Chap 1 functie

• [e-mail] Laboratorium voor Moleculaire Plantenbiologie
• INLEIDING IN DE FUNCTIE OF WERKING VAN PLANTEN (80* versus 120* BOUW)

  
• Onderwerpen


  • TRANSPORTFYSIOLOGIE (24 M)
  • METABOLISME (FOTOSYNTHESE) (29/31 M)
  • INLEIDING ONTWIKKELINGSFYSIOLOGIE (GROEI en DIFFERENTIATIE) (31 M)
  • PLANTENHORMONEN EN GROEISTOFFEN (31 M/ 19 A)
  • DORMANTIE (ABA) EN BLOEI (LICHT) 21A 28A
  • PLANTENBIOTECHNOLOGIE 28 A 6 MEI
• TT 26 A 8h30; feedback 28 A (1 punt op 20)
• je moet 50 percent halen op beiden om te slagen!
• 1. TRANSPORTFYSIOLOGIE EN PRIMAIR METABOLISME
• Onderwerpen


  • Opname en transport van mineralen
  • Opname en transport van water
  • Fotosynthese (licht, CO2) en transport van fotosynthaat
  • C4 en CAM metabolism (aanpassingen aan het klassieke C3 metabolisme)
  • Minerale voeding en biogeochemische cycli
• *vrij uitgebreid in cursus, maar relatief minder belangrijk
• Opname en transport van mineralen


  • Opname uit de bodem door de wortel
  • Cellulaire opnamemechanismen
  • Transport van ionen naar de stengel
• Actieve opname


  Gebruik van ATP
• Opname en transport van water

  • Waterpotentiaal
  • Waterpotentiaal van oplossingen
  • Osmotische potentiaal en drukpotentiaal
  • Waterpotentiaal in plantencellen
  • Waterpotentiaal en watertransport doorheen de plant
• Opname door de wortel (verankering en opname water en mineralen)
• wortelhaartjeszone: reeds gedifferentieerd xyleem, rizodermis doorlaatbaar (nog geen suberine-afzettingen), groot contactoppervlak!
• + gevoelige uitbreiding van het contactoppervlak door mycorrhiza
• transport van water en mineralen doorheen rhizodermis en cortex van de wortel kan door diffusie doorheen de celwanden tussen de cellen = apoplastische weg
• celwand: geen barrière voor kleine moleculen!
• diffusie is een spontaan fysisch proces waarbij stoffen bewegen van een plaats van hoge concentratie naar een plaats van lagere concentratie door verlies van vrije energie: G < 0

  
• Vrije energie (G)


  Een maat voor de instabiliteit van een systeem, de neiging om te veranderen naar een meer stabiele toestand
• Diffusie


  Kan je als een chemische reactie beschrijven: G = RT ln(C2/C1)
• in de schorscilinder (cortex) van de wortel: apoplastisch transport + symplastisch transport (volgens een concentratiegradiënt)
• in de centrale cilinder van de wortel: verplicht symplastisch transport!
• Stoffen die door de fosfolipidendubbellaag kunnen permeëren

  • apolaire moleculen zoals O2 , N2 , benzeen
  • kleine niet geladen polaire moleculen zoals water, glycerol, ...
  • grotere niet geladen polaire moleculen zoals glucose*, sucrose*, …
  • Ionen** zoals H+, Na+, K+, Ca2+, HCO3-, Cl-, HPO42-, aminozuren**, ATP, glucose 6 fosfaat…
• *deze suikers kunnen wel in plantencellen binnen met behulp van importers (zie verder)
• **sommigen kunnen binnen in plantencellen met behulp van importers (zie verder)
• Passieve opname


  Diffusie en gefaciliteerde/versnelde diffusie
• Gefaciliteerde of versnelde diffusie

  Nog steeds spontaan, met betrokkenheid van membraanproteïnen
• Kanaalproteïnen


  Faciliteren diffusie
• Transporters/carriers


  Faciliteren diffusie, met conformatieverandering
• Actieve opname: tegen concentratiegradiënt in, G > 0, gekoppeld aan energieleverende proces zodat G < 0

  
• met behulp van H+-ATPase (protonpomp) met gebruik van ATP
• verschillend van dierlijke cellen: Na+/K+ pompen
• Mechanismen voor opname van kationen, anionen en neutrale moleculen

  • KATIONEN (bijvoorbeeld K+)
  • ANIONEN (A-, vb. NO3-, Cl-)
  • NEUTRALE moleculen (N, bv. suikers)
• Opname van kationen (K+)

  Spontane opname volgens electrische gradiënt (kanaal), energie geleverd door membraanpotentiaal
• Een plantencel met een membraanpotentiaal van 100 mV kan K+ accumuleren tot 52 x de concentratie buiten de cel (in de apoplast)
• H+-ATPase protonenpomp houdt het electrisch potentiaalverschil in stand
• Opname van anionen (A-) of neutrale moleculen (N)


  Symport met een proton volgens de electrochemische potentiaal (symporters)
• Transport van ionen naar de stengel: met waterstroom in xyleem
• Mogelijke concentraties van K+ in bodem en wortelcompartimenten

  • K+ in de bodemoplossing = 2 mM
  • K+ in cortex apoplast = 1 mM
  • K+ in cortex symplast = 50 mM
  • K+ in symplast van pericykelcel = 36 mM
  • K+ in apoplast van de centrale cilinder = 5 mM
• Caspari-bandjes sluiten de apoplast af
• Diffusie langs concentratiegradiënt in bodem en apoplast