Vorbereitung Klausur Biologie

Stofftransport durch Biomembranen

• Konzentration (c): Anzahl an Teilchen in einem bestimmten Volumen

• gelöste Teilchen (z.B. Glucosemoleküle)

• Lösungsmittel (z.B. Wasser)

-> Grundlage: Brownsche Molekularbewegung (Termische Eigenbewegung von Teilchen)

->Diffusion

= Bewegung von Teilchen entlang ihres Konzentrationsgefälles von Bereichen hoher zu Bereichen niedriger Konzentratiuon bis zum Konzentrationsausgleich

Osmose

-> Diffusion durch selektiv - permeable Membran

-> selektiv - permeabel: kässt nur bestimmte Teilchen passieren

tonisch: auf (c) gelöster Teilchen bezogen

• iso: gleich

• hypo: weniger

• hyper: mehr

Grenzplasmolyse

• im isotonischen Medium

• Zellmembran liegt locker an Zellwand an

• pro Zeiteinheit bewegen sich gleich viele Wassermoleküle aus der / in die Zelle

Plasmolyse

• im hypertonischen Medium (z.B. gesättigte Zuckerlösung)

• Schrumpfen von Cytoplasma und Vakuole durch Wasserverlust

• Ablösen der Zellmembran von der Zellwand (bildet Hechtsche Fäden)

Deplasmolyse

• im hypotonischen Medium (z.B. destilliertes Wasser)

• Ausdehnen von Cytoplasma und Vakuole durch Wassereinstrom

• Zellmembran wird gegen Zellwand gedrückt

• Druck des Protoplasten (= Cytoplasma mit all seinen Bestandteilen) gegen die Zellwand = Turgor

  -> Zellwanddruck wirkt Turgor entgegen

B) Übersicht über Transportmechanismen

Pflanzliche Gewebe

Differenzierung

Ursprünglich in Struktur und Funktion einheitliche Zellen erfahren eine ihrer neuen, speziellen Aufgabe entsprechende Ausgestaltung.

Exkurs: Chromosomen

Wie viele Chromosomen besitzt der Mensch?

Wie viele homologe Chromosomen Paare besitzt der Mensch? und wie vielen Chromosomen entspricht das?

Was für ein Chromosmensatz ist in menschlichen Keimzellen?

Was für ein Chromosmensatz hat der Mensch in den Körperzellen?

Was bedeutet Diploide? und wie viele Chromosomen entspricht das?

Was bedeutet haploid? und wie viele Chromosomen entspricht das?

Was sind Autosomen?

Was sind Gonosomen?

Exkurs: Mitose

Definition:

• Form der Kern- und Zellteilung, bei der aus einer Mutterzelle genetisch identische Tochterzellen entstehen, deren Chromosomensatz dem der Mutterzelle entspricht (diploid)

Bedeutung:

• Bildung von Körperzellen

--> Wachstum und Regeneration

Pflanzenorgane

Die Wurzel:

Die Sprossachse

Leitbündel:

Das Laubblatt

Transportsysteme in der Pflanze

-> siehe AB:

Aufgabe 2:

Das Experiment von Malpighi, beschreibt den Versuch, dass er bei verschiedenen Bäumen über den gesamten Umfang der Rinde, diese bis zum Holz abringelte. Nach einiger Zeit stellte er fest, dass die Rinde oberhalb der Stelle ziemlich angeschwollen war. Da er das Kambium weg gemacht hatte, war von den Leitbündel nur noch das Xylem vorhanden, welches das Wasser zu den Laubblättern transportiert. Da er aber das Phloem abgekappt hatte, schwoll die Rinde an, da sich dort die Assimilate angehäuft haben, da sie nicht mehr zur Wurzel transportiert werden konnten, deshalb waren die Laubblätter nicht verwelkt und die Bäume starben dann nach einiger Zeit mit Ringelungen ab, da eben die Assimilate, welche für ein Baum sehr wichtig sind nicht mehr erreichten konnten. Die Assimilate kamen in der Wurzel nicht mehr an, weshalb diese keine Energie mehr produzieren konnten um das Wasser im Xylem zu transportieren, daher starb der Baum nach einiger Zeit ab.

