Zellbio Pflanzen

Sie haben einen Agrobacterium tumefaciens-Stamm erzeugt, dessen T-DNA und TiPlasmid der tms-Locus fehlt, welcher normalerweise für die bakteriellen Auxinbiosynthesegene iaah und iaaM kodiert. Welche Tumormorphologie würden Sie nach Infektion und Transformation eines Tomaten-Sprosses erwarten?

Sie haben einen Agrobacterium tumefaciens-Stamm erzeugt, dessen T-DNA und TiPlasmid der tmr-Locus fehlt, welcher normalerweise für das bakterielle Cytokininbiosynthesegen isopentenyltransferase (ipt) kodiert. Welche Tumormorphologie würden Sie nach Infektion und Transformation eines Tomaten-Sprosses erwarten?

Unter den evolutionär ältesten Photosynthese-betreibenden Organismen befinden sich die grünen Schwefelbakterien. Wann ungefähr sind diese photosynthetisch aktiven Zellen entstanden (Fehlertoleranz + 15%)? Benennen Sie den Elektronendonor, drei Komponenten des einfachen Elektronentransportsystems sowie den Elektronenakzeptor bei der Photosynthese eines einfachen grünen Schwefelbakteriums, welches heutzutage noch vorkommt und einem dieser ursprünglichen Bakterien ähnelt. (1,5 Punkte)

a) Entstehung einfacher photosynthetischer Zellen, wie der grünen Schwefelbakterium, vor ca. Jahren.

b) Elektronendonor:………………………………………………………………

c, d, e) Drei Komponenten der Elektronentransportkette:………………………..…

f) Elektronenakzeptor am Ende der Elektronentransportkette:

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?

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?

Beschreiben Sie den Weg der kleinen Proteinuntereinheit der Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase/Oxygenase (RuBisCO) vom Ort ihrer Transkription bis zum Einbau in einen multimeren Proteinkomplex mit der großen Untereinheit der RubisCO. (1,5 Punkte)

Porine sind durch das nukleäre Genom- kodierte Proteine der äußeren Mitochondrienmembran. Beschreiben Sie den Weg vom Porin-kodierenden Gen bis zur Insertion des Porin-Proteins in die äußere Mitochondrienmembran. Erwähnen Sie dabei die wichtigsten Schritte bzw. Prozesse sowie die wichtigsten daran beteiligten Protein- Komponenten bzw. Proteinkomplexe. (1,75 Punkte)

Welches sind die zwei Hauptproteinkomplexe, die zum Proteinimport in Plastiden benötigt werden? (1 Punkt)

Welches sind jeweils die zwei Hauptproteinkomplexe, die zum Proteinimport in Plastiden und Mitochondrien benötigt werden? (2 Punkte)

Welches Protein ist an der Entfaltung der kleinen Proteinuntereinheit der RubisCO (SSU oder RbcS) beteiligt, damit sie in den Translokatorkomplex der äußeren Chloroplastenmembran eingeschleust werden kann? (0,25 Punkte)

Welche zwei Proteine unterstützen die korrekte Faltung der großen Proteinuntereinheit der RubisCO (LSU oder RbcL) in einem Komplex hohen Molekulargewichtes im Chloroplastenstroma? (0,5 Punkte)

Benennen Sie zwei vom Mikrotubuli-Cytoskelett gebildete subzelluläre Strukturen, die während der Teilung somatischer Zellen höherer Pflanzen, nicht aber bei tierischen Zellen, ausgebildet

werden. Ordnen Sie diese auch der entsprechenden Zellzyklusphase zu. (1 Punkt)

Struktur 1:…………………………………………………

Phase in der Struktur 1 gebildet wird: ……………………………………

Struktur 2: ……………...……………………………………

Phase in der Struktur 2 gebildet wird: ……….……………………………

Wo findet man γ-Tubulin und welche Funktion hat es?

