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Lernzettel: Stoff- und Energiebereitstellung

Lernzettel: Stoff- und Energiebereitstellung

 Festigungsgewebe
Chloroplast
Biologie Lernzettel 13/1 KA-1
LPE 5: STOFF- UND ENERGIEBEREITSTELLUNG
Der Stoff- und Energiewechsel ist die Au

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Themen: - Aufbau und Funktion eines Laubblattes - Sonnen- und Schattenblätter - Aufbau und Funktion eines Chloroplasten - Bedingungen der Fotosynthese - Lichtsammelfalle - Co-Enzyme - Licht- und Dunkelreaktion

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Festigungsgewebe Chloroplast Biologie Lernzettel 13/1 KA-1 LPE 5: STOFF- UND ENERGIEBEREITSTELLUNG Der Stoff- und Energiewechsel ist die Aufnahme von Stoffen und Energie in die Zellen, die Umwandlung von Stoffen und Energie in den Zellen und die Abgabe von Stoffen und Energie aus den Zellen. (Die Fotosynthese, die Atmung, die alkoholische Gärung und die Milchsäuregärung gehören zu den Stoff- und Energiewechselprozessen.) Assimilation (Anabolismus) Überführung körperfremder Ausgangsstoffe in körpereigene Stoffe = Zum Aufbau körpereigener organischer Stoffe in den Zellen (Assimilation) nehmen die Organismen anorganische Stoffe (z. B. Kohlenstoffdioxid und Wasser) oder organische Stoffe (z. B. in der Nahrung enthaltene Kohlenhydrate, Fette und Eiweiße) auf. a) autotrophe Assimilation: aus anorganischen Stoffen werden körpereigene organische Stoffe aufgebaut; Energieaufnahme über Licht (→ Fotosynthese) oder Oxidationsvorgänge (→ Chemosynthese) **anorganisch = unbelebter Teil der Natur b) heterotrophe Assimilation: aus organischen Stoffen werden körpereigene organische Stoffe aufgebaut; Energieaufnahme über Nahrung(organisch) mithilfe der Dissimilation Blatt als Organ der Fotosynthese Bau und Funktion des Laubblattes (Blattquerschnitt): Siebteil 8. Phloem (Stoffleitung) Bildungsgewebe 9 (Bildung von Zellen) Gefäßteil 10- Xylem (Wasserleitung) Endodermis (Bündelscheide) kontrolliert den Stoffaustausch) 11 Leitbündel (Stoff- und Wasserleitung) 1 Phloem Xylem Interzellularraum Interzellulare 6- (Gasaustausch) 7 Spaltöffnung mit Schließzellen (Gasaustausch, Transpiration) Palisadengewebe Schwammgewebe -1 Kutikula (Schutz) Leitbündel untere Epidermis Cuticula Schließzelle der Spaltöffnung -2 obere Epidermis (Schutz) Cuticula obere Epidermis Aufbau einer Pflanze: Endknospe 3 Palisadengewebe (Fotosynthese, Bildung von Glucose, Sauerstoff) Schwammgewebe (Fotosynthese, Bildung von Glucose, Sauerstoff) -5 untere Epidermis (Gasaustausch, Trans- piration, Schutz) Achsel knospe Spross- Blattstiel Blatt- spreite Sprossachsenknoten -Internodium Sprossachsenknoten Seitenwurzel -Blatt -Hauptwurzel Spross- system Wurzel- system Regulation der Spaltöffnungsbewegung mit Grundprinzipien der Osmose: lon (stark vergrößert) Chloroplast Zellkern Vakuole geschlossener Spalt Schließen: lonen strömen aus den Vakuolen der Schließzellen in die Nebenzellen aus, Wasser strömt osmotisch nach....

