Tag 7

1. Nitrogenase

   N2 + 8 H+ + 16 ATP —> 2 NH3 + H2 + 16 ADP + 16 P-

2. Symbiosomen

3. Pflanze produziert (trotzdem) Sauerstoff zur Photosynthese —> Sauerstoff inaktiviert Nitrogenase, was Effizienz der Stickstoff-Fixierung stark reduziert

   • Bakterien besitzen Cytochrom-Oxidase mit besonders hoher Affinität für O2

   • Pflanze synthetisiert Knöllchen-spezifische Proteine, z.B. Leghämoglobin

   • Pflanze bildet eine zusätzliche O2 Permeabilitätsbarriere

• a. Bündelscheidezelle

• b. Mesophyllzelle

• c. Pyruvat

• d. HCO3-

• e. Calvin-Zyklus

• f. Saccharose

• g. L-Malat

• h. Assimilationsstärke

• i. ATP

• j. Thylakoid

• k. NADP+

1. PEP-Carboxylase

2. (Malat-Dehydrogenase)

3. (Decarboxylierendes Malatenzym)

1. Pyruvat-phosphat-Dikinase

• 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 & oxidativer Pentosephosphatweg in der Nacht statt; zus. wird über das Ferredoxin-Thioredoxin-System gewährleistet, dass Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase nur in der Nacht aktiv ist. Tags liegt Ferredoxin in reduzierten Form vor—> dadurch wird Thioredoxin ebenfalls reduziert —> dadurch wird ebenfalls das Zielprotein reduziert & hemmt Glucose-6-phosphat-Dehydrogenase; das Enzym kann nur durch oxidiertes Ferredoxin aktiviert werden

• Regulation durch das Thioredoxin-System. In der C4-Photosynthese wird durch Lichteinstrahlung die PC-Kinase aktiv. Diese phosphoryliert die PEP-Carboxylase (wird dadurch weniger leicht von Malat gehemmt), wodurch diese aktiv wird. PEP-Carboxylase wird in der Nacht durch eine Phosphatase dephosphoryliert & inaktiviert. Genauso wird dir PC-Kinase inaktiviert durch Dunkelheit.

• CAM-Photosynthese erfolgt ebenfalls durch Phosphorylierung der PEP-Carboxylase. Im Gegensatz zu C4-Photosynthese unterliegt die Transkription der PC-Kinase einer ausgeprägten circadianen Rhythmik & erfolgt in der Nacht. Dadurch ist sie in der Nacht & nicht am Tag aktiv.

• MAMPs: Microbe-Associated Molecular Patterns

• Sind im Mikroorganismus strukturell hoch konserviert —> evolutionär gesehen, hat die Pflanze schon lange mit der jeweiligen Art von Mikroorganismus zu tun

• Übernehmen wichtige Funktionen —> ein Angriff des Wirtes auf diese Moleküle ist sehr effektiv

• Kommen im Wirt normalerweise nicht vor —> dadurch kann der Wirt leicht erkennen, wenn er angegriffen wird

• Synthese und Abgabe von Strigolactonen hemmt Wurzelwachstum und kann Ausbildung von Seitenwurzeln unterdrücken —> Verringerte Aufnahme von Wasser und Nährstoffen (v.a. in Ressourcen-begrenzten Umgebungen)

• Strigolactone lösen Keimung von parasitischen Pflanzen aus

• Sie werden aber auch für Symbiose mit der Mykorrhiza benötigt, da diese Pflanzen anhand der Strigolactone erkennt und diese bei ihr das Auskeimen der Hyphen bewirkt

• Strigolactone sind auch an Regulation des Sprosswachstums beteiligt, indem sie apikale Dominanz fördern

• Stress, da…

  • Pflanzen dadurch einen Mangel an Sauerstoff (Hypoxie) erfahren, aber O2 ist für ihre physiologischen Prozesse essentiell —> beeinträchtigt Atmung der Wurzeln & Energieproduktion —> negative Auswirkungen auf Wachstum & Entwicklung der Pflanze

  • gestörte Nährstoffverfügbarkeit —> normalerweis durch die Wurzel aufgenommene Nährstoffe sind im überfluteten Boden weniger verfügbar oder liegen in toxischer Form vor

• Überlebens-Mechanismen:

  • Bildung von Aerenchymen: Modifikation des Parenchyms, um schwammiges Gewebe zu bilden, das Luftkanäle in den Blättern, Stängeln und Wurzeln schafft —> erleichtern Gasaustausch innerhalb der Pflanze —> dadurch erhalten Wurzeln ausreichend O2 für Zellatmung

  • Anaerober Stoffwechsel: Nutzung alternativer, von O2 unabhängiger Wege zur Energiegewinung —> z.B. vermehrte Produktion von Ethanol & Verstärkung de Glykolyse zur ATP-Produktion

  • [Luftwurzeln: ragen aus dem Boden & nehmen Sauerstoff aus Luft auf, um direkt in Wurzeln zu gelangen]

• Hormon: Gibberellin (GA)

Schritte der Aktivierung der Stärkemobilisierung:

1. Gibberelline werden im Embryo synthetisiert & durch das Sclutellum in das Endosperm abgegeben

2. GA diffundiert in die Aleuronschicht

3. In Zellen der Aleuronschicht werden Gene für α-Amylasen aktiviert

4. Stärke wird abgebaut

5. Die Monomere werden vom Scutellum aufgenommen & zum wachsenden Embryo transportiert