Nennen Sie 2 grundlegende entwicklungsbiologische Unterschiede zwischen Pflanzen und Tieren! Erläutern Sie diese Unterschiede jeweils kurz mit Bezug auf die Lebensweise von Pflanzen! (6P)
Plastizität: Pflanzen werden stärker von veränderten Umweltbedingungen in ihrer Entwicklung beeinflusst
Ständiges Wachstum: selbst ein Jahrtausende Jahre alter Baum wächst noch um Nährstoffe zu erschließen
Totipotenz: aus undifferenzierten Wundgewebe kann sich Pflanze regenerieren (z.B. nach Fraß)
Nennen Sie drei keimungsauslösende Umweltfaktoren und erklären Sie, welche relevanten Informationen diese Faktoren einem Samen jeweils liefern! (9P)
Rauch: Konkurrenz, Feuer
Licht: Konkurrenz (Vegetationslücke), Bodentiefe
Temperatur (Amplitude): Bodentiefe, Vegetationslücke
Was haben die Perzeptionsmechanismen für Auxin, Jasmonat und Gibberellin mechanistisch gemeinsam? Nennen Sie für eines der Phytohormone die an der Signalwahrnehmung beteiligten Proteine! (9P)
Fungieren nach ähnlichen Prinzipien:
Alle werden durch die konstitutive Synthese von negativen Regulatoren inhibiert, welche durch Ubiquitin/E3-Ligase-Komplex abgebaut werden um Signaltransduktion in Gang zu setzen
Was ist Phytochrom? Beschreiben Sie mit einer schematischen Skizze den Aufbau von Phytochrom! Welche Funktionen haben die verschiedenen Domänen des Proteins? (8P)
Phytochrom = Rotlichtrezeptor von Pflanzen; nimmt die Dunkel-/Rotverhältnisse vom Licht war; weist NLS-Domäne und Kinase-Domäne auf
NLS-Domäne —> Kernimportierung
Kinase-Domäne —> Signaltransduktion —> Überträgt Phosphatgruppen
Sensor-Domäne —> Signalperzeption
Wofür stehen die Zahlen? (12P)
Befruchtung
Dormanz / Samenruhe
Kugelstadium
Herzstadium
Tropedostadium
Zellstreckung
Dehydratisierung
Cytokinese (CK)
Auxin (AUX)
Brassinosteroide (BR)
Gibberellin (GA)
Abscissinsäure (ABA)
Warum ist eine die Affinität für Ethylen vermindernde Mutation im Ethylen-Rezeptor ETR1 dominant und nicht rezessiv? (6P)
Die Affinität für Ethylen vermindernde Mutation im Ethylen-Rezeptor ETR1 ist dominant, da bereits eine einzelne mutierte Kopie des Gens ausreicht, um die normale Rezeptorfunktion stark zu beeinträchtigen. Da der Rezeptor als Homodimer vorliegt, führt eine Mutation in einem Allel direkt zu einer verminderten Ethylen-Wahrnehmung, was phänotypische Veränderungen verursacht.
Welche Reaktionen werden von der Superoxiddismutase und der Katalase katalysiert (Summengleichungen)? Beschreiben Sie zwei physiologische Situationen, in denen die Aktivitäten dieser Enzyme besonders wichtig sind. (10P)
Schutz vor reaktiven Sauerstoffspezies
Schutz des Photosyntheseapparates
Nennen Sie vier Moleküle, die Elektronen von Ferredoxin übernehmen können. Stellen Sie die Reaktionen jeweils in einen physiologischen Zusammenhang. (10P)
Für welche Stoffwechselwege, Metaboliten, Enzyme oder Organellen stehen die Zahlen? (12P)
Lipasen
Glyoxysom
Acetly-CoA
Glyoxylat-Zyklus
Mitochondrium
Citratzyklus
Phosphoenolpyruvat
Gluconeogenese
Glycerin
Welches hypothetische Geschehen ist hier dargestellt? Welche Moleküle verbergen sich hinter den grünen Buchstaben? Erläutern Sie, durch welchen regulatorischen Mechanismus der gezeigte Ablauf verhindert wird. (12P)
futile cycle = gleichzeitige Aktivität von Calvin-Zyklus & oxidativen Pentosephosphatweg
A: Ribulose-1,5-bisphosphat
B: 2x 3-Phosphoglycerat
C: 2x Triosephosphat
D: Glucose-6-Phosphat
E: CO2
Calvin-Zyklus findet am Tag und oxidativer Pentosephosphatweg in der Nacht statt. Dazu wird über das Ferredoxin-Thioredoxin-System gewährleistet, dass Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase nur in der Nacht aktiv ist. Unter Tags liegt Ferredoxin in der reduzierten Form (Disulfidbrücken werden reduziert) vor. —> Dadurch wird Thioredoxin ebenfalls reduziert. —> Dadurch wird ebenfalls das Zielprotein reduziert und hemmt die Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase. Das Enzym kann nur durch oxidiertes Ferredoxin aktiviert werden.
