BSc Botanik VL 1 WS2024/2025 PDF

BFP Vorlesungen Vorlesungen und Datum 1. Fr 29.11.2024 2. Di 03.12.2024 3. Di 10.12.2024 4. Fr 13.12.2024 5. Di 17.12.2024 6. Fr 20.12.2024 7. Fr 10.01.2025 8. Fr 17.01.2025 9. Fr 24.01.2025 10. Fr 31.01.2025 Immer von 12 Uhr c.t. bis 14Uhr BFP Praktikum Praktikum Pflanzen: 10.12.2024 - 29.01.2025 (E-Bau, Kursraum 3. Stock) Gruppe 1: Di 8.15 Uhr – 11.15 Uhr Gruppe 2: Di 14.00 Uhr – 17.00 Uhr Gruppe 3: Mi 8.15 Uhr – 11.15 Uhr Gruppe 4: Mi 14.00 Uhr – 17.00 Uhr Ihre Gruppeneinteilungen haben Sie bereits erhalten. Organisatorisches BFP Praktikum Name: Matrikelnummer: Unterschrift Betreuer Kurstag 1 Zeichnung 1 (Chlamydomonas) Zeichnung 2 (Allium cepa) Auf ILIAS finden Sie, Kursprogramm, Laufzettel und Unterschriftenblatt Zeichnung 3 (Allium cepa nach Plasmolyse) Kurstag 2 Zeichnung 4 (Ranunculus repens-Staengelquerschnitt, Detail 3-fach) Zeichnung 5 (Ranunculus repens, Übersicht) Bitte ausgedruckt zum Praktikum mitbringen (einseitig) Zeichnung 6 (Ranunculus repens, Detail) Zeichnung 7 (Zea mays, Übersicht) Zeichnung 8 (Zea mays, Beschriftung im Kursprogramm) Kurstag 3 Zeichnung 9 (Aristolochia sp., Detail) Anwesenheit wird mit den Laufzetteln und auf dem Sitzplan kontrolliert Zeichnung 10(Aristolochia sp., Übersicht) Zeichnung 11 (Aristolochia sp., Detail, Periderm) Zeichnung 12 (Pinus sylvestris, Detail) Kurstag 4 Zeichnung 13 (Arabidopsis thaliana, Übersicht) Zeichnung 14 (Ranunculus repens, Übersicht) Zeichnung 15 (Ranunculus repens, Detail) Zeichnung 16 (Iris sp., Übersicht) Zeichnung 17 (Iris sp., Detail) Zeichnung 18 (Helleborus niger, Detail, Kurstag 5 untere Epidermis, Spaltöffnung ) Zeichnung 19 (Helleborus niger, Detail, Epidermis oben) Zeichnung 20 (Helleborus niger, Detail, Schwammparenchym) Zeichnung 21 (Helleborus niger, Detail, Palisadenparenchym) Zeichnung 22 (Helleborus niger, Detail, Blatt quer) Zeichnung 23 (Helleborus niger, Detail, Spaltöffung) Zeichnung 24 (Urtica dioica, Detail) Zeichnung 25 (Pelargonium sp., Detail) Kurstag 6 Zeichnung 26 (Lupine mit Wurzelknöllchen) Zeichnung 27 (Buche mit ektotropher Mykorrhiza) Zeichnung 28 (Nestwurz mit endotropher Mykorrhiza) Zeichnung 29 (Weisser Rost auf Capsella sp.) Information zum Arbeitssicherheit und Mutterschutzrecht Bau und Funktion der Pflanzen Eric Kemen Mikrobielle Interaktionen in Pflanzlichen Ökosystemen.de en IMIT & ZMBP ing eb i-tu un @ en em c.k eri Lehrbücher Alle von uns verwendeten Lehrbücher sind über die Universitätsbibliothek zugänglich – entweder elektronisch oder in gedruckter Form. Bitte nutzen Sie die Suchfunktion der Bibliothek, um auf die gewünschten Materialien zuzugreifen: https://rds-tue.ibs-bw.de/opac/ Lehrbücher Campbell Biologie = sehr gutes, Übersichtswerk nicht nur Botanik (11. Auflage 2019) 99,95 € auch als E-Book kostenlos über die UB erhältlich: https://elibrary.pearson.de/book/99.150005/978386 3268671 Lehrbücher Joachim W. Kadereit Christian Körner Peter Nick Strasburger Uwe Sonnewald = sehr gutes, umfassendes Nachschlagewerk Strasburger – Lehrbuch (1. Auflage 1894 aktuell 38. Auflage 2021) 84,99 € der Pflanzen- auch als E-Book kostenlos über die UB erhältlich: wissenschaften https://link.springer.com/book/10.1007/978-3-662- 61943-8 38. Auflage Lehrbücher Weiler, Nover = Nachfolge des Taschenlehrbuchs Nultsch: Botanik (1. Auflage 2008) 64,99 € auch als E-Book kostenlos über die UB erhältlich: https://eref.thieme.de/ebooks/2101263#/ebook_21 01263_SL81897149 Lehrbücher Wanner = Praktikumsbuch mit sehr guten Abbildungen (3. Auflage 2017) 39,99 € auch als E-Book kostenlos über die UB erhältlich: https://eref.thieme.de/ebooks/1934374?context= search/0#/ebook_1934374_SL75148652 Lehrbücher