Buffl

Zellbio Pflanzen

CK
von Clara K.

Nach der Entstehung einer sauerstoffreichen Erdatmosphäre entwickelten sich entlang einer Hauptlinie von Bakterien gram-negative Proteobakterien, zu denen die schwefelfreien Purpurbakterien gehören und auch die alpha-Proteobakterien, aus denen durch ein endosymbiontisches Ereignis die Mitochondrien hervorgingen. (1,0 Punkte)


a) Zu welchem Zeitpunkt entwickelte sich die sauerstoffreiche, oxidierende Erdatmosphäre?

Vor ca..... Jahren.


b) Welche Hauptkomponente der Elektronentransportkette der schwefelfreien Purpurbakterien fehlt bei den Mitochondrien?


c) Welche Hauptkomponente der Elektronentransportkette der Mitochondrien fehlt bei den schwefelfreien Purpurbakterien?


d) Welches Ereignis hat sich damit auf dem Weg der Evolution von schwefelfreien Purpurbakterien zu Bakterien, wie E. coli, Rhizobakterien und den alpha-Proteobakterien, welche die Vorläufer der Mitochondrien waren, zugetragen?

a) Zu welchem Zeitpunkt entwickelte sich die sauerstoffreiche, oxidierende Erdatmosphäre?

Vor ca 2 Mrd Jahren.


b) Welche Hauptkomponente der Elektronentransportkette der schwefelfreien Purpurbakterien fehlt bei den Mitochondrien?

Photosystem


c) Welche Hauptkomponente der Elektronentransportkette der Mitochondrien fehlt bei den schwefelfreien Purpurbakterien?

Cytochromoxidase


d) Welches Ereignis hat sich damit auf dem Weg der Evolution von schwefelfreien Purpurbakterien zu Bakterien, wie E. coli, Rhizobakterien und den alpha-Proteobakterien, welche die Vorläufer der Mitochondrien waren, zugetragen?

Verlust vom Photosystem und dadurch Entstehung der Mitochondrien

Die “light-harvesting chlorophyll a/b binding proteins (LHCP)” sind integrale Membranproteine der Lichtsammelfallen der Thylakoimembran, die jedoch vom Kerngenom kodiert werden, während das D1-Protein ein plastomkodiertes, integrales Thylakoimembranprotein des Photosytem II-Komplexes ist. (1,0 Punkte)


a) Welche Eigenschaften muss der N-terminus der LHCPs haben, um die Translokation an ihren subzellulären Wirkungsort gewährleisten zu können?

……………………………………………………

b) Welche Eigenschaft muss der N-terminus des D1-Proteins aufweisen um seine korrekte subzelluläre Lokalisiserung zu gewährleisten?

……………………………………………………

c) Welches der beiden Proteine könnten Sie an membrangebundenen Polysomen finden?

……………………………………………………

d) Aus welchem Zusammenhang kennen Sie sonst noch membrangebundene Polysomen?

a) Welche Eigenschaften muss der N-terminus der LHCPs haben, um die Translokation an ihren subzellulären Wirkungsort gewährleisten zu können?

nuclear export signal (NES)

b) Welche Eigenschaft muss der N-terminus des D1-Proteins aufweisen um seine korrekte subzelluläre Lokalisiserung zu gewährleisten?

(hydrophobe?) Signalsequenz


c) Welches der beiden Proteine könnten Sie an membrangebundenen Polysomen finden?

D1-Protein


d) Aus welchem Zusammenhang kennen Sie sonst noch membrangebundene Polysomen?

Membrangebundene Polysomen befinden sich im Stroma an der äußeren Thylakoidmembran.

Proteinsynthese der Polysomen kann durch Co-Faktoren kontrolliert werden.

Sie möchten transgene Arabidopsis-Pflanzen herstellen, in denen Sie gleichzeitig das gesamte Mikrotubulizytoskelett durch eine Fusion mit einem rotfluoreszierendes Protein (mCherry) und spezifisch die wachsenden Plus-Enden der Mikrotubuli durch Fusion mit

einem grünfluoreszierendes Protein (GFP) markieren können.

a) Welche Fusions-Proteine würden Sie hierfür herstellen? Bitte Ergänzen Sie. (1 Punkt)

mCherry GFP-

……………………………………………

b) Welche Unterschiede in der Mikrotubuli-Orientierung und/oder -Dynamik könnten Sie mit dieser Mikrotubuli-Doppelmarkerlinie in Rhizodermiszellen, die gerade angefangen haben sich zu strecken, und in nahezu vollständig gestreckten Rhizodermiszellen mit Hilfe von z.B. konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie nachweisen? (2 Punkte)


Rhizodermiszellen am Anfang des Streckungswachstums:

…………………………………………

Rhizodermiszellen gegen Ende des Streckungswachstums:

