T4 planten: 1 t/m 4

§1 Geslachtelijke voortplanting

Bij geslachtelijke voortplanting versmelten de kernen van 2 geslachtscellen (gameten). Hierdoor ontstaat een zygote (bevruchte eicel) die kan uitgroeien tot een nieuw individu. Bij vorming van geslachtscellen vindt meiose plaats. Bij geslachtelijke voortplanting van zaadplanten spelen bloemen een belangrijke rol. De meeldraden en stamper(s) zijn de voortplantingsorganen. In de helmknoppen van de meeldraden vindt meiose plaats. De haloïde cellen die hierbij ontstaan, ontwikkelen zich tot stuifmeelkorrels (pollenkorrels). In het vruchtbeginsel van een stamper bevinden zich een of meer zaadbeginsels. In elk zaadbeginsel ontstaat 1 eicel na meiose. Bij zelfbestuiving komt stuifmeel terecht op een stempel van dezelfde plant. Komt het stuifmeel terecht op een stempel van een andere plant (van dezelfde soort) dan heet dat kruisbestuiving.

Na bestuiving groeit er uit de stuifmeelkorrel een stuifmeelbuis door de stijl naar een zaadbeginsel. Bij de bevruchting versmelt de kern van de stuifmeelkorrel met de kern van de eicel. Na de bevruchting ontwikkelt de zygote zich tot een embryo (kiem), hier kan een plant uit ontstaan.

Als een zaadbeginsel een zygote bevat, ontwikkelt dit zaadbeginsel zich tot zaad. Tijdens de ontwikkeling van zaadbeginsels tot zaden begint het vruchtbeginsel zich te ontwikkelen tot vrucht.

§2 Ontkieming, groei en ontwikkeling

Het embryo begint te groeien en ontwikkelt zich tot kiemplant. Tijdens de ontkieming wordt reservevoedsel (zetmeel en eiwitten) uit de zaadlobben verbruikt. Onder invloed van enzymen wordt zetmeel (amylum) afgebroken tot glucose. Glucose wordt verbruikt bij dissimilatie. Andere deel van reservestoffen fungeert als bouwstof voor vorming van cytoplasma. Als het stengeltje en de zaadlobben boven de grond uitkomen, wordt er chlorofyl (bladgroen) gevormd. In deze delen kan fotosynthese plaatsvinden, zo kan hier ook glucose worden geproduceerd. Wanneer al het reservevoedsel uit de zaadlobben is verbruikt vallen ze af.

Planten met 2 zaadlobben, tweezaadlobbigen (dicotylen). Planten met 1 zaadlob, eenzaadlobbigen (monocotylen). Bij deze planten is reservevoedsel vooral opgeslagen in het endosperm (kiemwit) van de zaden.

Groei en ontwikkeling

Als er voldoende CO2, water, mineralen (voedingszouten), O2, licht en een geschikte temperatuur aanwezig zijn groeit een plant zijn hele leven door.  Tijdens de groei vinden er in de plant allerlei veranderingen plaats, cellen specialiseren en veranderen daarbij van vorm, organen veranderen en er kunnen nieuwe ontstaan. Deze veranderingen noemen we ontwikkeling. Groei vindt plaats door mitose, celdeling en plasmagroei. Bij planten vinden delingen alleen plaats in meristemen (deelweefsels). Die bevinden zich in de toppen van wortels en stengels (groeipunten), in knoppen, in jonge bladeren en in het cambium. Na mitose, celdeling en plasmagroei blijft 1 van de dochtercellen die deelvaardig blijft in het meristeem liggen. Na een tijdje zal de cel zich weer delen. De andere dochtercel komt buiten het meristeem terecht waardoor deze cel steeds verder van het groeipunt komt te liggen, doordat er steeds meer cellen tussenkomen. Een cel die buiten het groeipunt terechtkomt ondergaat celstrekking. Hierbij groeit de cel langwerpig uit doordat er water in de vacuolen wordt opgenomen. De kleinere vacuolen vloeien daarbij samen tot 1 centrale vacuole waarbij het cytoplasma in en dun laagje tegen de celwand aan komt te liggen (wandstandig cytoplasma). Tijdens de celstrekking is de celwand dun en rekbaar, aan het einde veel steviger. De cellen kunnen hierbij in vorm gaan verschillen (celdifferentiatie). Dit hangt samen met welke functie de cel en celwand gaan vervullen. De meeste cellen ondergaan celspecialisatie, krijgen speciale functie.