Wie unterscheiden sich Mikrotubuli-organisierende Zentren („microtubule organising centers“, MTOCs) von pflanzlichen und tierischen Zellen? Nennen sie jeweils ein spezifisches Beispiel für oder ein spezifisches Merkmal von MTOCs bei tierischen und pflanzlichen Zellen. (1 Punkt)

MTOC bei Pflanzen:

……………………………………………………

MTOC bei Tieren:

……………………………………………………

MTOC = Mikrotubule organizing center

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:

……………………………………………………

Welche Cytoskelettkomponente ist bei Pflanzen primär an der Ausführung der Kernwanderung beteiligt (I), welches Motorprotein interagiert dabei mit den WIT1- und den WIT2-Proteinen (II), die wiederum an WIP binden, welches Protein übernimmt in tierischen Zellen eine zu WIT1/WIT2 und WIP analoge Funktion (III) und in welcher Membran genau ist es lokalisiert (IV)? (1,0 Punkte)

Welche Cytoskelettkomponente ist bei Pflanzen primär an der Ausrichtung der Cellulose- Mikrofibrillen beteiligt (a) und welche molekulare Rolle spielt/spielen dabei das/die COMPANION OF CELLULOSE SYNTHASE-Protein/e? (0,5 Punkte)

Wie unterscheidet sich die Organisation des Golgi-Apparates pflanzlicher Zellen von der des Golgi-Apparates der meisten tierischen Zellen (mit Ausnahme von z.B. Drosophila)?

Welche Vesikelhüllproteine „vesicle coat proteins“ tragen zum (I) anterograden (= vorwärtsgerichteten) und (II) retrograden (= rückwärtsgerichteten) Transport zwischen endoplasmatischem Reticulum und Golgi-Apparat bei, welches zur (III) Endocytose (von

z.B. PIN-Proteinen)? (1,5 Punkte)

Benennen Sie die kleine GTPase (I) und das Aktivatorprotein (II), welches für deren Membraninsertion und Aktivierung wichtig ist, damit die SEC23- und SEC24-Hüllproteine zur COPII-Hüllenbildung rekrutiert werden können (0,5 Punkte)

Der Vesikelhüllproteinkomplex “Coatomer Protein Complex I” (COPI) wird für den Transport von Frachtmolekülen benötigt.

a. An welchem Vesikeltransportweg ist COPI beteiligt? (0,25 Punkte)

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

b. Zwischen welchen zwei Membrankompartimenten und in welcher Richtung findet dieser primär statt? (0,75 Punkte)

vom.................................... zum....................................

Was stellt der retrograde Transportweg zwischen Endoplasmatischem Retikulum und Golgi Apparat sicher (I)? Welcher Vesikelhüllproteinkomplex ist daran beteiligt (II)? Wie heißt der Rezeptor, der dafür benötigt wird (III)? (1,5 Punkte)

An welchen zwei Membranen bzw. Membrankompartimenten spielen bei Pflanzen Vesikel mit einer Clathrinhülle eine Rolle? Zu welchen zwei Vesikeltransportwegen bzw. -prozessen tragen sie dort jeweils bei? (1,0 Punkte)

a) Membran(kompartiment) 1: ...............................

Vesikeltransportweg bzw. -prozess 1: ..................................

b) Membran(kompartiment) 2: .............................................

Vesikeltransportweg bzw. -prozess 2: ...........................................

Ordnen Sie den folgenden Prozessen jeweils eine kleine GTPase (ein kleines GTP-bindendes Protein) zu, die beim jeweiligen Prozess eine wesentliche Rolle spielt: (1,0 Punkte)

a) Coatomer protein complex II (COPII)-Vesikelbildung am endoplasmatischen Retikulum: ...................

b) Coatomer protein complex I (COPI)-Vesikelbildung/-knospung z. B. vom cis-Golgi: .....................

c) Aktinorganisation (z.B. beim polaren Auswachsen von Haaren bei planarer Polarität in Tieren und/oder Pflanzen): .............

c) “Tethering” von Vesikeln an Membranen (z.B. vermittelt über den Exocyst-Komplex): ..................................