……………………………………………………

a) Welche Fusions-Proteine würden Sie hierfür herstellen? Bitte Ergänzen Sie. (1 Punkt)

mCherry-TUA5 und GCP2-3xGFP


b) Welche Unterschiede in der Mikrotubuli-Orientierung und/oder -Dynamik könnten Sie mit dieser Mikrotubuli-Doppelmarkerlinie in Rhizodermiszellen, die gerade angefangen haben sich zu strecken, und in nahezu vollständig gestreckten Rhizodermiszellen mit Hilfe von z.B. konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie nachweisen? (2 Punkte)


Rhizodermiszellen am Anfang des Streckungswachstums:

transversal orientiert


Rhizodermiszellen gegen Ende des Streckungswachstums:

longitudinal orientiert

Das Phänomen der planaren Polarität, der geordneten asymmetrischen Ausrichtung von Molekülen oder Zellen in der Ebene einer Zellschicht, kann in unterschiedlichen Organismen wie der Fruchtfliege Drosophila melanogaster und der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana beobachtet werden. Allerdings unterscheiden sich die Mechanismen, die Polarität koordinieren, wesentlich zwischen Tieren und Pflanzen, während einige Komponenten, die am Ende der Signaltransduktionskaskade zur Initiierung der polaren zellulären Morphogenese beitragen, evolutionär stärker konserviert sind.

a) Benennen Sie einen pflanzenspezifischen Faktor, der einen Gradienten bildet und planare Polarität koordiniert. (0,5 Punkte)

..................

b) Benennen Sie eine Familie polar lokalisierter regulatorischer Proteine des Zytoskeletts, die sowohl bei pflanzlichen als auch tierischen Zellen zur Initiierung eines polar lokalisierten Auswuchses während der Ausbildung planarer Polarität beiträgt. (0,5 Punkte)

.....................

c) Benennen Sie ein Zytoskelettprotein, das in beiden Fällen (Tieren und Pflanzen) durch dieses regulatorische Protein organisiert wird. (0,5 Punkte)

.....................

a) Benennen Sie einen pflanzenspezifischen Faktor, der einen Gradienten bildet und planare Polarität koordiniert. (0,5 Punkte)

Auxin

b) Benennen Sie eine Familie polar lokalisierter regulatorischer Proteine des Zytoskeletts, die sowohl bei pflanzlichen als auch tierischen Zellen zur Initiierung eines polar lokalisierten Auswuchses während der Ausbildung planarer Polarität beiträgt. (0,5 Punkte)

kleine GTPasen

c) Benennen Sie ein Zytoskelettprotein, das in beiden Fällen (Tieren und Pflanzen) durch dieses regulatorische Protein organisiert wird. (0,5 Punkte)

Aktin

Beschreiben Sie jeweils für Keimlinge vom Wildtyp und von der aux1 ein2 gnomeb- Dreifachmutante von Arabidopsis thaliana die Polarität des planaren Wurzelhaarpositionierungsphänotypes der Rhizodermis (I) sowie den Auxingradienten in

der Wurzelspitze(II).BeideGenotypen exprimierenden Auxinantwortreporter

DR5::GUS. Welches Experiment wurde mit aux1 ein2 gnomeb-Keimlingen durchgeführt (III)? Was war das Ergebnis (IV)? Welche Schlussfolgerung konnte daraus gezogen werden? (V) (1,75 Punkte)

I Wildtyp Haarpositionierung..................

aux1 ein2 gnomeb-Dreifachmutante Haarpositionierung .................


II Wildtyp Auxingradient ....................................................................

aux1 ein2 gnomeb Auxingradient ......................


III Experiment ......................


IV Ergebnis..........................


V Schlussfolgerung ..........................

I Wildtyp Haarpositionierung: basal

aux1 ein2 gnomeb-Dreifachmutante Haarpositionierung:

bimodale Verteilung: basal und apikal


II Wildtyp Auxingradient: Höchste Konzentration in der Wurzelspitze, fällt dann ab -> asymmetrische Verteilung

aux1 ein2 gnomeb Auxingradient: abgeflacht, nicht asymmetrisch Verteilt da Konzentration apikal und basal gleich


III Experiment: Die Wurzelspitze wurde in Scheiben geschnitten und Scheibe für Scheibe untersucht


IV Ergebnis Wildtyp: Wurzelspitze zeigt die höchste Konzentration, Mutante zeigt eine stark reduzierte Konzentration


V Schlussfolgerung Auxingradient ist stark abgeschwächt, dennoch vorhanden

Unter planarer Polarität versteht man eine geordnete asymmetrische Ausrichtung von Molekülen oder Zellen entlang einer Achse in der Ebene einer Zellschicht. Diese kann bei ganz unterschiedlichen Organismen, wie z.B. bei der Fruchtfliege Drosophila melanogaster oder bei der Ackerschmalwand Arabidopsis thaliana, beobachtet werden. Jedoch unterscheiden sich die Mechanismen, die planare Polarität koordinieren bei Tieren und Pflanzen, während Komponenten, die am Ende der Signaltransduktionskaskade zur Ausführung der polaren zellulären Morphogenese beitragen, stärker evolutionär konserviert sind. (1,0 Punkte)

a) Welches ist der pflanzenspezifische Faktor, der einen Gradienten bildet und planare Polarität koordiniert (z.B. beim polaren Anlegen von Wurzelhaaren)?

