Anatomie plant

Anatomie plant
6A
Fotosynthese
• Vindt plaats in bladgroen korrels
• Zitten in alle groene delen van de plant
• Vooral in blad
Anatomie blad
• Waslaagje: voorkomt overtollige verdamping
• Huidmondjes (gem 100-200/mm2) aan
opperhuid en onderkant van het blad
• Achter elk huidmondje licht een luchtkamer.
Hier circuleert CO2 en O2
Anatomie blad
• Pallissadenparenchym: langwerpige cellen
met veel bladgroenkorrels. (bovenzijde)
• Sponsparenchym: onregelmatig gevormde
cellen: uitwisseling gassen  veel
intracellulaire ruimten. (onderzijde)
Functies bladeren
• Fotosynthese
• Zoveel mogelijk licht opvangen: oplossing?
• Waterverlies zoveel mogelijk voorkomen:
oplossing?
• Huidmondjes dienen voor doorlaten CO2, O2 en
H 2O
• Over het algemeen overdag open en ‘s nachts
gesloten. Wanneer niet?
Huidmondjes
• Openen en sluiten van de huidcel heeft te
maken met de turgor van de cellen in de
huidmondjes. Zoek uit op welke manier dit
gebeurt
Fotosynthese
• Autotroof = zelfvoedend
• Chloroplasten in alle groene delen van de
plant  chlorofyl (kleurstof)
• Gemiddelde mesofyll bladcel: 30-40
chloroplasten
• Foto - Assimilatie
Chloroplast
Licht
• Elektromagnetische straling
• Fotonen: deeltjes die energie bevatten
• Moleculen kunnen deze deeltjes opnemen
• Energie vrij: warmte
• Brengt elektronentransport
op gang
NADP
Elektron + Waterstof acceptor
Opname waterstof: NADPH,H+
– Taak: waterstof en elektronen transporteren naar andere plaatsen in
de cel
Fotosystemen
Non cyclische en cyclische
fotofosforylering
• Non cyclische flow: beide fotosystemen
worden gebruikt. Vorming van ATP en
NADPH,H+
• Cyclische flow: alleen fotosysteem 1 wordt
gebruikt:
– Geen zuurstof productie en NADPH,H+ productie!
Wel ATP!
Verbruik ATP / NADPH,H+
• Calvin cyclus verbruikt meer ATP dan
NADPH,H+:
– Chloroplast te weinig ATP voor Calvincyclus:
NADPH,H+ hoopt zich op in de cel: Calvin cyclus
remt af
– Bij ophoping van NADH,H+: overgang van noncyclisch naar cyclisch totdat er genoeg ATP is.
Cyclische fotofosforylering
Chemiosmose
Calvin cyclus
• Voor vormen van 1 G3P molecuul, nodig:
– 3 CO2 moleculen
– 9 ATP moleculen
– 6 NADPH moleculen
– 2 G3P moleculen worden omgezet in 1 glucose
molecuul
Fotosynthese
• Zoek uit in welke processen de stoffen uit de
volgende reactievergelijking verbruikt en / of
gevormd worden
6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2
Fotosynthese
• De netto reactie van de lichtreactie wordt:
12H2O + 12NADP + 12ADP + 12P → 6O2 + 12NADPH2 + 12ATP
• Via de cyclische fosforilering wordt het tekort aan ATP
aangevuld tot 18!!
• Hierbij wordt geen H2O verbruikt
• De netto reactie van de donkerreactie is:
6CO2 + 12NADPH2 + 18ATP → C6H12O6 + 12NADP + 6H2O +
18ADP + 18P
Totaal Netto:
6CO2 + 6H2O  C6H12O6 + 6O2
C3- planten
• Via voorgaande stappen: CO2 opgenomen uit
atmosfeer wordt direct gebonden aan rubisco
en opgenomen in de calvin cyclus
• Waarom de naam C3: eerste organische stof
van koolstoffixatie is een C3-molecuul (G3P)
C4-planten
• Suikerbiet, maïs en families van de
grassenfamilies
• Zijn anatomisch aangepast om in warme en
droge klimaten te overleven
C4-planten
• Andere cellen om fotosynthese te laten plaats
vinden:
– Vaatbundelschede cellen
• Zitten dicht rond de nerven van het blad
– Mesofyll cellen
• Bevinden zicht tussen de vaatbundelschede cellen en
het bladoppervlak
• De Calvin cylcus: in chloroplasten van vaatbundel
• Wordt voortgezet door omzetten van CO2 in
organische stoffen in het mesofyl
C4-planten
• Overdag huidmondjes grotendeels gesloten en ‘s
nachts open
• Opgenomen CO2 wordt gebonden aan
fosfoenolpyruvaat (PEP) ipv aan ribulose difosfaat
• PEP carboxylase is een enzym dat een hele grote
affiniteit heeft voor CO2
• Hierdoor zowel overdag als ‘s nachts CO2 binding!!!
• Product: Oxaalazijnzuur (dit is een C4-verbinding)
• Kan de opgenomen CO2 weer afstaan 
donkerreactie
• Van waar de naam C4-plant?