Welche zwei grundlegenden Modelle gibt es für den vorwärtsgerichteten Transport innerhalb des Golgi-Apparates? Benennen Sie die Modelle (a, b) und erörtern Sie jeweils dazu mit wenigen Stichworten, was sie besagen. (1,0 Punkte)

Was sind die zwei Hauptfunktionen von SNARE-Proteinen (Abkürzung für engl.: Soluble NSF Attachment Protein REceptor) bzw. bei welchen zwei Teilschritten eines spezifischen subzellulären Ereignisses spielen sie eine Rolle (I, II)?

Durch welche molekulare Interaktion von SNAREs wird sichergestellt, dass am Ziel ein spezifische Ergebnis erreicht wird (III)?

Welcher Typ eines kleinen GTP-bindenden Proteins wird für das polare Recycling des PIN-FORMED1 (PIN1) Proteins zur Plasmamembran benötigt (I), und welches Protein katalysiert dabei den GDP- zu GTP-Austausch an dieser kleinen GTPase (II)? (0,5 Punkte)

Benennen Sie einen Transporter für ein Mikroelement (I)

und einen Hormonrezeptor(II) bei Pflanzen, die an der Plasmamembran „endocytic recycling“ unterlaufen.

Welches Vesikelhüllprotein ist am Endocytose-Schritt beteiligt (III)? (1,5 Punkte)

Durch welches Experiment wurde ursprünglich das polare subzelluläre Recycling des am polaren Auxintransport beteiligten PIN-FORMED1 (PIN1) nachgewiesen? Beschreiben Sie das Experiment und benennen Sie, welche Maßnahme/das Zufügen welcher Komponente dabei wichtig war, um zwischen endocytischem und sekretorischem Weg zu unterscheiden. (1,5 Punkte)

Benennen Sie eine modernere Methode bzw. Technologie mit deren Hilfe das Gleiche prinzipiell in lebenden Zellen nachgewiesen werden kann, die aber zusätzlich erste Hinweise auf eine mögliche Beteiligung von Transcytose bei der Etablierung apikaler Polarität von PIN- FORMED2 (PIN2) gegeben hat (I). (0,5 Punkte)

Benennen Sie eine modernere zur Lebendbeobachtung in der Zellbiologie eingesetzte Technologie, mit welcher Sie an Arabidopsis thaliana-Wurzeln verfolgen könnten, obz.B. das polar lokalisierte PENETRATION3 (PEN3)-Protein endocytiert wird, indem Sie direkt nur den Plasmamembran-Pool von modifizierten PEN3-Proteinen markieren und verfolgen würden (I). Geben Sie auch ein für diesen Ansatz notwendiges Fusionsprotein, welches Sie hierzu in transgenen Pflanzen exprimieren müssten, an (II). (0,5 Punkte)

Was sind Plasmodesmata (deutsch: Plasmodesmen) (a), welchen Transport ermöglichen sie (b) und wann werden primäre Plasmodesmata angelegt (c)? (0,75 Punkte)

a) Welche molekulare Rolle spielen EXPANSINE wahrscheinlich bei der Zellstreckung und b)

in welchen Zusammenhang steht dies zur Säure-Wachstums-Hypothese? (1,0 Punkte)

Warum nutzen pflanzliche und tierische Organismen nicht das gleiche molekulare System, um die Koordinierung von planarer Polarität (Gewebepolarität in der Ebene der Zellschicht) zu signalisieren (I), während bei beiden das Aktinzytoskelett und Rac/Rho/CDC42 oder Rho-of- plant ähnliche kleine G-Proteine an der Ausführung der zellulären Polarität beteiligt sind (II)? (1,0 Punkte)

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)

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

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

Beschreiben Sie in wenigen Sätzen ein Experiment, das funktionell nachwies, dass der Gradient eines Faktors an der Koordinierung planarer Polarität in der Rhizodermis von Arabidopsis thaliana beteiligt ist. (1,0 Punkte)

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?

