Zusammenfassung Praktikum Botanik PDF

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Sommersemester 2019...

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ZUSAMMENFASSUNG BOTANIK PRAKTIKUM

1. KURSTAG

EINFÜHRUNG Aufbau Cyanobakterium

Bedeutung der Cyanobakterien: -

Evolution auf der Erde möglich

-

erste photosynthetisch aktive Organismen → Sauerstoff auf der Erde und somit höheres Leben auf der Erde möglich

-

Endosymbiontentheorie

-

1. autotrophe Organismen

Merkmale einer Pflanzenzelle -

Zellwand: Form, Festigkeit

-

Zellmembran: verhindert unkontrollierten Ein.- und Ausstrom, Aufrechterhaltung des inneren Zellgleichgewichtes

-

Cytoplasma: beinhaltet Zellorganellen

-

Zellkern: Erbgut, DNA- Replikation, Translation

-

Mitochondrien: Bereitstellung von energiereichen Molekülen

-

Stärkekörner

-

Chloroplasten: Fotosynthese

-

Mittellamelle

-

Tüpfel

-

Dictyosomen

-

Ribosomen: Translation

-

glattes ER: Calciumspeicher

-

raues ER: Translation

-

Tonoplast

-

Peroxisomen: Entgiftung der Zellen

-

Vakuole: Speichermedium

-

Golgi- Apparat: Synthese von Proteinen, Verpacken, Transport zum Bestimmungsort

-

Plasmodesmen: Verbindung von Zellen, interzellulärer Stoffaustausch über Cytosol

-

Vesikel: Transportfunktion, Verpacken von Molekülen

-

Cytoskelettfilamente: interne Stütz- und Stabilisierungsfunktion

Photosynthese in der Evolution -

Voraussetzung: Pflanzen mit Chlorophyll

-

Pflanzen bilden Grundlage für die Welt → Ernährung

-

natürliche Erzeugung energiereicher Stoffe aus energiearmen Stoffen

-

Sauerstofflieferant

-

Glucoseentstehung

-

enorm wichtig für die Lebewesen → 3-mal unabhängig voneinander entstanden

-

nur durch Pflanzen Kohlenstoffkreislauf möglich →Pflanzen sind die Produzenten

Organismen des 1. Kurses Cyanobaktera (photoautotrophe Prokaryota): -

Zellkern fehlt

-

DNA als Kernäquivalent frei m Cytoplasma

-

fehlende Organellen ➢

Einstülpungen der Cytoplasmamembran schaffen Reaktionsräume wie z.B. Chromatoplasma (wird von Thylakoidmembran gebildet)

➢

in Thylakoidmembran befindet sich Chlrophyll a → Bereich erscheint grün im Mikroskop

-

im Photosyntheseapparat Chromoproteine (Gruppe Phycobiline) → charakteristische Blaufärbung der Cyanobakterien

-

70 S Ribosomen

-

Zellwand: Murein (auf das Pektin, Hemicellulose und Cellulose aufgelagert wird) ➢

-

Verschleimung zur Gallertscheide → halten Tochterzellen in Zellfäden zusammen

betreiben oxygene Photosynthese

Anabaena sp.: -

fadenförmiges Cyanobakterium mit Heterocyste (Evolutionsfortschritt, Zelldifferenzierung)

-

Enzymkomplex: Nitrogenase fixiert Stickstoff zum Ammonium-Ion

-

diffusionshemmende Struktur der Zellwand

-

Chromatoplasma

-

Plasmabrücken

Rhoeo sp. (photoautotrophe Eukaryota): -

feste, starre, verdickte Zellwand (Sekundärwand) → Inkrustierung: Lignin → Protoplast stirbt ab