Om de worteltop zit het wortelmutsje, dode verslijmde cellen ter bescherming.

Diktegroei en struiken

Diktegroei wordt mogelijk gemaakt door een ringvormig meristeem dat cambium heet. Bij kruidachtige platen is de diktegroei beperkt doordat de stengels elk jaar afsterven. Bij houtachtige platen blijven de stengels meerdere jaren staan. In het cambium vinden mitose, celdeling en plasmagroei plaats. Na elke deling blijft 1 van de 2 dochtercellen in het cambium liggen en blijft deelvaardig; de andere komt erbuiten te liggen. Naar binnen toe worden steeds cellen bijgevormd die zich ontwikkelen tot houtcellen en naar buiten toe steeds cellen die zich ontwikkelen tot bastcellen. De houtcellen kunnen houtvaten vormen en bastcellen bastvaten. Uit het cambium ontstaan meer houtcellen, hierdoor blijft de bast dunner. Al delend komt het cambium steeds meer naar buiten te liggen waardoor de tak steeds dikker wordt.

Jaarringen

In de winter groeien bomen en struiken niet. In het voorjaar vervoert de stam veel water met mineralen voor de groei. Er ontstaan dan wijde houtvaten met dunne randen (voorjaarshout) zodat veel water kan worden vervoerd. In de zomer ontstaan steeds nauwere houtvaten met steeds dikkere wanden (zomerhout). Omdat het cambium in de winter niet deelt ontstaat er een jaargrens tussen beide houten. Al het hout dat gedurende 1 jaar is gevormd: jaarring. Doordat uit het cambium naar binnen toe steeds meer houtcellen ontstaan, wordt het mergparenchym in het midden van de stam samengedrukt. Alleen door de houtvaten in de jongste jaarringen kan water met mineralen worden vervoerd (spinthout). De samengedrukte houtvaten in de oudere jaarringen geven stevigheid aan de stam (kernhout).

Op bepaalde plaatsen ontstaan uit het cambium cellen die parenchymcellen vormen. Hierdoor ontstaan mergstralen in het hout. Die zorgen voor transport van stoffen van de buitenkant naar het midden van stam en omgekeerd (radiaal transport).

Om de diktegroei in de bast bij te houden, vindt er deling plaats in de mergstralen van de bast. Hier ontstaan dan breed uitwaaierende mergstralen. Door het dikker worden van de stam scheuren barst en schorst in. In de scheuren wordt kurk gevormd door het kurkcambrium.

Groeistoffen

Groeistoffen zijn plantenhormonen die de groei van de planten regelen. Lengtegroei van stengels en wortels wordt vanuit de toppen geregeld. Auxinen (indolazijnzuur, IAA) zitten vaak in toppen van planten en maakt de rekbaarheid van celwanden groter, zo bevordert de stof de lengtegroei door celstrekking. Licht heeft invloed op de concentratieverdeling van auxine, belicht is lagere concentratie dan donker. Het gevolg is dat de stengeltop in de richting van het licht groeit, dit verschijnsel heet fototropie. Omdat een stengeltop in de richting van het licht groeit, spreken we van positieve fototropie. De invloed van de zwaartekracht op de groei heet geotropie. Een stengeltop groeit tegen de zwaartekracht in (negatieve geotropie). Een worteltop is positief geotroop. De optimale auxineconcentratie is in een wortel lager (boven optimum) dan die in een stengel (onder optimum).

Invloed van licht

Planten groeien in het licht langzamer dan in het donker. In het donker ontstaan echter onvolledig ontwikkelde planten met slappe, lange bleekgele stengels en kleine bleekgele bladeren. We noemen deze planten geëtioleerd. Witlof en asperge.

§3 Opname, afgifte, transport en opslag van stoffen

In planten vindt koolstofassimilatie en dissimilatie plaats. Planten zijn autotroof: nemen alleen organische stoffen op. Water en zouten worden via de wortels opgenomen uit de bodem. CO2 wordt uit de lucht opgenomen, voornamelijk via de bladeren.