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

Welche Familie von kleinen GTP-bindenden Proteinen ist polar lokalisiert, an der Ausbildung von Zellpolarität und der Ausführung planarer Polarität bei Pflanzen beteiligt (I)? Mit welcher Familie von kleinen GTP-bindenden Proteinen hingegen interagiert GNOM (II), was ist seine molekulare Funktion (III), und welches ist der frühste bekannte Entwicklungsdefekt von Mutanten, die einen Funktionsverlust von GNOM aufweisen (IV)? (1,0 Punkte)

Die Genexpression welches regulatorischen Zellzyklus-Proteins bei Pflanzen wird durch Cytokinin induziert und trägt zum Passieren des G1/S-Übergangs „checkpoints“ bei (I)? Mit welcher weiteren Komponente muss dieses Protein hierzu einem aktiven Komplex eingehen (II)? (1,0 Punkte)

Die Genexpression welches regulatorischen Proteins des Zellzyklus bei Pflanzen wird durch Cytokinin induziert? Die Überexpression des Proteins in Frage kann auch eine gewisse Insensitivität von Kalluskulturen gegenüber der Cytokininwirkung erzeugen. (1 Punkt) (I)

Die Genexpression welches regulatorischen Zellzyklusproteins bei Pflanzen wird durch Cytokinin induziert und trägt zum Passieren des G1/S-Übergangs „checkpoints“ bei (I)?

Mit welcher weiteren Komponente (II) bildet dieses Protein hierzu einem aktiven Komplex, der den Repressor RETINOBLASTOMA RELATED (RBR) inaktivieren kann? (1,0 Punkte)

Benennen Sie exakt drei (nicht mehr - sonst ungültig) Phytohormone, deren Signaltransduktionswege nach Rezeptorbindung aktiviert werden, indem ein Repressormolekül über das 26S-Proteasom abgebaut wird. (1,5 Punkte)

Geben Sie Gemeinsamkeiten von CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE1 (CTR1) und BRASSINOSTEROID INSENSITIVE2 (BIN2) bezüglich ihrer allgemeinen Wirkung in ihrem jeweiligen Signaltransduktionsweg (I) und bezüglich ihrer spezifischen molekularen Funktion (II) an. (0,5 Punkte)

Wo exakt lokalisieren die folgenden Rezeptoren hauptsächlich auf subzellulärer Ebene? (1,0 Punkte)

BRASSINOSTEROID INSENSITIVE1 (BRI1):

PHOTOTROPIN1 (PHOT1):

ARABIDOPSIS HISTIDINE KINASE4 (AHK4):

AUX/IAA and SCF TIR1:

CRYPTOCHROME1 (CRY1):

ARABIDOPSIS HISTIDINE KINASE3 (AHK3):

PHYTOCHROM (PHYA/B):

ETHYLENE RESISTANT1 (ETR1):

Wo subzellulär sind die Ethylenrezeptoren und die Cytokininrezeptoren lokalisiert (a) und welche gemeinsame Proteindomäne weisen sie auf, die man auch bei bakteriellen Rezeptorproteinen von Zwei-Komponenten-Systemen findet (b)? (1,0 Punkte)

An welchem Signaltransduktionsweg sind Histidine-Phosphotransfer-Proteine wie z.B. Arabidopsis thaliana AHP1 beteiligt (I), und welche Funktion erfüllen sie bezüglich der subzellulären Kompartimentierung des Signalweges (II)? (1,0 Punkte)

a) Welcher heterogenen Gruppe von Substanzen würden Sie die Strigolactone zuordnen?

(Σ a-d: 1,0 Punkte)

a) Sie sind/wirken als .................

b) In welchem subzellulären Kompartiment startet ihre Synthese?

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

c) Welche molekulare Funktion hat das MORE AXILLARY GROWTH2 (MAX2)-Protein? ..........................

d) Welchen Effekt haben Mutationen des MAX2-Gens auf das Auxin-Efflux-Carrier PIN- FORMED1 (PIN1) Protein? ...........................