-

Bildung einer Zentralvakuole → durch Biomembran abgegrenzt

-

Plastiden: Leukoplasten

Morphologische Besonderheit einer Heterocyste -

heller als andere Zellen im Organismus

-

stark verdickte Zellwände

-

Bindung des Luftstickstoffes

-

Versorgung der Zellketten

-

als Dauerzelle möglich

ökologische Relevanz der Färbung des Zellsafts der Vakuole (z.B. bei Rhoeo sp.) -

Blattunterseite rot gefärbt durch Anthocyane (besonders stabil, dienen als Nahrungmittelfarbstoff)

-

kurzwelliges Licht (UV) der Sonne wird absorbiert und Strahlungsenergie wird als Wärme an Pflanze abgegeben ➢

Verhinderung von Schäden in Zelle (Schutz der Proteine) und DNA)

-

Anlocken von Insekten → Vermehrung der Pflanze

-

Bindung freier Radikale im Pflanzensaft

Vergleich: Eucyte und Procyte Eucyte

Procyte

Kernmembran

vorhanden

fehlend

Energiegewinnung

Mitochondrien, Plastiden

Plasmamembran

genetische Information

Chromosomen

DNA - Molekül

Ribosomen

80 S Ribosomen

70 S Ribosomen

Zellteilung

Mitose

Replikation + Ausbildung eines Septums

Zellorganellen

alle, die in einer Pflanzenzelle zu finden sind

nur Ribosomen

Zellgröße

10-100 µm

1-5 µm

Cytoskelett

vorhanden

fehlt

Gemeinsamkeiten

-

Zellwand, Zellmembran, Cytoplasma

-

Zellteilung

-

DANN

-

Bewegung durch Geißeln

-

Ribosomen

Plastidenentwicklung

Typ

Pigment

Funktion

Vorkommen

Proplastid

farblos

Vorstufe

Meristemen, Wurzel

Chloroplast

Chlorophyll a, b

Photosynthese

alle eukaryotischen Pflanzen

Tieranlockung, Färbung der Blüte

Blüten

Carotinoide Chromoplast

Carotinoide

Gerontoplast

Carotinoide

Leukoplast

farblos

Herbstlaub Speicherform von Proteinen und Lipiden

Epidermiszelle von Rhoeo

Amyoplast

Speicherform von Stärke

Markparenchym

Etioplast

unreifer Chloroplast

Elaioplast

kein Chlorophyll

ölhaltig

Rhodoplast

Chlorophyll a, b, d +

Photosynthese

Rotalgen

Photosynthese

Braunalgen

Carotinoide Phaeoplast

Chlorophyll a, c + Carotinoide

2. KURSTAG

ORGANISATIONSSTUF EN PHOTOAUTOTROPHER PRO- UND EUKARYOTEN Endosymbiontentheorie -

Präeucyt bildet Endomembranensystem aus

-

Ureucyt entsteht durch Phagocytose

-

Ureukaryot nimmt Eubakterium durch Phagocytose auf → Mitochondrium entsteht

-

Aufnahme eines photosynthetischen Cyanobakteriums →Plastiden (Chloroplasten) entstehen

-

DNA vom Cyanobakterium bleibt erhalten, doppelte Membran der Chloroplasten und Mitochondrien

Bedeutung der Photosynthese -

Sauerstoffproduktion

-

bildet Nahrungsgrundlage für jedes tierisches Leben

-

Glukosebildung

Morphologische Merkmale der Organisationsstufen Proto- und Thallophyta Protophyta -

einzellige Algen und Pilzen

-

einfachste Organisationsstufe pflanzlichen Lebens

-

lockere Zellverbände

-

gesamter Organismus aus einer Zelle

-

phototroph lebende Einzeller

Tallophyta (Lagerpflanzen) -

noch keine wirkliche Gliederung (Phylloid= blattähnlich, Cauloid= stielähnlich, Rhizoid= wurzelähnlich)

-

vielzellige Organismen mit Arbeitsteilung

-

Thallus = stationärer, mehrzelliger Vegetationskörper ➢

aufgebaut aus Zellgeflechten oder -geweben → KEINE Ausbildung von Organen: Wurzel, Spross, Blatt

