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 H2O

• 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 non-cyclisch 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