Was ist der Unterschied zwischen „sommerannuellen“ und „winterannuellen“ Ökotypen von Arabidopsis thaliana? Mutationen in welchen Genen können die Evolution von Sommerannuellen erklären? Was ist die Funktion dieser Gene? (10P)
Sommerannuelle Ökotypen benötigen keine Vernalisation zum Blühen, Winterannuelle schon, damit das FLC-Gen epigenetisch abgeschaltet werden kann, bevor sie blühen können
Evolution von Sommerannuellen:
Evolution aufgrund mutierten FLC-Gens oder FRI-Gen (FRI Aktivator von FLC) —> dadurch dauerhaft inaktiv —> Blühinduktion wird nicht mehr reprimiert (= unterdrückt) —> Blühinduktion
Füllen Sie die Lücken in diesem Text: (14P)
In vielen Pflanzen wird der Blühzeitpunkt u.a. durch die Tageslänge kontrolliert. Dies nennt man __________. Das Blühen von Arabidopsis thaliana z.B. wird durch _______ werdende Tage mit ausgelöst. Die Wahrnehmung der Tageslänge erfolgt im _______. Sie wird erklärt durch das Koinzidenz-Modell. Die Transkription des Regulators ____________ unterliegt einer _____________ Rhythmik. Nur wenn zum Zeitpunkt hoher _________menge noch Licht durch die Photorezeptoren _____________ und ____________ wahrgenommen wird, erfolgt die Translation. Das resultierende Protein aktiviert die Bindung von ____ dem lange gesuchten Blühhormon _________, welches dann im _______ zum _________________ transportiert wird. Dort aktiviert es zusammen mit ____ Gene der ___________________.
In vielen Pflanzen wird der Blühzeitpunkt u.a. durch die Tageslänge kontrolliert. Dies nennt man Photoperiodismus. Das Blühen von Arabiodopsis thaliana z.B. wird durch länger werdende Tage mit ausgelöst. Die Wahrnehmung der Tageslänge erfolgt im Blatt. Sie wird erklärt durch das Koinzidenz-Modell. Die Transkription des Regulators CONSTANS (CO) unterliegt einer circadianen Rhythmik. Nur wenn zum Zeitpunkt hoher Transkriptmenge noch Licht durch die Photorezeptoren Phytochrom und Cryptochrom wahrgenommen wird, erfolgt die Translation. Das resultierende Protein aktiviert die Bindung von FT dem lange gesuchten Blühhormon Florigen, welches dann im Phloemzum Sprossapikalmeristem transportiert wird. Dort aktiviert es zusammen mit FD Gene der Meristemidentitätsebene.