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Der Innendruck (Turgor) sinkt, die Schließzellen entspannen sich und verschließen die Spaltöffnungen. außen unten 11 Öffnen Schließen Zellwand Zellinnenraum (Plasma) Nebenzelle Schließzelle Durch die ungleich verdickten Zellwände erfolgt bei Turgoränderung(Turgor = Innendruck) eine Gestaltänderung der Schließzellen. Diese bewirkt, dass sich bei Turgorzunahme die Spaltöffnung öffnet, bei Turgorabnahme aber schließt. Der Turgor ändert sich durch lonenbewegung zwischen der Schließzellen(SZ) und der Nebenzellen(NZ): a) Beim Öffnen der Spaltöffnungen werden lonen von der NZ aktiv in die Vakuolen der Schließzellen gepumpt; Wasser strömt aufgrund der Osmose nach. Dadurch steigt der Turgor, die SZ krümmen sich und geben die Spaltöffnung frei. b) Beim Schließen strömen lonen aus den Vakuolen der SZ in die NZ; Wasser strömt osmotisch nach. Dadurch sinkt der Turgor, die SZ entspannen sich und verschließen die Spaltöffnung. *Wasserdampf kann durch die Spaltöffnungen kontrolliert verdunsten (= Transpiration), wodurch Wasser und Salze aus den Wurzeln nachfließen kann (Kapillaradhäsion). Spaltöffnung Cocoale close Öffnen: lonen werden von den Nebenzellen aktiv in die Vakuolen der Schließzellen gepumpt, Wasser strömt aufgrund der Osmose nach. Der Innendruck (Turgor) steigt, die Schließzellen krümmen sich und geben die Spaltöffnung frei. geöffneter Spalt 2 Die Zellwände der Schließzellen sind an der dem Spalt zugewandten Seite verdickt, an der dem Spalt abgewandten Seite dünner. Das ermöglicht die Krümmung bei steigendem Turgor Schließzelle Epidermiszelle Chloroplast Zellkern ***Regulation der Spaltöffnungen in Abhängigkeit von Wasser (Verhungern vs. Verdursten = weniger Glucose(PS), weniger Wasserverlust vs. mehr Glucose(PS), mehr Wasserverlust) Trockenheit: Spaltöffnungen schließen sich um Wasserverlust zu vermeiden, d.h. aber auch die Aufnahme von CO2 sinkt und damit die PS-Leistung Wassertransport: Kapillarkräfte, Sog, Diffusion Blatt - Spross Wurzel Xylem- Interzellularraum Schließzelle Epidermiszelle Wasseraufnahme Wasser aus dem Boden wird osmotisch über die Wurzelhaarzellen aufgenommen (Deplasmolyse d.h. osmotischer Druck der Zelle muss höher als der des Bodens sein) über die Wurzelzellen und die Endodermis gelangt das Wasser ins Xylem (Wasser und Mineralstoffe werden durch selektiv permeable Membrane und die Endodermiszellen mit ihrem Zellplasma und Caspary-Streifen in den seitlichen Zellwänden transportiert) Wassertransport in den Xylemgefäßen wird das Wasser mithilfe von Kapillarkräften durch die Sprossachse bis in die Blattadern gesaugt *Kapillarkräfte bewirken das Verhalten von Flüssigkeiten bei Kontakt mit Kapillaren(= sehr enge Röhren, Spalten oder Hohlräume). Durch Wechselwirkung zwischen Oberflächen- spannung der Flüssigkeit (Kohäsion) und Anziehung zwischen Flüssigkeit und festen Oberfläche (Adhäsion). verstärkt durch den Transpirationssog wird Wasser aus den Blattadern in die Blattzellen und Interzelluarräume gezogen, ebenso wird die Wassersäule durch das Xylem weiter aufwärts gezogen Wasserabgabe -Wasser Spaltöffnungen regulieren die Abgabe von Wasserdampf (Transpiration) und