Opname en afgifte van CO2 en O2

Vooral cellen van het palissadeparenchym van bladeren bevatten veel bladgroenkorrels. Bij bladeren vinden de opname en afgifte van koolstofdioxide en zuurstof vooral plaats door diffusie via huidmondjes en luchtholtes. Via intercellulaire ruimten diffunderen de gassen van buiten naar alle cellen en van de cellen naar buiten. Bij jonge stengels en wortels vindt gaswisseling plaats door de opperhuid, waar huidmondjes voorkomen. Bij veel houtige stengels bevinden zich de kurkporiën (lenticellen) in de schors. Op deze plaatsen bevinden zich niet-verkurkte delen met parenchym in de kurklaag van de schors. Deze kurkporiën staan in verbinding met mergstralen. Via intercellulaire ruimten van de kurkporiën en de mergstralen vindt diffusie van gassen plaats naar en van centraal gelegen delen in de stengel.

Samenhang tussen assimilatie en dissimilatie

Intensiteit fotosynthese: snelheid van vorming glucose en vrijkomen van zuurstof. De intensiteit is afhankelijk van de hoeveelheid en kleur licht, hoeveelheid CO2 en H2O, temperatuur en hoeveelheid chlorofyl. De intensiteit van de fotosynthese wordt bepaald door de factor die het minst gunstig is, beperkende factor. Ook de aerobe dissimilatie, verbranding, wordt beïnvloed door milieufactoren.

Houtvaten en bastvaten

Het transport in zaadplanten vindt vooral plaats via houtvaten en bastvaten. Houtvaten ontstaan uit boven elkaar gelegen houtcellen. De houtcellen zetten tegen de verticale primaire celwanden dikke secundaire celwanden af van cellulose en houtstof (lignine). De dwarswanden tussen de bovenliggende houtcellen verdwijn en ten slotte ook de cellen zelf.

Bij groeiende plantendelen worden ringvormige of spiraalvormige secundaire celwanden afgezet. Bij later gevormde houtvaten zijn de secundaire celwanden netvormig of wordt de hele primaire celwand bedekt. Bij dit type houtvaten komen stippels voor waar geen secundaire celwand is afgezet waardoor zijwaarts transport mogelijk blijft. Ook bij andere typen houtvaten blijft zijwaarts transport mogelijk door primaire celwanden en de middenlamel.

Via houtvaten worden vooral water en zouten van de wortels, via de stengels naar de bladeren vervoerd (anorganische sapstroom). Bij bastvaten verdwijnen de dwarswanden niet maar er komen openingen in, celkernen verdwijnen. Bastvaten vervoeren water en assimilatieproducten van de bladeren naar alle delen van de plant (organische sapstroom)

Opname, transport en afgifte van water en zouten

De houtvaten en bastvaten liggen in de centrale cilinder van de wortel. De buitenste laag cellen van de centrale cilinder heet de endodermis. Tot aan de centrale cilinder vindt transport van water en mineralen voornamelijk via celwanden plaats. In de celwanden bevindt zich een netwerk van poriën die met elkaar in verbinding staan. Door capillaire werking van deze poriën stroom er water met mineralen vanuit de bodem de wortels in. De celwanden van de opperhuid en schors zijn daardoor doordrenkt met water en zouten.

De celwanden om de endodermiscellen die niet evenwijdig lopen met de omtrek van de wortel bevatten kurkbandjes (bandjes van Caspary). Deze kurkbandjes zijn ondoorlatend voor water en zouten. Ze vormen een scheiding tussen de schors en centrale cilinder. De endodermiscellen zorgen voor een actief transport van zouten naar de centrale cilinder. Daardoor wordt de osmotische waarde in de centrale cilinder groter dan die in de schors. Door osmose diffundeert er water naar de centrale cilinder. De kurkbandjes verhinderen dat water met mineralen via de celwanden terugstroomt naar de schors. Het water met opgeloste zouten stijgt daardoor in de houtvaten, dit heet worteldruk.

Het transport in houtvaten is voornamelijk het gevolg van verdamping van water uit de bladeren en van capillaire werking. De lucht in de luchtholtes en intercellulaire ruimten van de bladeren is meestal verzadigd met waterdamp anders zal in verbinding met de buitenlucht de waterdamp eruit diffunderen.

Het water verdampt voornamelijk uit de celwanden die grenzen aan luchtholtes. De met water gevulde poriën in de celwanden lopen door tot aan het water in de houtvaten van de nerven. Wanneer uit de poriën in de celwanden water verdampt wordt dit door capillaire werking aangevuld vanuit houtvaten in grotere nerven en stengels. De capillaire werking is mogelijk, doordat de houtvaten nauw zijn. De cohesiekrachten waardoor de watermoleculen bij elkaar blijven en de adhesiekrachten waarmee de watermoleculen aan de houvatwand worden vastgehouden, zijn samen groter dan de zwaartekracht. Door verdamping uit de bladeren is er een waterstroom van de wortels tot in de bladeren. Dit transport is een passief proces; het kost de plant geen energie. De cellen van wortels, stengels en bladeren nemen actief stoffen op uit de anorganische sapstroom. Door osmose diffundeert water uit de anorganische sapstroom naar de cellen.