Welche gemeinsame, mechanistische Funktion haben die ETR1-, SCFTIR1-, SCFCOI1-, PhyB- und GID1-Proteine? (0,5 Punkte)

Die Bildung welches Zellwandpolymers kann auch post mortem, also nach Auflösung des Zellkerns und nach dem Zelltod weitererfolgen (I) und bei welchem Zelltyp kann dies beobachtet werden (II)? (1 Punkt)

Wenden Sie die Begriffe programmierter Zelltod, MICROTUBULE-ASSOCIATED PROTEIN65 (MAP65), Ligninsynthese, Zellkern, Cellulosesynthase-Untereinheit CesA7 in einer sinnvollen, korrekten zeitlichen Abfolge und im korrekten Kontext mit Bezug auf die Differenzierung eines spezifischen pflanzlichen Zelltyps an. (1,25 Punkte)

Wie erklären Sie sich den Befund, dass Überexpression des CYCLIND3 (CYCD3) in Arabidopsis thaliana Kalluskulturen diese zu einem gewissen Grad insensitiv für Cytokininwirkung macht? Integrieren Sie Ihr Wissen über Zellzyklusregulation bei Pflanzen. (1,0 Punkte)

Elektronenmikroskopische Studien haben schon seit Jahrzehnten eine gleichförmige Parallelausrichtung von Cellulose-Mikrofibrillen und kortikalen Mikrotubuli bei sich streckenden Zellen der verschiedensten Pflanzenarten beschrieben. Beschreiben Sie die molekularen und zellulären Grundlagen dieses Phänomens. (3,0 Punkte)

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?

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

Welche Stellung nimmt das Cellulose Synthase Interacting 1 (CSI1)/ POM-POM2 (POM2) Protein hierbei ein? (1 Punkt)

Welche beiden polymeren Kohlenhydratkomponenten der pflanzlichen Zellwand werden im Golgi-Apparat synthetisiert und welche beiden Enzyme tragen zu deren Modifikation in der Zellwand bei, die den Vernetzungsgrad der Zellwand und damit deren lokale Steifheit bzw. Elastizität beinflussen können? Nennen Sie für eines der beiden Enzyme und das zugehörige Kohlenhydratpolymer auch einen biologischen Prozess, bei dem dies eine Rolle spielt.

(1,5 Punkte)

Kohlenhydratpolymer 1: .................

Modifizierendes Enzym in der Zellwand: ......................

Kohlenhydratpolymer 2: ....................

Modifizierendes Enzym in der Zellwand: ...........................

Biologischer Prozess und Enzym, welches hierzu beiträgt:.....................

Was ist COMPANION OF CELLULOSE SYNTHASE molekular bzw. strukturell (I), und welche Funktion erfüllt es (II)? (0,5 Punkte)

Benennen Sie zwei Zelltypen bei denen Ligninifizierung eine wichtige Rolle spielt.(1,0 Punkte)

Aus welchen drei Monolignolen wird Lignin gebildet? (1,5 Punkte)

CASParian Strip Domain (CASP)-Proteine sind Gerüstproteine („scaffold proteins“), die in der Plasmamembran an der Domäne des Casparischen Streifens lokalisiert sind sind. Hier tragen CASP- Proteine zur Positionierung von zwei Enzymen bei die letztendlich für die Regulation der Polymerisierung von Monolignolen benötigt werden. Benennen Sie zwei Enzyme, die in ihrer Lokalisierung von CASP- Proteinen abhängig sind. (1,0 Punkt)e

Zelltyp 1: ..............................

Zelltyp 2: ..............................

Monolignol 1: ........................

Monolignol 2: ........................

Monolignol 3: ........................

Enzym 1: ................................

Enzym 2: ........................

Beschreiben Sie mit wenigen Worten den Cytokinin-Signaltransduktionsweg beginnend mit dem Rezeptor und dessen subzellulärer Lokalisierung, welche katalytische Aktivität der Rezeptor hat und über welche zwei Komponenten das Signal weitergeleitet wird, sodass es letztendlich zu einer transkriptionellen Aktivierung oder Repression von Cytokinin-regulierten Genen kommen kann. (1,25 Punkte)

In welchem subzellulären Kompartiment findet die Wirkung von Auxin auf den Korezeptorkomplex SCFTIR1-AUX/IAA statt (I)? Was ist AUX/IAA (II) und was geschieht damit, nachdem es Auxin und SCFTIR1 gebunden hat (III)?