Wie wird Abscisinsäure (ABA) perzipiert? Wie erfolgt die Signaltransduktion? Wie wird der Schluss der Stomata ausgelöst? (12P)
==> Rezeptor PYR1, Phosphatase PP2C, SnRK-Kinase
Bei Wassermangel bewirkt ABA einen Ca(2+)-Anstieg
—> hemmt die Protonenpumpe
—> außerdem werden Cl(-)-Kanäle aktiviert —> resultierende Depolarisation öffnet auswärts gleichrichtende K(+)-Kanäle und schließt einwärts gleichrichtende K(+)-Kanäle —> Kalium strömt aus und zieht osmotisch einen Wasserstrom mit sich —> durch Wasserausstrom sinkt Turgor & Schließzellen schließen sich
Was ist das Ausgangssubstrat der Fettsäuresynthese und wie entsteht es in Pflanzen? (6P)
Ausgangssubstrat: Aceytyl-CoA
[in Plastiden]
1) aus Acetyl-CoA-Synthetase aus importiertem Acetat
2) durch oxidative Decarboxylierung von Pyruvat in plastidischer Glykolyse mit Pyruvat-Dehydrogenase
Wofür steht das Fragezeichen? Wofür steht PC-Kinase? Wie ist die PC-Kinase in CAM- und C4-Pflanzen reguliert? Warum? (10P)
? —> Malat
PC-Kinase —> Phosphoenolpyruvat-Carboxylase-Kinase
CAM-Pflanzen:
Regulation der PEP-Carboxylase über Phosphorylierung durch die PC-Kinase
Transkription des PC-Kinase-Gens in CAM-Pflanzen unterliegt einer ausgeprägten circadianen Rhythmik —> Expression der PC-Kinase nachts am stärksten (weil Endfixierung nachts stattfindet)
PEP-Carboxylase also in schwach aktiven “Tag-Form” & aktiven “Nacht-Form” vorliegend
C4-Pflanzen:
tagsüber, wenn Photosynthese aktiv, wird Aktivität der PC-Kinase erhöht, um Fixierung von CO2 zu fördern
Anstieg von PEP kann Aktivität der Kinase hemmen, während ein Mangel die Aktivität fördern kann
Kreuzen Sie bei den folgenden Aussagen an, ob sie richtig oder falsch sind! (Falsch angekreuzte Kästchen geben Minuspunkte!) (12P)
Thigmomorphogenese bezeichnet den Einfluss mechanischer Reize auf die Entwicklung.
Die Antwort von Schließzellen auf Blaulicht erfolgt zellautonom.
Die Synthese von Gibberellin kann ein Pathogenitätsfaktor sein.
Die Erniedrigung des pH-Wertes im Stroma bei laufenden Thylakoidreaktionen fördert die Aktivierung der RubisCO.
Ein hoher Triosephosphatspiegel im Cytosol inhibiert die Saccharosesynthese.
In der Nacht wird die während des Tages synthetisierte transitorische Stärke abgebaut.
Die Synthese kurzkettiger Fettsäuren erfordert die Aktivität von Thioestersen.
Jasmonat gehört zu den Carotinoiden.
Thigmomorphogenese bezeichnet den Einfluss mechanischer Reize auf die Entwicklung. —> R
Die Antwort von Schließzellen auf Blaulicht erfolgt zellautonom. —> R
Die Synthese von Gibberellin kann ein Pathogenitätsfaktor sein. —> R
Die Erniedrigung des pH-Wertes im Stroma bei laufenden Thylakoidreaktionen fördert die Aktivierung der RubisCO. —> F
Ein hoher Triosephosphatspiegel im Cytosol inhibiert die Saccharosesynthese. —> F
In der Nacht wird die während des Tages synthetisierte transitorische Stärke abgebaut. —> R
Die Synthese kurzkettiger Fettsäuren erfordert die Aktivität von Thioestersen. —> R
Jasmonat gehört zu den Carotinoiden. —> F
Erläutern Sie zwei Argumente für die Hypothese, dass das Kältegedächtnis während der Mitose an Tochterzellen weitergegeben wird! Warum darf das Kältegedächtnis meiotisch nicht stabil sein? (8P)
Vernalisierte Pflanzen blühen, auch wenn sie länger (Monate) mit Kurztag behandelt wurden und dann erst mit Langtagen
Züchtet man Ableger von vernalisierten Pflanzen, können auch diese nach Kälteeinwirkung wieder blühen
Das FLC-Gen exprimiert FLC, welches als Repressor der Blühinduktion dient. Dieses muss epigenetisch abgeschaltet werden, durch Histon-Modifikation. Dies geschieht nach längerer Kälteeinwirkung. Wäre dies meiotisch würde die Pflanze schon im Winter blühen.
Last changed2 months ago
