hoofdstuk 4 Planten + verrijkingsstof

-Voldoende water in de plant aanwezig: Turgor neemt weer toe waardoor de sluitcellen het huidmondje weer openen, er kan weer water verdampen.

Huidmondjes zitten vaak aan de onderkant van een blad zodat de wind de waterdamp minder snel meeneemt. De verdamping zorgt ook voor een temperatuurverlaging van het blad, wat voorkomt dat enzymen minder werkzaam worden.

Bij loofbomen en naaldbomen speelt de worteldruk maar een kleine rol, omdat de worteldruk het water slechts enkele meters kan transporteren. Het grootste deel van de transport komt tot stand door de verdamping in de bladeren. In het voorjaar speelt de worteldruk bij loofbomen wel een gotere rol, omdat de bladeren dan nog niet volgroeid zijn.

Transport in bastvaten

De bastvaten transporteren de organische producten van de fotosynthese. Het sap wat zich hierin bevindt bevat disacharide sacharose, aminozuren, hormonen en mineralen. Het sap stroomt van de suikerbron naar de plek waar suiker nodig is, en de stroomrichting kan dus variëren, in tegenstelling tot de sapstroom in de houtvaten. Sommige organen kunnen zowel suikerbron als opslagweefsel voor suiker zijn:  wanneer een bol of knol in de zomer koolhydraten opslaat is het opslagweefsel, en wanneer de zetmeelvoorraad in het voorjaar tot suiker wordt afgebroken is het een suikerbron.

Basisstof 4 ®Assimilatie en dissimilatie

Diffusie van CO2 en zuurstof:

• In bladeren van huidmondjes naar luchtholten naar intercellulaire ruimtes en omgekeerd
• In jonge stengels via de epidermis
• In kruidachtige planten via huidmondjes
• In houtachtige planten via kurkporiën

Samenhang tussen assimilatie en dissimilatie

Intensiteit van de fotosynthese: snelheid waarmee bij de fotosynthese glucose naar zetmeel wordt afgebroken. Deze is afhankelijk van:

• Hoeveelheid en kleur van licht
• Hoeveelheid beschikbare CO2 en water
• Hoeveelheid chlorofyl
• Temperatuur

De intensiteit wordt uiteindelijk bepaald door de minst gunstige factor (beperkende factor)

De intensiteit is niet direct te bepalen omdat er van de afgegeven zuurstof een deel weer verbruikt wordt bij de aerobe dissimilatie.  Daardoor lijkt de hoeveelheid geproduceerde zuurstof lager.

Zuurstofverbruik door dissimilatie + zuurstofopname door fotosynthese

OF

CO2 opname door dissimilatie + CO2 verbruik door fotosynthese

à

Geeft een waarde die maat is voor de intensiteit van de fotosynthese.

Opslag van assimilatieproducten

Overdag wordt er meer glucose gemaakt dan er nodig is bij dissimilatie. Het overschot wordt gebruikt voor opbouw en herstel van de plant en voor de aanmaak van reservestoffen. De meeste glucose wordt omgezet in zetmeel en tijdelijk in bladcellen opgeslagen, dit voorkomt dat de osmotische waarde teveel stijgt. ’s Nachts wordt het zetmeel omgezet naar sacharose en via de bastvaten afgevoerd naar andere delen van de plant voor verbruik bij dissimilatie of als reservestof.

Basisstof 5 ® Voortplanting

Geslachtelijke voortplanting

Bij geslachtelijke voortplanting van zaadplanten spelen bloemen de grootse rol. Bloemen zijn gevormd uit 4 organen:

• Kelkbladeren
• Kroonbladeren
• Stamper
• Meeldraden

Er bestaan zowel complete als incomplete bloemen.

De stamper en de meeldraden zijn de vrouwelijke en mannelijke geslachtsorganen van een bloem:

-in de helmknoppen aan de uiteinden van de meeldraden vindt de meiose plaats, en de haploïde cellen die hieruit ontstaan vormen zich tot stuifmeelkorrels of pollenkorrels. Dit is het mannelijke deel.

-In het vruchtbeginsel van de stamper bevinden zich zaadbeginsels, waar na meiose in elk éen eicel ontstaat. Dit is het vrouwelijk deel.

-Bestuiving: Een stuifmeelkorrel belandt op de stempel en door de stijl groeit vanaf de stuifmeelkorrel een stuifmeelbuis naar een zaadbeginsel toe.

-Bevruchting: De kern van de stuifmeelkorrel versmelt met de kern van de eicel in het zaadbeginsel.

Stuifmeelkorrels worden zowel abiotisch (door wind of water) als biotisch (door dieren) verspreid. Er zijn twee vormen van bestuiving:

• Kruisbestuiving: een stuifmeelkorrel komt op de stempel van een andere plant van dezelfde soort
• Zelfbestuiving: een stuifmeelkorrel komt terecht op een stempel van dezelfde plant.