-

nur eukaryotische Formen

-

Zelldifferenzierung

-

Einzelzellen durch Plasmodesmenbrücken verbunden

-

mehrzellige Algen, Flechten, Pilzen, Moose → leben flach am Boden (kein Festigungsgewebe)

Fadenthallus (trichale Organisationsform) -

einfachste Organisationsform der Thallophyten: eindimensional, unpolar

-

ausgehend von einer einzelnen, einkernigen Zelle (Protophyta) → durch Zellteilungen entsteht Fadenthallus

-

Zellen weisen noch keine Differenzierungen auf, teilungsfähig

-

Wachstum interkalar

-

echte Zellfäden

-

trichale Organisationsform + polarer Fadenthallus = Differenzierung bereits erkennbar ➢

-

z.B. Rhizoidzelllen → teilungsaktive Scheitelzellen

z.B. Grünalgen 2 (Spirogyra sp.)

Siphonale Organisationsform -

polyenergide Zelle ohne trennende Membran oder Zellwand, schlauchförmiger Coenoblast

Siphonocladale Organisationsform -

Unterteilung eines Coenoblasten durch Querwände

Gewebethallus (heterotrichale Organisationsform) -

echtes Gewebe (Gewebe = Zellen mit gleicher Funktion), Zellen gehen durch Teilung hervor + Zell-Zell-Verbindungen; z.B.Grünalge 1 (Ulva lactuca) und Braunalge (Dicyota dichotoma)

-

unechtes Gewebe (Plektenchym) ➢

entsteht sekundär durch Aneinanderlagerung einzelner Zellfäden; z.B. Rotalgen (Delesseria sp.)

Chlorobionta -

Begeißelung: meist zweigeißelig, isokont, aber auch 4-geißelig Geißeln glatt oder höchstens mit sehr feinen Haaren oder Schuppen

-

Plastiden doppelte Hülle, ohne ER-Falte, Thylakoide gestapelt und mit Grana

-

Chlorophyll a und b

-

Pyrenoid im Plastid (Pyrenoid= „Stärkebildungsherd“; parakristalline Rubisco; Anreicherung von CO2; bei Grünalgen werden Stärkekörner am Rand der Pyrenoide gebildet)

-

Augenfleck, wenn vorhanden, im Plastid

-

Reservestoff: Stärke

-

Wand oft (! aber nicht immer) Zellulose

Abteilung Chlorophytina -

Zelle: eukaryotisch, Chloroplasten, monadal, coccal, Begeißelung

-

FS- Pigmente: Chlorophyll a und b, Sekundärcarotinoide

-

Reservestoff: Stärke

-

Zellwand: Cellulose und Hemicellulose

-

Verbreitung: aquatisch, terrestrisch, Symbiose

-

Fortpflanzung: Zellteilung, Haplont, Gameten

-

Besonderheiten: kein Leitgewebe, keine Behälterbildung, Phycoplastenbildung

-

Vertreter: Volvox, Spirogyra, Clamydomonas

-

Kolonien, Aggregationsverbände, Individuen

-

natürliche Gruppe

-

Unterschied zur Abteilung Sreptophyta ➢

Streptophyta haben keine Geißeln oder unilateral inserierte Geißeln

➢

Phragmoplast bei Zellteilung

eukaryotische Algen -

ein- bis vielzellig, verschieden gefärbt, primär autotroph, überwiegend im Wasser

-

Organisationsstufe: von amöboid bis Gewebethallus

-

Chloroplasten mit Photosynthesepigmenten und akzessorischen Farbstoffen

-

auftreten charakteristischer Kohlenhydrate

-

Vermehrung: a/sexuell

Organisationsformen Protophyta – Eukaryoten Definition: Gruppe von Lebewesen, die sich durch gemeinsame morphologische Merkmale und oft auch gemeinsame Lebensweise auszeichnet Morphologische Formen von Protophyta -

amöboid: unbegeißelt, ohne Zellwand

-

coccal: in vegetativer Form unbegeißelt, z.B. Chlorella sp.