De bijdrage van de worteldruk aan de opwaartse sapstroom is algemeen zeer klein. Bij een aantal planten speelt het alleen in het voorjaar en belangrijke rol.

Bij hoge luchtvochtigheid is verdamping zeer klein. Als gevolg van de worteldruk kunnen bij planten druppels komen aan de randen van bladeren door openingen in de opperhuid. Bij sommige planten komen speciale orgaantjes voor (waterporiën) die het water naar buiten persen.

Watercultuur

Met een watercultuur kan worden onderzocht welke mineralen een plant nodig heeft. Een plant heeft Ca P K Mg N Fe S en spoorelementen, o.a. CL Cu Mn Zn, om te groeien.

Als verschillende soorten planten in een watercultuur met een volledige voedingsoplossing worden geplaatst, blijken ze ionen selectief op te nemen.

Transport en opslag van assimilatieproducten

Het teveel aan glucose wordt grotendeels opgeslagen als zetmeel in cellen van het palissadeparenchym en sponsparenchym, zo stijgt de osmotische waarde van de bladcellen niet te veel. Vooral ’s nachts wordt het opgeslagen zetmeel omgezet in sacharose en via bastvaten afgevoerd naar andere delen van de plant.

Elke cel bevat een kleine hoeveelheid reservestof, grote hoeveelheden worden opgeslagen in de cellen van zaden en in de cellen van verdikte delen. Als de stoffen weer nodig zijn wordt het getransporteerd via houtvaten.

Zetmeel wordt opgeslagen in amyloplasten (zetmeelkorrels). Glucose, fructose en sacharose bevinden zich in het vacuolevocht. Vetten zijn opgeslagen als druppels in het cytoplasma. Eiwitten kunnen zich bevinden in het vacuolevocht of voorkomen als aleuronkorrels in het cytoplasma.

§4 Stevigheid en bescherming

Weefsels van kruidachtige planten zijn stevig door turgor. Stengels van houtachtige planten verkrijgen stevigheid door lagen houtvaten (jaarringen).

Zowel bij houtachtige als bij kruidachtige planten kunnen speciale steunweefsels ook voor stevigheid zorgen. Steunweefsel bestaat bij planten meestal uit vezels (sklerenchymvezels). Deze zijn ontstaan uit langgerekte sklerenchymcellen. Tegen de primaire celwand is een dikke secundaire celwand afgezet die naast cellulose veel houtstof bevat. Daarna sterven de cellen binnen de wanden af. Vezels liggen meestal bij elkaar in bundels (buitenkant) of als ‘’kapjes’’ (erop).

Bescherming

Bij de meeste planten is de opperhuid van de bladeren bedekt met een waslaagje, de cuticula, om uitdroging tegen te gaan. Bij houtachtige planten komt vaak een kurklaag voor.

De huidmondjes van planten kunnen worden gesloten. ’s Nachts zijn vrijwel alle huidmondjes gesloten, bij droge omstandigheden soms ook overdag. Het openen en sluiten gebeurd door vormveranderingen van de sluitcellen. Als de turgor van de sluitcellen afneemt, veranderen de sluitcellen zodanig van vorm dat het huidmondje dichtgaat. Als de turgor toeneemt wordt de opening tussen de sluitcellen weer groter en gaat het weer open.

De turgor van de sluitcellen is afhankelijk van de osmotische waarde van het vacuolevocht. De turgorveranderingen treden op door verdamping, licht, CO2, kaliumionen en ATP gehalte. Voor de opname van kaliumionen is ATP nodig dat bij de dissimilatie van glucose wordt verkregen.

De huidmondjes liggen voornamelijk aan de onderzijde van de bladeren, zodat wind de waterdamp minder goed af kan voeren. Planten die in een droge omgeving groeien hebben meestal bladeren met een klein oppervlak, dikke cuticula en weinig huidmondjes. Soms liggen de huidmondjes diep verzonken in de opperhuid of zijn de bladeren behaard. Bij sommige planten komen brandharen voor, haren met irriterende stoffen.