Welche Faktoren sind am Aufbau der Diffusionsbarriere des Caspary-Streifen bei Pflanzen beteiligt? Bitte geben Sie drei beteiligte Proteine (I-III) und das Hauptzellwandpolymer an (IV), welche daran beteiligt sind. Benennen Sie in welcher Zellschicht dies stattfindet (V) und welcher Transportweg dadurch unterbrochen wird (VI) (1,5 Punkte)

Wofür wird das GNOM-Protein in der Zygote (I), wofür im mittleren Globularstadium bzw. auch späteren Stadien der Embryogenese von Arabidopsis thaliana (II) gebraucht, basierend auf der phänotyischen Beschreibung von gnom-Mutanten? Was ist die molekulare/biochemische Funktion von GNOM (III) und wodurch kann diese gehemmt werden (IV)? (1,0 Punkte)

Aufgrund ihrer biologischen Funktion bei welchen drei (scheinbar nicht zusammenhängenden) biologischen Prozessen wurden Strigolactone identifiziert? Benennen Sie die drei Prozesse (I, II, III). Welche Rolle spielt Strigolacton- Signaltransduktion im Zusammenhang mit der Lokalisierung des PIN1-Proteins (IV)? (1,0 Punkte)

Beschreiben Sie, wie hellrotes Licht über Phytochrom B (PHYB) die Morgengene der circadianen Uhr regulieren kann, wie z.B. CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1 (CCA1) (1,0 Punkte)

71. Welche Wellenlänge des Lichtes (in nm) aktiviert Phytochom A (PHYA) (I), was passiertdabei primär molekular in Folge der Lichteinstrahlung (II), in welchem subzellulärenKompartiment ist die aktive Form von Phytochrom A (PHYA) hauptsächlich wirksam (III),

und welches Protein ermöglicht es PHYA an seinen Ziel und hauptsächlichen Wirkungsort zugelangen (IV)? (1,0 Punkte)

Wie sieht der constitutive triple response (ctr) Phänotyp bei Arabidopsis thaliana aus (I, II, III) und warum zeigen Funktionsverlustmutanten der Raf-ähnlichen Kinase CTR1 des Ethylensignaltransduktionsweges diesen Phänotyp, der ja eigentlich dem von Behandlung mit erhöhter Ethylenkonzentration entspricht (IV)? (1,0 Punkte)

Welches Photorezeptorsystem (I) und welcher “severing factor” (II) sind bei einseitiger Blaulichtbeleuchtung eines Keimlings von Arabidopsis thaliana hauptsächlich an der Mikrotubulireorientierung von transversal nach longitudinal an der lichtzugewandten Seite beteiligt? (1,0 Punkte)

Welcher Photorezeptor (I) und welcher Transkriptionsfaktor (II) tragen primär zur Regulation der Expression von LONG HYPOCOTYL (LHY) und CIRCADIAN CLOCK ASSOCIATED1 (CCA1) am Morgen und dadurch zum Abgleich des circadianen Rhythmus (der „inneren Uhr“) der Pflanze bei? (1,0 Punkte)

Die Aktivierung der Samenkeimung bei Gerste und bei vielen anderen Pflanzen erfordert die Biosynthese und die Ausschüttung von Gibberellinsäure (z.B. GA1) im Embryo. GA1 gelangt vom Embryo in die Zellen der Aleuronschicht und löst dort die Transkription der mRNA eines hydrolytischen Enzyms aus, welches letztendlich in den Zellen des Endosperms gebraucht wird. Zunächst trägt GA1 in den Aleuron-zellen jedoch zum Abbau eine transkriptionellen Repressors bei. (a-d Σ: 1,0 Punkte)

a) Wie heißt dieser transkriptionelle Repressor? ....................

b) Benennen Sie das hydrolytische Enzym? ......................

c) Wo genau auf subzellulärer Ebene wird dieses Enzym in den Aleuronzellen synthetisiert? ........................

d) Über welchen Mechanismus/auf welchem Weg verlässt das Enzym die Aleuronzelle(n)? ........................