-

monadal: stets begeißelt, z.B. Chlamydomonas sp., Volvox sp.

-

capsal: Geißeln zum Teil reduziert, keine aktive Bewegungsfähigkeit

Formen von Zellverbänden -

-

-

Zellkolonie ➢

regelmäßig gebaute, wenig- bis vielzellige Struktur, welche von Mutterzelle abstammt

➢

Zellen bleiben in steter Verbindung → teilweise Differenzierung

Aggregationsverband ➢

aktive bzw. passive Zusammenlagerung von ursprünglich unabhängigen Zellen

➢

einzelne Zellen bleiben totipotent

Coenobium ➢

Tochterindividuen durch gemeinsame Gallerthülle bzw. Mutterzellwand vorübergehend zusammengelagert

Gliederung der Pflanzenwelt 1. Prokaryoten 2. Eukaryoten 3. Einzeller 4. Mehrzeller

3. KURSTAG

DIE ENTWICKLUNG DER PFLANZE Algen Grünalgen (Chlorobionta)

Rotalgen (Rhodobionta)

Braunalgen (Heterokontobionta)

Chlorophyll a,b

Chlorophyll a,b,d

Chlorophyll a,c

Carotine

Carotine

Carotine

Xanthophylle: Chloroplast

Phycoerythrin, Phycocyanin: Rhodoplast

Xanthophyll: Phaeoplast

Zellwand

Cellulose, Pektin

Cellulose, Schleim

Cellulose, Alginate

Reservestoff

Stärke

Florideenstärke

Chrysolaminarin

Geißeln

Ja

Nein

Sporen/Gameten: ja

Organisationsstufe

Cccal, Coenobium, Zellkolonie

Thallus, trichal

Trichal, Scheingewebe, Thallusgewebe

Vertreter

Volvox, Ulva

Cyanidium

Laminaria

Lebensraum

Süßwasser

Meerwasser

Gezeitenzone, Meerwasser

Ökologie und wirtschaftliche Nutzung

Primärproduzenten, Selbstreinigung

Nahrungsmittel (Noriblätter)

Bindemittel, Gemüse, Iod-Soda-Gewinnung

Fotosynthesepigment

Merkmale von Flechten -

Symbiose: Pilze und Algen

-

Algen tragen durch Photosynthese zur Ernährung des Pilzes bei ↔ Pilz versorgt Alge mit Nährionen

-

Algenzellen selten gleichmäßig verteilt

-

Pilzhyphen bildet Rinde aus

-

Algen liegen locker im Mark

-

Thallusgestalt vom Pilz bestimmend

-

morphologische Organisationsstufe: thallöse Organismen

Systematik der Embryophyta Embryophyta

Moose:

Gefäßpflanzen

- Laubmoos - Lebermoos - Hornmoos

Farne

Samenpflanzen Bedecktsamer - einkeimblättrig - zweikeimblättrig

Nacktsamer - Palmfarne - Gingko - Koniferen - Gnetalen

Moose -

feuchte Standorte, Landbiotope

-

kleiner Habitus

-

ganzjährig grün

-

verschiedene Mechanismen zur Wasserspeicherung

-

Wasserhaushalt in der Natur

-

Zwischenglied der Thallophyten und Kormophyten

-

unvollkommene Stoffleitung

-

keine Wurzeln

-

unselbstständiger Sporophyt

-

Spaltöffnungen

-

echtes Gewebe mit Scheitelzellen und Meristemen

-

Entwicklungszyklus: (Gametophyt dominierend, n, Sporophyt von Entwicklung und Ernährung von Gametophyten, Gameten zur geschlechtlichen Fortpflanzung (Durchmischung des Genpools, wenig Nachkommen) ➢