C4-planten
• Oxaalazijnzuur kan overdag de opgenomen
CO2 weer afstaan en wordt dan gebruikt in de
donkerreactie (Calvin cyclus)
• Minimalisatie ademhaling
• Verhoogde suiker productie
• Vooral handig in warme
gebieden met fel zonlicht
CAM - planten
• Tweede oplossing tegen warmte en droogte
(vooral woestijn planten)
• Crassulacean acid metabolism (CAM): in
Crassulacea familie is dit systeem als eerst
ontdekt
• Cactussen en ananas planten
• ‘s Nachts wordt CO2
opgenomen door de geopende huidmondjes
Principe CAM-planten
• Overdag sluiten van huidmondjes. Functie?
• ‘s Nachts open: CO2 kan worden opgenomen.
• Wordt ingebouwd in organische zuren en
opgeslagen in de vacuoles van de
mesofylcellen
• Overdag: ATP + NADPH beschikbaar CO2 vrij
uit de organische zuren
Verschil C4- en CAM-planten
• Opslag van CO2 in organische stoffen vindt bij
C4-planten structureel plaats in een ander
type cellen dan de Calvin cyclus. Dit is bij
CAM-planten niet het geval. Hier is scheiding
tijd waarin de processen plaatsvinden.
Anatomie van de stengel
• Lengtegroei stengel heeft gevolg voor afstand
wortel-blad
• Wateropname via de wortels
• Opperhuid, vaak met cuticula
• Schors bestaande uit parenchym soms ook
collenchym
• Centrale cylinder
bestaande uit
parenchym. Hierin
liggen de vaatbundels.
Groei van de stengel
•
•
•
•
Cambium is het delingsweefsel
Lopen vanuit stengeltop naar worteltop
Cambiumcel: nieuwe cambiumcel + houtvatcel
Nieuwe cambiumcel: bastvatcel + nieuwe
cambiumcel
• Delende cellen naar binnen vormen houtvaten
• Delende cellen naar buiten:
bastvaten
Transport houtvaten
• Houtvaten: erg nauw
– Watermoleculen worden door cohesiekrachten bij elkaar
gehouden.
– Door adhesiekrachten met de wand van het houtvat wordt
het water aan de wand gehouden
– Door verdamping bladeren: zuigkracht op waterdraden in
houtvaten
– Drijvende kracht: relatief lage vochtigheid lucht t.o.v.
bodem.
• Wat gebeurt er met de osmotische waarde van de
verdampende cel? En vervolgens met de overige
cellen?
Transport houtvaten
• Door nauwe buisjes (0,01-0,2 mm) capillaire
werking invloed. Voor kleine kruidachtige
planten is dit vaak voldoende voor transport.
• Door gehele lengte worden water en
mineralen getransporteerd naar naburige
cellen
Transport bastvaten
• Afvoer van assimilatieproducten
• Hoeveelheid is afhankelijk van groeisnelheid:
varieert van 100-300 gr/l : 90% sacharose
• Transport van chloroplast: cytoplasma:
plasmodesmen: aangrenzende cellen
• Hoe verhoudt zich de sacharoseconcentratie
van bastvaten t.o.v. de bladcellen?
• Gevolg voor transport?
Transport bastvaten
• Beïnvloed door zwaartekracht
• Beïnvloed door concentratieverschillen:
– Bastvaten van blad hoge sacharose concentratie
– Water wordt aangezogen: druktoename
– Op plaatsen waar sacharose verbruikt wordt:
osmotische waarde daalt: druk daalt: stroming
– Transport is dus afhankelijk van vraag en aanbod
Opslag
• Na groeiseizoen stoffen worden
getransporteerd naar opslagparenchym in
merg en schors en wortels.
• Indien aanwezig naar opslagorganen als
bollen, knollen en wortelstokken
Wortel
• Komt als eerste naar buiten bij ontkieming
• Kan zuren afscheiden om in minder makkelijk
doordringbare ondergrond te groeien
• Functies:
– Verankering in de bodem
– Opslag van stoffen
– Opname van water en mineralen uit de bodem
Opname via de wortels
• Ionen door diffusie of
actief transport
opgenomen
• ATP is nodig voor actief
transport. Wanneer wortels
weinig zuurstof kunnen
opnemen of bodemtemp.
laag is, ligt dit stil
Schade beperken
• Endodermis is laag aaneengesloten cellen
• Gevuld met laagje vetachtige stof: Bandjes van
Caspari. Dit is slecht doorlaatbaar voor water
en daarin opgeloste stoffen.
Water opname
• Transport kan dus alleen plaatsvinden via de
celmembranen en cytoplasma van
endodermiscellen: Regulatie van stoftransport
• Actief transport van zouten naar centrale
cilinder: gevolgen voor osmotische waarde
• Water stroomt naar centrale cilinder en bereikt
via de wanden de houtvaten.
• Bandjes van Caspari verhinderen terugstroom
van het water de schors in: positieve druk
ontstaat: worteldruk.
Overtollig water
• ‘s Nachts is de verdamping laag. De wortels
van sommige planten blijven mineralen
opnemen, en de worteldruk drukt sap het
houtvat in. Meer water komt de plant in dan
dat er verdampt: waterdruppels op blad