...............................

b) Welches ist einer der zwei tierspezifischen Liganden, der einen Gradienten bildet und planare Polarität („planar cell polarity“, PCP) z.B. im Drosophila-Flügel koordiniert?

.......................................

c) Warum unterscheiden sich die Moleküle, welche planare Polarität bei Tieren und Pflanzen zwischen Zellen koordinieren?

.......................................

d) Warum hingegen sind die Zytokelettkomponenten, welche Zellpolarität lokal ausführen (wie z.B. Aktin) sowie deren direkte Regulatoren, zwischen Tieren, Pflanzen und anderen Eukaryoten stärker evolutionär konserviert?

..........................................

a) Welches ist der pflanzenspezifische Faktor, der einen Gradienten bildet und planare Polarität koordiniert (z.B. beim polaren Anlegen von Wurzelhaaren)?

Auxin

b) Welches ist einer der zwei tierspezifischen Liganden, der einen Gradienten bildet und planare Polarität („planar cell polarity“, PCP) z.B. im Drosophila-Flügel koordiniert?

Wg Wnt4

c) Warum unterscheiden sich die Moleküle, welche planare Polarität bei Tieren und Pflanzen zwischen Zellen koordinieren?

Planare Polarität ist in Tieren und Pflanzen evolutionär unabhängig entstanden

d) Warum hingegen sind die Zytokelettkomponenten, welche Zellpolarität lokal ausführen (wie z.B. Aktin) sowie deren direkte Regulatoren, zwischen Tieren, Pflanzen und anderen Eukaryoten stärker evolutionär konserviert?

kleine GTPasen kommen wahrscheinlich vom gemeinsamen Vorfahren

Signaltransduktionswege, welche von bestimmten endogenen oder exogenen Faktoren ausgelöst werden, können eine Reorientierung der kortikalen Mikrotubuli bewirken, was Modifikationen von zellulären Wachstumsvorgängen zur Folge haben kann. (1,5 Punkte)

a) Welches am „severing“ (oder Trennen) von Mikrotubuli beteiligte Protein kann zur Reorientierung kortikaler Mikrotubuli von einer transversalen zu einer longitudinalen Ausrichtung beitragen?

......................

b) Im Zusammenhang mit welchem Wachstumsprozess wurde dies beobachtet?

......................

c) Präzisieren Sie qualitativ, welcher externe Stimulus diese Reorientierung induzieren kann?

......................

d) Welches Rezeptorsystem ist daran maßgeblich beteiligt?

.......................

e) Welches Rezeptorsystem ist daran zusätzlich in geringerem Maße beteiligt?

........................

f) Wo findet im Beispiel aus (a) die Mikrotubuli-Reorientierung nach longitudinal statt - an der dem Reiz zugewandten oder an der vom Reiz abgewandten Seite?

.........................

a) Welches am „severing“ (oder Trennen) von Mikrotubuli beteiligte Protein kann zur Reorientierung kortikaler Mikrotubuli von einer transversalen zu einer longitudinalen Ausrichtung beitragen?

CELLULOSE SYNTHASE INTERACTIVE1 Protein (CSI1)

b) Im Zusammenhang mit welchem Wachstumsprozess wurde dies beobachtet?

Verdickung der sekundären Zellwand

c) Präzisieren Sie qualitativ, welcher externe Stimulus diese Reorientierung induzieren kann?

Gibberellinsäure -> transversale Orientierung

Ethylen -> longitudale Orientierung

d) Welches Rezeptorsystem ist daran maßgeblich beteiligt?

Cellulose-Synthase-Komplex = Rosettenkomplex

e) Welches Rezeptorsystem ist daran zusätzlich in geringerem Maße beteiligt?

COMPANION OF CELLULOSE SYNTHASE (CC)

f) Wo findet im Beispiel aus (a) die Mikrotubuli-Reorientierung nach longitudinal statt - an der dem Reiz zugewandten oder an der vom Reiz abgewandten Seite?

Lichtzugewandt

(lichtzugewandt -> longitudinal

lichtabgewandt -> transversal)

Author

Clara K.

Informationen

Zuletzt geändert