Lüttge, Kluge, Thiel = neu konzipiertes, umfassendes Lehrbuch (1. Auflage 2010) 79,90 € Was erwarten Sie von dieser Botanik-Vorlesung? Wir möchten verstehen, was Ihnen wichtig ist! Bitte nutzen Sie unser Online-Tool, um die folgenden Fragen zu beantworten: Fragen: Welche Themen interessieren Sie besonders? Haben Sie spezifische Lernziele? Wie können wir die Vorlesung für Sie nützlich gestalten? Mentimeter-Link: https://www.menti.com/aldtwzf3qd48 Code: Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 1) Startpunkt nahezu aller essenzieller Nahrungsketten Tertärkonsumenten Heterotrophe Organismen Sekundärkonsumenten Primärkonsumenten Produzenten Autotrophe Organismen Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 1) Startpunkt nahezu aller essenzieller Nahrungsketten 2) Gasaustausch ca. 1200 bis 1500 m2 Absorptionsfläche à 1,7 kg O2 pro Stunde à Genug für ca. 11 Menschen (oder 1 Auto bei ca. 10 000km Fahrleistung und 3,5l / 100km Verbrauch) Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 1) Startpunkt nahezu aller essenzieller Nahrungsketten 2) Gasaustausch 3) Verhindern Bodenerosion und beeinflussen Bodenfruchtbarkeit Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 1) Startpunkt nahezu aller essenzieller Nahrungsketten 2) Gasaustausch 3) Verhindern Bodenerosion und beeinflussen Bodenfruchtbarkeit 4) Wichtiges ökologisches Habitat Die Biome der Welt werden anhand ihrer dominierenden Pflanzen definiert. Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 1) Startpunkt nahezu aller essenzieller Nahrungsketten 2) Gasaustausch 3) Verhindern Bodenerosion und beeinflussen Bodenfruchtbarkeit 4) Wichtiges ökologisches Habitat 5) Klima Regulatoren Kohlenstoff Puffer Wasser Puffer Temperatur Puffer Nährstoff Speicher (z.B. N-Verbindungen) https://www.princeton.edu/news/2013/10/16/without-plants-earth-would-cook-under-billions-tons-additional-carbon Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 1) Startpunkt nahezu aller essenzieller Nahrungsketten 2) Gasaustausch 3) Verhindern Bodenerosion und beeinflussen Bodenfruchtbarkeit 4) Wichtiges ökologisches Habitat 5) Klima Regulatoren 6) Ökonomisch bedeutend Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 815 Mio. Menschen leiden an Hunger (2019 noch 690 Mio.) 6 Mio. Kinder ( höher als HIV, Malaria, Tuberkulose und Corona Quelle: dpa; Infografik Welthungerhilfe Warum interessieren wir uns für Pflanzen? 815 Mio. Menschen leiden an Hunger (2019 noch 690 Mio.) 6 Mio. Kinder ( höher als HIV, Malaria, Tuberkulose und Corona è75% der hungernden sind Kleinbauern, Viehzüchter oder Arbeiter auf dem Land à Landwirtschaftliche Produktion muss gesteigert und effizienter werden! Warum interessieren wir uns für Pflanzen? https://www.ernaehrungs-umschau.de/ https://nussbaeume.ch/ à Landwirtschaftliche Produktion muss gesteigert und effizienter werden! Definition Pflanze Pflanze, die - aus Wurzeln, Stiel und Blättern bestehender Organismus, der im Allgemeinen mithilfe des Sonnenlichts seine organische Substanz aus anorganischen Stoffen aufbaut (autotrophen Lebensweise). (mod. Duden) Definition Pflanze Pflanze, die - aus Wurzeln, Stiel und Blättern bestehender Organismus, der im Allgemeinen mithilfe des Sonnenlichts seine organische Substanz aus anorganischen Stoffen aufbaut (autotrophen Lebensweise). (mod. Duden) Sprossachse (Stiel) / Blatt Definition Pflanze Pflanze, die - aus Wurzeln, Stiel und Blättern bestehender Organismus, der im Allgemeinen mithilfe des Sonnenlichts seine organische Substanz aus anorganischen Stoffen aufbaut (autotrophen Lebensweise). (mod. Duden) Sprossachse (Stiel) / Blatt Wurzelsysteme Definition Pflanze Morphologie und Physiologie: Die