erzeugen dabei einen sogenannten Transpirationssog d.h. das abgegebene Wasser will durch neues Wasser ersetzt werden, welches aus dem Xylem gesogen wird die Feuchtigkeitsdifferenz zwischen Blatt und Luft ist für diese Verdunstung verantwortlich Wasserdampf diffundiert aus den Interzellularräumen durch die Spaltöffnungen Wasser verdunstet durch die Zellwände der Blattzellen in die Interzellularräume. Der Transpirationssog zieht Wasser aus den Blattadern in die Blattzellen und Interzellularräume... 3 und zieht die Wassersäule im Xylem aufwärts und nach außen in die Blattadern nach. Leitgefäße Kapillarkräfte unterstützen in den Xylemgefäßen den Wasserstrom nach oben Wasser gelangt osmotisch vom Boden in die Wurzelzellen und von da auch in das Xylem -Wurzelhaar -Bodenpartikel Wurzelquerschnitt Kambium Siebröhren und Geleitzellen des Phloems Wurzelhaar Wurzelrinde Caspary- Streifen Endodermis Endo- -Zentral- dermis zylinder Phloem Tüpfel-, Spiral-, Ring- gefäß des Xylems Wurzel Xylem Leitbündel Leitbündel Sprossachsen- epidermis Wurzelhaarzelle Caspary-Streifen Rhizodermis Endodermis Rindenzellen H₂O H₂O, Ionen Blatt mit den Gefäßen und Siebröhren Sprossachse, quer Phloem Mineralstoffe (Jonen) Wurzel, quer Licht Leitbündel Phloem Xylem Xylem Zentralzylinder H₂O, lonen H₂O CO₂ H₂O H₂O Zucker H₂O H₂O H₂O Mineralstoffe (lonen) Transport durch die Biomembran Phosphor lipid doppel- schicht hydew Pr NO₂ einfache Diffusion Diffusion über über Diffusion kanale Carner Ort hohes Konz Zen Ort niedr. Kans Primär aktiver Transport = ist der Transport einer Substanz entgegen des Konzentrationsgefälles unter Energieverbrauch. Cytoplorama H+ niedrig Ht-law H+ NO₂ ATP NO3- Zellinnenrauml Zell-/ajtoplooma H₂O 2 Protorespumpe ADP+P ATP- H+ →niedrige Kont, H+ Extrazellulares Mile H+ = durchlässig für Protona NO₂- hone NO₂-lona. Osmose (Plasmolyse und Deplasmolyse) H+ NO3 Nitrat- Carrier Htc-NO₂- H* hohe H+ - Mont. ATO primar aldives Transport #↓ Plasmolyse: Pflanzenzellen in hypertonischer Lösung(= höherer osmotischer Druck) wird Wasser aufgrund osmotischer Prozesse entzogen (in die Umgebung) → Cytoplasma und Vakoule schrumpfen zusammen niedrige No₂-llona. DIND 0000 sekundär alltiver Transport 4 Extrazellulare Flussigkeit H+ H+ = H+ H+ H+ hohe lontantration Monten- tration gefalle H> Wanestattionen Sekundär aktiver Transport = ist der, an die erleichterte Diffusion von lonen, gekoppelte Co-Transport von Stoffen. Da das Konzentrationsgefälle der lonen zunächst unter ATP-Verbrauch erzeugt wird, wird dabei indirekt Energie verbraucht (daher sekundär). **Diffusion selbstständige Durchmischung von Teilchen bei Konzentrationsunterschied durch die brownsche Molekularbewegung *Osmose H₂O = einseitig gerichteter Diffusionsvorgang durch eine semipermeable Membran Deplasmolyse: Pflanzenzellen in hypotonischer Lösung (= geringerer osmotischer Druck) wird Wasser aufgrund osmotischer Prozesse hineingezogen (aus der Umgebung) → Cytoplasma und Vakoule dehnen sich wieder aus نمية مستم Standortanpassung an die Umweltfaktoren Licht und Wasserversorgung: (Sonnenblatt vs Schattenblatt, Xerophyten und Hygrophyten) Trockenpflanzen (= Xerophyten) - - Sonnenblatt Schattenblatt