• Phloem wird entfernt, Xylem bleibt erhalten

• Wassertransport von Wurzel in die Laubblätter bleibt aufrechterhalten -> Blätter welken nicht

• Assimilattransport von den Blättern in Richtung Wurzel wird unterbunden -> Assimilate sammeln sich über Ringelungsstelle (Verdickung)

• Wurzelzellen werden nicht mehr mit Glucose versorgt -> Mitochondrien bringen keine Energie mehr -> Absterben

• Nachweis des getrennten Transportes von Wasser und Assimilaten in der Sprossachse

Aufgabe 3:

Das Experiment eines geringelten Stammes einer Weymouthskiefer zeigt, dass der obere Teil vom unteren Teil gekappt ist, das zeigt, da es sich immer noch um eine zweikeimblättrige Pflanze handelt, dass die Ringelung weiter oben ist und somit auch ein paar Äste, welche Fotosynthese betreiben auch unterhalb dieser sind. Daher bekommt die Wurzel auch Assimilate durch Phloem und kann im Xylem das Wasser durch die ganze Pflanze transportieren auch oberhalb der Ringelung. Da aber die Assimilaten im oberen Teil der Ringelung nicht mehr in die Wurzel kommen, sammeln sich diese über der Ringelungsstelle. Daher stirb die Pflanze nicht ab, da diese ja trotzdem mit mineralstoffen versorgt werden.

Transpiration

Abhängigkeit der Transpiration von äußeren Faktoren

• Evaporation = Verdunstung über einer freien Wasserfläche

• Wärme

  • thermische Eigenbewegen (Brown´sche Molekularbewegung)

  • Je höher die Temperatur desto höher die Transpiration, weil die Teilchen sich schneller bewegen

• Luftfeuchtigkeit

  • Je niedriger die Luftfeuchtigkeit, desto höher die Transpiration, daher ist das Konzentrationsgefälle sehr stark, in der Atemhöhle fast 100% Sättigung, daher entlang des Konzentrationsgefälles, geht schneller

• Luftbewegung

  • Je mehr Luftbewegung, desto höher die Transpiration, mit der Ursache, durch die Luftbewegung werden die Wassermoleküle an der Spaltöffnung immer weg transportiert, daher wird ein starkes Konzentrationsgefälle aufrecht erhalten

Bau und Funktion der Stomata

1. Chloroplasten

2. Zellkern

3. Zentralspalt

4. Vakuole

5. äußere Randleiste

6. Nebenzelle

7. Schließzelle

8. Zellwand

9. Atemhöhle/ Interzellularraum

Funktion

Öffnung

• Veränderung des Zellinnendrucks (Turgor) in beiden Schließzellen

• --> Veränderung osmotischer Verhältnisse

• aktiv Kalium-Ionen werden in Schließzellen gepumpt -> Wasser strömt osmotisch ein

• erreichte Erhöhung des Zellinnendrucks führt zu ausdehnen der dünnen Wände in Schließzellen

• Schließzellen krümmen sich und ziehen äußere Randleiste mit-> Zentralspalt wird vergrößert -> hoher Turgor

Schließung

• Turgorsenkung, durch Ausströmen v0n Wasser bedingt, lässt Schließzellen erschlaffen

• Krümmung vermindert sich -> Zentralspalt wird kleiner

• Schließzellenturgor wird durch mehrere, miteinander in Wechselwirkung stehende Regelkreise kontrolliert

• wobei Wasserversorgung des Blattgewebes, CO2 - Gehalt in Interzellularen und Belichtung wichtige Rolle spielen

• Wasserversorgung

  Je höher der Wassergehalt, desto mehr Spaltöffnungen sind geöffnet

• CO2-Gehalt

  • Je niedriger der CO2- Gehalt, desto mehr Spaltöffnungen sind geöffnet

  • Bei niedrigen CO2-Gehalt, öffnen sich die Spaltöffnungen

• Beleuchtung

  • nicht den ganzen Tag geöffnet, sonst Dilemma zwischen Fotosynthese und Wasserverlust

Zusammenfassungsaufgabe zur Funktionsweise der Spaltöffnungen

Eine veraltete Lehrbuchmeinung ging davon aus, dass die Chloroplasten in den Schließzellen bei Belichtung Zucker produzieren, wodurch die Öffnung des Spaltes erfolgen würde.

Nehmen Sie zu dieser Aussage begründet Stellung.

• Produktion von Glucose würde zwar Wassereinstrom in Schließzellen und Öffnung zur Folge haben

• aber: um Glucose zu produzieren, benötigt die Pflanze CO2 als Ausgangsstoff

• CO2 kommt aber erst zu den Chloroplasten, wenn Spaltöffnungen schon offen sind

• Glucose-Produktion setzte also schon offene Spaltöffnungen voraus und kann somit kein Grund für deren Öffnung sein

Übungsaufgaben Transpiration siehe Arbeitsblatt