morphologische Organisation der Pflanzen ist der autotrophen Lebensweise durch Ausbildung (meist) großer äußerer Oberflächen (Blätter, verzweigte Spross- und Wurzelsysteme) zur Aufnahme von Energie und Nährstoffen am Standort angepasst. Es fehlen die zur aktiven Nahrungssuche durch Ortsveränderung notwendigen Bewegungs- und Koordinationssysteme, wie sie die Tiere haben, die (bei kompakter Außenform) im Gegensatz zu den Pflanzen zur Nahrungsresorption große innere Oberflächen ausbilden. Bei den Pflanzen erfolgt die Koordination zwischen den einzelnen Zellen, Geweben und Organen meist über Signalmoleküle (Pflanzenhormone, smallRNAs, Peptide). Auf Außenreize reagieren Pflanzen durch verschiedene Organbewegungen (Tropismen, Nastien); frei bewegliche Formen zeigen ortsverändernde Taxien. Die Pflanze und ihre Interaktionen à Die Pflanze als Holobiont http://www.earthporm.com/8-hypnotic-timelapse-gifs-show-mushrooms-grow/ Definition Holobiont Holobiont, der – bestehend aus einer Gruppe verschiedener, voneinander abhängiger Organismen, die als Ganzes zusammenleben. Der Holobiont ist ein biologisches System, dass als Gesamtlebewesen angesehen werden kann. Er besteht meist aus einem zentralen Wirtsorganismus (meist Eukaryont) und einer Mehrzahl an mit ihm eng zusammenlebender Organismen (Eukaryonten, Prokaryonten und Viren). https://www.nsf.gov/news/mmg/media/images/ Das Biosphären Projekt Warum das Projekt Biosphäre 2 so nicht funktioniert hat. „Nach 16 Monaten war unser Sauerstoffgehalt von 20,9 Prozent auf 14,2 Prozent gesunken.“ „Was hat die Krise verursacht? Mikroben in unseren organisch angereicherten Böden hatten mehr Kohlendioxid produziert, als unsere jungen Pflanzen durch Photosynthese Sauerstoff produzieren konnten. Wir entdeckten, dass der größte Teil des fehlenden Sauerstoffs in CO2 umgewandelt wurde“ https://dartmouthalumnimagazine.com/articles/biosphere-2-what-really-happened Unsere Lernziele BFP Die Entstehung der Pflanzen Die Pflanzenzelle Pflanzengewebe Pflanzenorgane Sprossachse Wurzel Blatt Holobiont Pflanze Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Flagellum Cytoplasma Zellwand und Augen- Memban fleck Zellkern Chloro- plast Mito- chondrium Einzellige Grünalge Pyrenoid Chlamydomonas Stärke https://www.wwf-jugend.de/blogs/6298/6298/die-entstehung-der-pflanzen-teil-1 Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die Endosymbiontentheorie Endosymbiontentheorie, die – stellt die Annahme dar, dass Zellen mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden sind. Die Bakterien wurden von einem Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt. DNA Cytoplasma Ursprünglicher Prokaryot Plasma- membran Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die Endosymbiontentheorie Endosymbiontentheorie, die – stellt die Annahme dar, dass Zellen mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden sind. Die Bakterien wurden von einem Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt. Eingefaltete Plasmamembran DNA Cytoplasma Ursprünglicher Prokaryot Plasma- membran Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die Endosymbiontentheorie Endosymbiontentheorie, die – stellt die Annahme dar, dass Zellen mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden sind. Die Bakterien wurden von einem Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt. Endoplasmatisches Kernhülle Retikulum (ER) Kern Früher Eingefaltete Eukaryot Plasmamembran DNA Cytoplasma Ursprünglicher Prokaryot Plasma- membran Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die Endosymbiontentheorie Endosymbiontentheorie, die – stellt die Annahme dar, dass Zellen mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden sind. Die Bakterien wurden von einem Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt. Endoplasmatisches Kernhülle Retikulum (ER) Kern Früher Eingefaltete Eukaryot Plasmamembran DNA Cytoplasma Ursprünglicher https://www.youtube.com/watch?v=W6rnhiMxtKU Prokaryot Plasma- membran Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die Endosymbiontentheorie Endosymbiontentheorie, die – stellt die Annahme dar, dass Zellen mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden sind. Die Bakterien wurden von einem Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt. Endoplasmatisches Kernhülle Retikulum (ER) Kern Früher Eingefaltete Eukaryot Plasmamembran DNA Aufnahme Cytoplasma eines aeroben tierische Ursprünglicher hetero- Zellen Prokaryot trophen Plasma- Bakteriums Mitochondrium membran Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die Endosymbiontentheorie Endosymbiontentheorie, die – stellt die Annahme dar, dass Zellen mit Zellorganellen durch eine Symbiose mit Bakterien entstanden sind. Die Bakterien wurden von einem Einzeller aufgenommen und daraufhin zu Endosymbionten. Später haben sich die Endosymbionten zu Zellorganellen in ihren Wirtszellen entwickelt. Endoplasmatisches Kernhülle Retikulum (ER) Kern Früher Mitochondrium Eingefaltete Eukaryot Plasmamembran Chloroplast (Plastid) pflanzliche Aufnahme eines Zellen DNA phototrophen Aufnahme Bakteriums Cytoplasma eines aeroben tierische Ursprünglicher hetero- Zellen Prokaryot trophen Plasma- Bakteriums Mitochondrium membran Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Endosymbiose – kein einmaliges Ereignis Amoebe versucht Cyanobakterium zu phagozytieren Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Endosymbiose – kein einmaliges Ereignis https://giphy.com/gifs/139VLdj73CzEGc Amoebe versucht Cyanobakterium zu phagozytieren Amoeben phagozytieren Hefen Die Entstehung der Pflanzen Am Beginn der Entstehung der Pflanzen standen einzellige eukaryotische Algen Die sekundäre Endosymbiose Primäre Sekundäre Endosymbiose Endosymbiose Chlorophyta Land Pflanzen https://www.nature.com/articles/nature11759 Die Entstehung der Pflanzen Vom Einzeller zum Vielzeller Einzellige Grünalge Kolonie der Grünalge Chlorella vulgaris Volvox aureus (Chlorophyta) (Chlorophyta) https://www.wwf-jugend.de/blogs/6298/6298/die-entstehung-der-pflanzen-teil-1 Die Entstehung der Pflanzen Vom Einzeller zum Vielzeller Die Entstehung der Pflanzen Bildung einer Vielzahl von Gewebetypen Gewebe, das – miteinander in Zusammenhang stehende Zellen mit annähernd gleicher Struktur und Funktion Die Entstehung der Pflanzen Bildung einer Vielzahl von Gewebetypen Gewebe, das – miteinander in Zusammenhang stehende Zellen mit annähernd gleicher Struktur und Funktion Die Entstehung der Pflanzen Entstehung der Landpflanzen Cooksonia Rhynia https://www.jardineriaon.com/cooksonia.html Die Entstehung der Pflanzen Entstehung der Landpflanzen Atmosphäre Atmosphäre CO2 in der O2 in der (ppm) (%) Gefäßsporenpflanzen Gymnospermen (Pro-) Gymnospermen (Pteridophyta) Erste Landpflanzen (in Assoziation mit Pilzen) Farne Algen (Chlorophyta und Charophyta) Mykorrhiza Entwicklung der Böden und Pflanzen (in Assoziation mit Mikroorganismen) Silur Devon Karbon Was unterscheidet Pflanzen von anderen Eukaryonten? Die eukaryontische Zelle Zellkern raues ER Endoplasmatisches Reticulum (ER) Cilium oder Endoplasmatisches Zellkernhülle Flagellum glattes ER (Zellgeißel) Reticulum (ER) Nucleolus Ribosomen raues ER glattes ER Centrosom Chromatin Vakuole Golgi-Apparat Zellskelett Zellskelett (Cytoskelett) (Cytoskelett) Mikrofilamente Mikrofilamente Intermediärfilamente Intermediär- Plasmamembran Mikrotubuli filamente