Reduktion der Oberfläche: kleine schmale Blätter, Rollblätter, senkrechte Blattstellung dicke glatte Cuticula: 000000 Wachsüberzug mehrschichtige Epidermis wenige versenkte Spaltöffnungen evtl. tote Haare (Haarfilz) kleine Interzellularen Wasserspeichergewebe (z. B. bei Kakteen) tief-/weitreichende Wurzeln wassersparend Sonnenblatt/ Sonnenpflanzen warme, lichtreiche Standorte kleine, aber zahlreiche Laubblätter dicke, wachsartige Cuticula um Wasserverdunstung zu minimieren hohe Zahl an Chloroplasten dickes Palisaden- und Schwammgewebe aufgrund der hohen Anzahl an Chloroplasten tiefe Wurzeln, um an möglichst viel Wasser aus tieferen Schichten zu gelangen Pflanzen gemäßigter Standorte (= Mesophyten) meist einschichtige Epidermis dünne Cuticula mittelgroße Anzahl an Spaltöffnungen sowie mittelgroße Interzellulärräume LIFE 5 Schattenblatt/ Schattenpflanzen kühle, lichtarme Standorte große Laubblätter um möglichst viel Sonnenlicht einfangen zu können Sonneneinstrahlung auf Schattenpflanzen ist idR gering, dementsprechend auch eine dünne Cuticula deutlich weniger Chloroplasten dünnes Palisaden- und Schwammgewebe flache Wurzeln Feuchtpflanzen (= Hygrophyten) größe Oberfläche: oftmals gewölbt Epidermiszellen - einschichtige raue Epidermis meist keine Cuticula erhobene Spaltöffnungen evtl. lebende Haare Ogroße Interzellularen (Aerenchym) aktive Wasserausscheidung (Guttation) → transpirationsfördernd 10

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Dadurch sinkt der Turgor, die SZ entspannen sich und verschließen die Spaltöffnung. *Wasserdampf kann durch die Spaltöffnungen kontrolliert verdunsten (= Transpiration), wodurch Wasser und Salze aus den Wurzeln nachfließen kann (Kapillaradhäsion). Spaltöffnung Cocoale close Öffnen: lonen werden von den Nebenzellen aktiv in die Vakuolen der Schließzellen gepumpt, Wasser strömt aufgrund der Osmose nach. Der Innendruck (Turgor) steigt, die Schließzellen krümmen sich und geben die Spaltöffnung frei. geöffneter Spalt 2 Die Zellwände der Schließzellen sind an der dem Spalt zugewandten Seite verdickt, an der dem Spalt abgewandten Seite dünner. 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Der Transpirationssog zieht Wasser aus den Blattadern in die Blattzellen und Interzellularräume... 3 und zieht die Wassersäule im Xylem aufwärts und nach außen in die Blattadern nach. Leitgefäße Kapillarkräfte unterstützen in den Xylemgefäßen den Wasserstrom nach oben Wasser gelangt osmotisch vom Boden in die Wurzelzellen und von da auch in das Xylem -Wurzelhaar -Bodenpartikel Wurzelquerschnitt Kambium Siebröhren und Geleitzellen des Phloems Wurzelhaar Wurzelrinde Caspary- Streifen Endodermis Endo- -Zentral- dermis zylinder Phloem Tüpfel-, Spiral-, Ring- gefäß des Xylems Wurzel Xylem Leitbündel Leitbündel Sprossachsen- epidermis Wurzelhaarzelle Caspary-Streifen Rhizodermis Endodermis Rindenzellen H₂O H₂O, Ionen Blatt mit den Gefäßen und Siebröhren Sprossachse, quer Phloem Mineralstoffe (Jonen) Wurzel, quer Licht Leitbündel Phloem Xylem Xylem Zentralzylinder H₂O, lonen H₂O CO₂ H₂O H₂O Zucker H₂O H₂O H₂O Mineralstoffe (lonen) Transport durch die Biomembran Phosphor lipid doppel- schicht hydew Pr NO₂ einfache Diffusion Diffusion über über Diffusion kanale Carner Ort hohes Konz Zen Ort niedr. Kans Primär aktiver Transport = ist der Transport einer Substanz entgegen des Konzentrationsgefälles unter Energieverbrauch. Cytoplorama H+ niedrig Ht-law H+ NO₂ ATP NO3- Zellinnenrauml Zell-/ajtoplooma H₂O 2 Protorespumpe ADP+P ATP- H+ →niedrige Kont, H+ Extrazellulares Mile H+ = durchlässig für Protona NO₂- hone NO₂-lona. Osmose (Plasmolyse und Deplasmolyse) H+ NO3 Nitrat- Carrier Htc-NO₂- H* hohe H+ - Mont. ATO primar aldives Transport #↓ Plasmolyse: Pflanzenzellen in hypertonischer Lösung(= höherer osmotischer Druck) wird Wasser aufgrund osmotischer Prozesse entzogen (in die Umgebung) → Cytoplasma und Vakoule schrumpfen zusammen niedrige No₂-llona. DIND 0000 sekundär alltiver Transport 4 Extrazellulare Flussigkeit H+ H+ = H+ H+ H+ hohe lontantration Monten- tration gefalle H> Wanestattionen Sekundär aktiver Transport = ist der, an die erleichterte Diffusion von lonen, gekoppelte Co-Transport von Stoffen. Da das Konzentrationsgefälle der lonen zunächst unter ATP-Verbrauch erzeugt wird, wird dabei indirekt Energie verbraucht (daher sekundär). **Diffusion selbstständige Durchmischung von Teilchen bei Konzentrationsunterschied durch die brownsche Molekularbewegung *Osmose H₂O = einseitig gerichteter Diffusionsvorgang durch eine semipermeable Membran Deplasmolyse: Pflanzenzellen in hypotonischer Lösung (= geringerer osmotischer Druck) wird Wasser aufgrund osmotischer Prozesse hineingezogen (aus der Umgebung) → Cytoplasma und Vakoule dehnen sich wieder aus نمية مستم Standortanpassung an die Umweltfaktoren Licht und Wasserversorgung: (Sonnenblatt vs Schattenblatt, Xerophyten und Hygrophyten) Trockenpflanzen (= Xerophyten) - - Sonnenblatt Schattenblatt Reduktion der Oberfläche: kleine schmale Blätter, Rollblätter, senkrechte Blattstellung dicke glatte Cuticula: 000000 Wachsüberzug mehrschichtige Epidermis wenige versenkte Spaltöffnungen evtl. tote Haare (Haarfilz) kleine Interzellularen Wasserspeichergewebe (z. B. bei Kakteen) tief-/weitreichende Wurzeln wassersparend Sonnenblatt/ Sonnenpflanzen warme, lichtreiche Standorte kleine, aber zahlreiche Laubblätter dicke, wachsartige Cuticula um Wasserverdunstung zu minimieren hohe Zahl an Chloroplasten dickes Palisaden- und Schwammgewebe aufgrund der hohen Anzahl an Chloroplasten tiefe Wurzeln, um an möglichst viel Wasser aus tieferen Schichten zu gelangen Pflanzen gemäßigter Standorte (= Mesophyten) meist einschichtige Epidermis dünne Cuticula mittelgroße Anzahl an Spaltöffnungen sowie mittelgroße Interzellulärräume LIFE 5 Schattenblatt/ Schattenpflanzen kühle, lichtarme Standorte große Laubblätter um möglichst viel Sonnenlicht einfangen zu können Sonneneinstrahlung auf Schattenpflanzen ist idR gering, dementsprechend auch eine dünne Cuticula deutlich weniger Chloroplasten dünnes Palisaden- und Schwammgewebe flache Wurzeln Feuchtpflanzen (= Hygrophyten) größe Oberfläche: oftmals gewölbt Epidermiszellen - einschichtige raue Epidermis meist keine Cuticula erhobene Spaltöffnungen evtl. lebende Haare Ogroße Interzellularen (Aerenchym) aktive Wasserausscheidung (Guttation) → transpirationsfördernd 10