Polyploïde

Polyploïde is een afwijking waarbij een cel meer dan twee chromosomale sets bevat. Zo zijn er bijvoorbeeld triploïde cellen (3n) en tatraploïde cellen (4n) Polyploïde organismen ontstaan meteen na bevruchting, wanneer een zygote (2n) na de replicatie de cel niet deelt. Bij de mitose die hierna plaatsvindt ontstaat er dus een 4n embryo. Dit is een vrij vaak voorkomend verschijnsel bij planten.

Ongeslachtelijke voortplanting

Bij ongeslachtelijke voortplanting groeit een deel van een individu uit tot een nieuw individu. Dit vindt plaats door mitose en celdeling, en dit zorgt ervoor dat nakomelingen allemaal hetzelfde genotype hebben als de ouder. Dit noem je een kloon. Klonen kan zowel natuurlijk als kunstmatig voorkomen.

Natuurlijk klonen:

• Uitlopers (bijv aardbeien)
• Knollen (bijv aardappelen)
• Bollen (bijv tulpen)

Kunstmatig klonen:

• Stekken: Een afgesneden stuk van een stengel of blad wordt in de grond geplaatst en op het snijvlak ontwikkelen nieuwe wortels
• Enten: takken worden vastgezet op een afgezaagde onderstam. De takken groeien uit tot bomen door de voeding die ze uit de onderstam verkrijgen. Zo kan makkelijk vermeerdering van de plant plaatsvinden zonder dat er geslachtelijke voortplanting moet plaatsvinden door bestuiving.
• Weefselkweek: Veel plantencellen kunne uitgroeien tot nieuwe plant. Bij weefselkweek wordt een stukje deelvaardig weefsel van een plant weggesneden en de cellen gaan delen door toegevoegde voedingsstoffen en planthormonen (groeistoffen) na enkele weken is er ongedifferentieerd weefsel ontstaan, de callus. Deze wordt weer in stukjes verdeeld en er worden andere planthormonen toegevoegd waardoor de calluscellen zich gaan differentiëren en specialiseren à er groeien kleine plantjes uit de callus, dit zijn embryoïden. De embryoïden worden gesplitst en elk apart opgekweekt, en vervolgens uitgeplant in een kwekerij. Het voordeel van weefselkweek is dat je relatief snel planten met elk hetzelfe genotypen kan kweken. Ook is het dus mogelijk om op celniveau gewenste eigenschappen te selecteren.

Kunstmatig klonen:

• Stekken: Een afgesneden stuk van een stengel of blad wordt in de grond geplaatst en op het snijvlak ontwikkelen nieuwe wortels
• Enten: takken worden vastgezet op een afgezaagde onderstam. De takken groeien uit tot bomen door de voeding die ze uit de onderstam verkrijgen. Zo kan makkelijk vermeerdering van de plant plaatsvinden zonder dat er geslachtelijke voortplanting moet plaatsvinden door bestuiving.
• Weefselkweek: Veel plantencellen kunne uitgroeien tot nieuwe plant. Bij weefselkweek wordt een stukje deelvaardig weefsel van een plant weggesneden en de cellen gaan delen door toegevoegde voedingsstoffen en planthormonen (groeistoffen) na enkele weken is er ongedifferentieerd weefsel ontstaan, de callus. Deze wordt weer in stukjes verdeeld en er worden andere planthormonen toegevoegd waardoor de calluscellen zich gaan differentiëren en specialiseren à er groeien kleine plantjes uit de callus, dit zijn embryoïden. De embryoïden worden gesplitst en elk apart opgekweekt, en vervolgens uitgeplant in een kwekerij. Het voordeel van weefselkweek is dat je relatief snel planten met elk hetzelfe genotypen kan kweken. Ook is het dus mogelijk om op celniveau gewenste eigenschappen te selecteren.

Co-evolutie

Co-evolutie: Organismen evolueren gezamenlijk omdat ze afhankelijk zijn van elkaar: Zo zijn insecten als bijen afhankelijk van planten (nectar is hun voedselvoorziening) en de planten zijn op hun beurt weer afhankelijk van de bijen (de bijen zorgen voor verspreiding van stuifmeel en dus ook voor verdere voortplanting.)

Basisstof 6 ® Reacties van planten op interne en externe signalen

Groeistoffen

Auxine is een groeistof die voorkomt in de uiterste top van een stengel, en de lengtegroei door celstrekking bevordert. Licht remt de groei van een plant, omdat belichte plantdelen een veel lagere auxineconcentratie hebben dan de delen die niet belicht zijn. Het niet-belichte deel groeit sneller waardoor de plantenstengel dus naar het licht toe groeit (= positieve fototropie). Wanneer een plantenstengel juist van het licht af groeit spreek je van negatieve fototropie.