Sporophyt besitzt Sporenkapsel und gibt Spore ab

➢

aus der Spore entwickelt sich ein Protonema (Vorstufe des Gametophyten)

➢

Gametophyt entwickelt Archegonium, dass über Wasser vom Spermatozoid befruchtet wird → es entsteht Embryo in der Sporenkapsel

Lebermoos: -

Speichergewebe mit Ölpigmenten

-

Gewebethallus mit Atemhöhlen (Gasaustausch nicht regulierbar)

-

Feuchtigkeitsaufnahme über Oberfläche

-

Brutbecher

-

Bildung von Gametenstängel

Laubmoos: -

Blättchen, Stämmchen, Rhizoid

-

Sporenbildung, Spore aus Kapsel freigesetzt

-

Sporogon: Kapsel, Teil des Sporophyten

Farne -

Gliederung: Wurzel, Blatt, Spross

-

Sporophyt ist dominant

-

besitzen Leitbündel mit Lignin

-

Befruchtung an Wasser gebunden und an begeißelte Spermatozoiden

-

junger Sporophyt zunächst vom Gametophyt en ernährt, aber bald unabhängig

-

Wachstum durch Scheitelzellen

-

Entwicklungszyklus: (Sporophyt dominierend, 2n, bildet Sporen zur ungeschlechtlichen Vermehrung (viele Nachkommen)) ➢

Gamtetophyt ist das Prothallium > klein und vom Pilz abhängig

➢

am Thallus verteilt entstehen Archegonien und Antheridien

➢

Spermatozoiden schwimmen im Wasserfilm zu den Archegonien und es kommt zur Befruchtung → Sporophyt wächst heran

➢

an Blattunterseite befinden sich die Sori, aus dem eine Spore abgegeben wird und ein Prothallium entsteht

Gametangien = Gametenbehälter Moose

Farne

Samenpflanzen

Pilze

weiblich

Archegonium

Archegonium

Oogon

Ascogon

männlich

Antheridien

Antheridien

Spermatogon

Ascomyceten

Gametophyt

dominant

unabhängig

abhängig

Sporophyt

Abhängig

dominant

dominant

Kormophyta -

Kormos= Stamm, Phyta= Gewächs

-

Sprosspflanze → höhere Pflanze

-

gegliedert: Wurzel, Blatt, Spross

-

umfasst Farne und Samenpflanzen

-

hoch differenzierte Gewebekomplexe: Festigungsgewebe (Steifigkeit), Abschlussgewebe (Regulierung des Wasserhaushaltes)

Voraussetzungen für den Landgang der Pflanzen - Symbiose mit Pilzen: Mikroorganismen lösen Mineralien aus Boden, sodass Pflanzen diese aufnehmen können → Mikroorganismen erhalten im Gegenzug Photosyntheseprodukte (Zucker) - (Weiter-)Entwicklung von speziellen Organen, mit denen Pflanzen Wasser und Nährstoffe aufnehmen und transportieren können: ➢ Epidermis (Wasserregulierung) ➢ Rhizoide (Befestigung an Land) ➢ Wurzeln (Nährstoffaufnahme)

➢ Leitgewebe (Wasseraufnahme und Weiterleitung) ➢ Leitbündel (Leitungs- und Stützelement) ➢ Spaltöffnungen in Blättern (Gasaustausch) ➢ Festigungsgewebe (Stabilität) ➢ Cuticula (Verdunstungsschutz) Fortpflanzung: ➢ geschützte Embryonen ➢ Samenbildung

-

Phycoplast vs.Phragmoplast Phycoplast

Phragmoplast

Mikrotubuli lagern sich parallel zur Zellplatte

Mikrotubuli lagern sich quer zur Zellplatte → bei höheren Pflanzen

Zellplatte mit Tüpfel

4. KURSTAG

MERKMALE AUSDIFFERENZIER...