Mikrotubuli Mitochondrium Ribosomen Peroxisom Mikrovilli Chloroplast Plasmamembran Zellwand Golgi-Apparat Peroxisom Tüpfel mit Mitochondrium Lysosom Wand einer benachbarten Zelle Plasmodesmata Was unterscheidet Pflanzen von anderen Eukaryonten? Die eukaryontische Zelle Zellkern raues ER Endoplasmatisches In tierischen, aber nicht in Reticulum (ER) pflanzlichen Zellen: Zellkernhülle glattes ER Lysosomen Ribosomen Nucleolus Centrosomen, mit Centriolen Cilien oder Flagellen (sind bei Tieren nur in Chromatin wenigen Zelltypen vorhanden bei Pflanzen nur in manchen Spermien) Vakuole Golgi-Apparat Zellskelett (Cytoskelett) In pflanzlichen, aber nicht in Mikrofilamente tierischen Zellen: Intermediärfilamente Chloroplasten Mikrotubuli Vakuole Zellwand Mitochondrium Peroxisom Plasmodesmata Plasmamembran Chloroplast Zellwand Tüpfel mit Wand einer benachbarten Zelle Plasmodesmata Was unterscheidet Pflanzen von anderen Eukaryonten? Die eukaryontische Zelle Zellkern raues ER Endoplasmatisches In tierischen, aber nicht in Reticulum (ER) pflanzlichen Zellen: Zellkernhülle glattes ER Lysosomen Ribosomen Nucleolus Centrosomen, mit Centriolen Cilien oder Flagellen (sind bei Tieren nur in Chromatin wenigen Zelltypen vorhanden bei Pflanzen nur in manchen Spermien) Vakuole Golgi-Apparat Zellskelett (Cytoskelett) In pflanzlichen, aber nicht in Mikrofilamente tierischen Zellen: Intermediärfilamente Chloroplasten Mikrotubuli Vakuole Zellwand Mitochondrium Peroxisom Plasmodesmata Plasmamembran Chloroplast Zellwand Tüpfel mit Wand einer benachbarten Zelle Plasmodesmata Die Pflanzenzelle https://j.gifs.com/Mj69JB.gif Die Pflanzenzelle https://j.gifs.com/Mj69JB.gif Was unterscheidet Pflanzen von anderen Eukaryonten? Die eukaryontische Zelle Zellkern raues ER Endoplasmatisches In tierischen, aber nicht in Reticulum (ER) pflanzlichen Zellen: Zellkernhülle glattes ER Lysosomen Ribosomen Nucleolus Centrosomen, mit Centriolen Cilien oder Flagellen (sind bei Tieren nur in Chromatin wenigen Zelltypen vorhanden bei Pflanzen nur in manchen Spermien) Vakuole Golgi-Apparat Zellskelett (Cytoskelett) In pflanzlichen, aber nicht in Mikrofilamente tierischen Zellen: Intermediärfilamente Chloroplasten Mikrotubuli Vakuole Zellwand Mitochondrium Peroxisom Plasmodesmata Plasmamembran Chloroplast Zellwand Tüpfel mit Wand einer benachbarten Zelle Plasmodesmata Die Vakuole Zellkompartiment mit einer Hüllmembran Vakuole Va ku ole Chloroplast Vakuolen in Pflanzen übernehmen zahlreiche Funktionen Die Vakuole Funktionen der Vakuole Recycling l e Protein Speicher k uo Va he z lic l an Pf Abwehr Entgiftung Wachstum Zucker Speicher Metabolit und Sekundär Nährstoff Speicher Metabolite Die Vakuole - Wachstum Veränderungen während der Differenzierung einer Zelle Anpassung an Frost: Fragmentierung der Vacuole Die Vakuole - Wachstum Wasserspeicher und osmotische Funktion https://www.youtu be.com/watch?v= 5T9EcIJMdCg Die Vakuole - Wachstum Wasserspeicher und osmotische Funktion https://www.youtube.com/watc h?v=5T9EcIJMdCg Die Vakuole – osmotische Funktion Chemisches Potential µi (Joule / mol) (auch „Enthalpie“ / Lageenergie) (Je konzentrierter der gelöste Stoff, desto höher) H2O H2O H2O H2O Reines Lösungsmittel H2O (z.B. Wasser) H2O Diffusion: Zucker H2O Vom hohen (hohe Konzentration) H2O zum geringen (geringe Konzen- Sich lösende Substanz Zucker tration) chem. Potential Zucker (z.B. Zucker) H2O Zucker H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O H2O Die Vakuole – osmotische Funktion Chemisches Potential µi (Joule / mol) µH2O = chemisches Potential von reinem H2O (è 0) µLsg = chemisches Potential von wässriger Lösung (è

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