinder der Wurzel) durch Einlagerungen in den Radialwänden (Caspary-Streifen) vom umgebenden RindenParenchym ab - frei von Plasmodesmen und Interzellularen - streifenförmige Zone in Radialwänden der Endodermiszellen, die durch Lignifizierung (und korkartige Einlagerung?) Transport im Apoplast (Zellwände + Interzellularen) unterbricht und deren Eintritt in Symplast erzwingt - Epidermiszellen kontinuierlich überziehende lipophile Schicht aus Cutin (polymere Verbindung aus Fettsäuren und deren Derivaten, als Matrix für eingelagerte Wachse) und Wachsen (stäbchenförmige Wachskristalle) - Sekretion von Cutinmonomeren und Wachs durch Epidermiszellen - kennzeichnend für Landpflanzen (Verdunstungsschutz! mechanischer Schutz), besonders an Trockenstandorten sehr dick - Verminderung Benetzbarkeit durch Wasser ( Reinigung z.B. von Pilzsporen durch Regen)  Cuticularfältelung  Papillenbildung  Epicuticulares Wachs ( blaugrauer Reif) - gehäuft an Unterseite von Laubblättern, aber auch an Sprossachsen und Blütenblättern, nie an Wurzeln - Regulatoren des Gasstoffwechsels (v.a. Transpiration) - 2 chloroplastenhaltige Schliesßzellen an Enden fest verbunden, dazwischen schizogener Spalt (Porus) - zusätzlich oft mit 2-4 Nebenzellen - Spaltöffnungen + Nebenzellen = Spaltenapparat, dieser aus Meristemoid hervorgegangen - unterschiedliche Formen und Öffnungsmechanismen - Anhangsgebilde der Epidermis (Rhizodermis), die durch Auswachsen einer einzelnen Epidermiszelle (Rhizodermiszelle) entstehen - einzellig oder mehrzellig, tot ( Verdunstungsschutz) oder lebend  Wurzelhaare (Rhizodermis): einzellig, Stoffaufnahme  Frucht- und Samenhaare: Windausbreitung (Baumwolle)  Klimmhaare: festhalten windender, klimmender Sprosse  Borstenhaare: verkieselte, harte Zellwände (Fraßschutz)  Brennhaare (Brennessel): Abwehr

Emergenzen

-

Kork (Phellem)

-

-

-

Periderm (Gewebekomplex)

-

Drüsenzellen

-

Absonderungszellen

-

Kormophyten

-

Kormophyt (Sprosspflanze)

-

Thallophyt

-

 Fühlhaare (Venusfliegenfalle): Reizaufnahme  Drüsenhaare: vergrößerte Endzelle oder mehrzelliges Köpfchen mehrzellschichtige Auswüchse der Epidermis, an deren Ausbildung auch subepidermale Schichten beteiligt sind (Drüsenzotten, Rosenstacheln) braungefärbtes, luftgefülltes, interzellularenfreies sekundärres Abschlussgewebe, das Epidermis bzw. Rhizodermis nach Dickenwachstum von Sprossachse bzw. Wurzel ersetzt Verkorkung der Zellwände: Auflagerung einer wasserundurchlässigen Suberinschicht und Einlagerung von Gerbstoffen (Färbung!)  Absterben der Zellen oft mit Lenticellen (Korkporen): makroskopisch sichtbare, warzenartige Durchbrechungen Korkgewebe, von lockerem, interzellularenreichem Gewebe erfüllt  Gasaustausch  Holunder, Kartoffel (Sprossknolle) Phellem (außen) Phellogen = Korkcambium (meist aus subepidermalen Schicht hervorgehend Phelloderm (innen) bilden im Cytoplasma Stoffe, die nach außen abgegeben werden Vakuole klein meist einzeln, selten zu Geweben zusammengeschlossen  Speicherung in Sekretbehältern, Harzgängen oder Milchröhren  Abgabe an Umwelt (Duftstoffe, Nektar) bilden im Cytoplasma Stoffe, die in (große) Vakuole abgegeben werden (intrazelluläre Sekretion/Exkretion) 1. Sekrete: für Erzeuger nützliche Abscheidungen a) Schutzfunktion: Gifte, Gerbstoffe, Wundverschluss b) ...