Bij ontkiemde zaadjes heeft in plaats van licht de zwaartekracht invloed op de groeirichting (geotropie). De stengel groeit omhoog, dus tegen de zwaartekracht in (= negatieve geotropie) en de wortels groeien naar beneden (= positieve geotropie)

Door de zwaartekracht beweegt auxine in een bovengrondse stengel alleen van boven naar beneden, waardoor de concentratie onderin hoger zal zijn en de onderkant dus ook sneller zal groeien dan de bovenkant: de stengel groeit omhoog.

Bij wortels heeft auxine een omgekeerd effect: een hoge concentratie zorgt ervoor dat groei geremd wordt: De bovenkant van de wortel bevat door de zwaartekracht minder auxine dan de onderkant, en deze bovenkant zal dan juist sneller groeien dan de onderkant: de wortel groeit naar beneden.

Ethyleen

Planten kunnen het gas ethyleen aanmaken. Ethyleen stimuleert het rijpingsproces van een vrucht wanneer de zaden volgroeid genoeg zijn: enzymen worden gestimuleerd om te zorgen voor omzetting van zetmeel en zuren naar suikers; en geur- en kleurverandering en het zacht worden van de vrucht. Dit laatste komt door het enzym pectinase, wat pectine afbreekt. Pectine zorgt ervoor dat cellen dicht bij elkaar blijven, waardoor onrijp fruit hard is. Dieren eten de rijpe vrucht en verspreiden zo ook de zaden.

Controle van de bloei

Fotoperiodiciteit: de ontwikkeling van bloemen is afhankelijk van de nachtlengte (verschilt dus per jaargetijde) en de vorm van bloemen gebeurt waarschijnlijk onder invloed van een hormoon. Ook de temperatuur heeft invloed op bloemvorming, waarbij histonen (eiwitten met daaromheen DNA) een grote rol spelen. Bij een hogere temperatuur komt het DNA om het eiwit namelijk losser te liggen, waardoor relevante genen actief worden bij eiwitproductie.

Bescherming tegen vraat

Planten beschermen zich door middel van een verdedigingssysteem: wanneer een blad bijvoorbeeld door een rups wordt aangetast, geeft het blad een lokgeur af aan de lucht waar sluipwespen op af komen, die eitjes leggen in de rups, waardoor deze sterft.

Bescherming tegen uitdroging

Planten beschermen zich tegen uitdroging met:

• Huidmondjes
• Dikke cuticula (laagje was op de epidermis)
• Verzonken huidmondjes met beharing, waardoor water minder makkelijk naar buiten kan
• Het ’s nachts vastleggen van CO2 om overdag bij fotosynthese te gebruiken (chemische aanpassing)

Verrijkingsstof ® Dubbele bevruchting bij zaadplanten

In de helmknoppen van meeldraden ontstaan stuifmeelkorrels. In een jonge helmknop ontwikkelen stuifmeelkorrelmoedercellen zich door meiose en celdeling, uit iedere moedercel ontstaan 4 haploïde cellen die tot stuifmeelkorrel uitgroeien. Tijdens dit proces ontstaan helmhokjes in de helmknop, die uiteindelijk openspringen waardoor de stuifmeelkorrels vrijkomen.

In elk zaadbeginsel van een vruchtbeginsel ontstaat een eicel met kern, en een embryozakmoedercel. Uit dat laatste ontstaan er door celdeling en meiose 4 haploïde cellen, waarvan er 3 te gronde gaan; de vierde krijgt al het cytoplasma en heet de embryozak. Er vindt driemaal mitose plaats en er zijn 8 haploïde kernen ontstaan, waarvan er éen de eicelkern is. Twee andere kernen (poolkernen) versmelten tot de secundaire embryozakkern (diploïd)

Ook in stuifmeelkorrels ontstaan meerdere kernen: er vormt een kleine cel met een kern, de voortplantingskern (generatieve kern), en er ontstaat een losse groeikern (vegetatieve kern). De groeikern zorgt voor de aangroei van de stuifmeelbuis en terwijl deze dat doet, deelt de geslachtscel zich en er zijn nu 2 geslachtcellen met voortplantingskern. Aangekomen bij een zaadbeginsel sterft de groeikern af. Een van de voortplantingskernen versmelt met de eicelkern, die zich door ontwikkelt tot zygote, en de andere versmelt met de secundaire embryozakkern, waardoor een triploïde kern ontstaat die zich ontwikkelt tot endosperm, wat reservevoedsel voor het embryo bevat. Er heeft zich dus een dubbele bevruchting plaatsgevonden.