Week 4 (H36.2-36.5 + H43.1) - Plant Physiology PDF

## Les 4.1 ### 36.2 Transport compartimenten - Apoplast: Alles buiten het celmembraan van een plantaardige cel, inclusief celwanden, intercellulaire ruimtes en de ruimte tussen dode structuren als xyleemuaten en tracheïden - Symplast: de gehele massa aan cytoplasma van alle levende plantencellen...

## Les 4.1 ### 36.2 Transport compartimenten - Apoplast: Alles buiten het celmembraan van een plantaardige cel, inclusief celwanden, intercellulaire ruimtes en de ruimte tussen dode structuren als xyleemuaten en tracheïden - Symplast: de gehele massa aan cytoplasma van alle levende plantencellen, inclusief de plasmodesmata ### Transport routes - Apoplastische route: water en opgeloste stoffen bewegen via de celwanden en extracellulaire ruimtes - Symplastische route: water en opgeloste stoffen bewegen via het cytoplasme m.b.v. Plasmodesmata - Transmembraan route: water en opgeloste stoffen bewegen uit een cel, via een celwand, naar de naastgelegen cel ➝ constant door celmembranen gaan ### Verschil in transport via celmembraan - H-ionen gebruikt ipv Nat-ionen voor transport - Verschil in H+ ionen drijft actief transport aan - Voor sucrose in floëem cellen - Voor opname nitraat door wortel cellen ### Transport van water - Osmose = water gaat van lage naar hoge concentratie - Water Potentiaal = verplaatsing van water (verwachtingswaarde) - Ψw = Ψs + Ψp - Ψw = water potentiaal streeft naar een waarde van 0 waarbij osmotisch potentiaal even groot is met drukpotentiaal, uitgedrukt in MPa - Ψs = osmotisch Potentiaal - verschil met binnen en buiten de cel altijd negatief - druk in de cel, - Ψp = druk potentiaal - turgordruk) ➝ kan zowel positief als negatief zijn - Protoplast = levende gedeelte van een plantencel, inclusief het cel membraan - Kernpunt: water beweegt van hoge waterpotentialen naar lage waterpotentialen ### Watertransport via celmembranen - Isotoon: omgeving heeft zelfde osmotische waarde als in cel - volume cel blijft gelijk - cel verliest zijn stevigheid (druk verdwijnt) - Hypotoon: omgeving heeft lagere osmotische waarde dan in cel - volume cel neemt toe - druk verhoogt ➝ cel barst - Hypertoon: omgeving heeft hogere osmotische waarde dan in cel - volume cel neemt af - druk verlaagt - cel sterft door waterverlies - Plasmolyse: bij hypertoon krimpt het celmembraan waardoor het loslaat van de celwand ### Diffusie van water - Aquaporines = kanaaleiwitten in celmembranen die water transporteren ➝ bevorderen osmose - Permeabiliteit neemt af door toename Ca²-ionen in cytoplasma of door verlaging pH cytoplasma ## Lange afstand transport: Bulk flow - Bulk flow = beweging van vloeistof door het verschil in druk tussen twee locaties ➝ gaat van hoge naar lage druk - Niet afhankelijk van concentratieverschil - Gaat via tracheiden, vessel elementen in xyleem, en zeefvat elementen in het floëem - Tracheïden & vessel elementen zijn dode cellen zonder cytoplasma - Zeefvat elementen hebben bijna geen organellen - Door deze structuren zo optimaal mogelijk vloeistoffen transporteren - Actief transport zorgt ervoor dat druk behouden blijft ## 36.3 Absorptie van water & mineralen door wortelcellen - Epidermale cellen van wortelharen permeabel voor water en bodemoplossing - Gaan door hydrofiele wanden van wortelcellen en gaan vrij door de celwanden naar de extracellulaire ruimtes van de wortelcortex - Actief transport zorgt ervoor dat essentiële mineralen worden opgenomen ### Transport van water & mineralen in het xyleem - Endodermis = laatste check voor selectieve passage van mineralen - Gaan door de Plasmodesmata naar het vasculaire cylinder (via symplast) - Doodlopend eind als het via apoplast wordt bereikt - Bandje van Caspary = ring van was rond endodermiscellen ➝ ondoordringbaar voor water en mineralen, enige manier om te Passeren is via de celwand van de endodermiscellen ➝ vormt een "barrière" dus - Celmembraan endodermiscellen is selectief permeabel en transporteert actief benodigde mineralen - Deze worden aan de andere kant van de cel uit de Protoplast naar de celwand afgescheiden in de vasculaire cilinder in de tracheiden/vessel elementen van het xyleem - Hierdoor osmotische waarde in cilinder hoger waardoor water ook automatisch passief transporteert naar de vasculaire cilinder - Bandje van Caspary voorkomt terugstroom ### Bulk flow via xyleem met worteldruk - Xyleem sap = water en opgeloste mineralen in het xyleem van de vasculaire cilinder - Transpiratie = verlies van water door huidmondjes - Worteldruk = accumulatie in vasculaire cilinder resulteert in lagere water potentiaal, hierdoor wordt xyleem sap omhoog geduwd (door druk) - Guttatie = afscheiding van waterdruppels uit bladeren veroorzaakt door wortel druk - Deze manier transporteert slechts een klein deel ### Bulk flow via xyleem met cohesie-tensie - Cohesie-tensie hypothese = transpiratie oefent een trektracht uit op xyleem sap waardoor deze onder negatieve druk/tensie komt te staan. De cohesie van H₂O-moleculen verspreidt deze kracht over de hele lengte van het xyleem. ### Transpirationele trekkracht - Omgeving heeft lager waterpotentiaal dan de lucht in de huidmondjes (stomata) - Hierdoor diffusie in de vorm van waterdamp - De celwanden van mesofyll cellen trekken water aan door de hydrofiele cellulose microfibrillen en andere hydrofiele componenten - Wanneer water verdampt van de celwand, zorgt lucht voor een grote druk (want dan lucht > water) - Watermoleculen worden door de negatieve druk van water aangetrokken - De cohesie tussen deze moleculen wordt per beurt doorgegeven helemaal tot in het xyleem - Negatieve druk zorgt voor lagere waterpotentiaal ➝ zorgt weer voor worteldruk ### Cohesie en adhesie - Cohesie = aantrekkende kracht tussen moleculen van dezelfde substantie - Adhesie = aantrekkingskracht tussen moleculen en hydrofiele celwanden - zwaartekracht gecompenseerd - Door waterstofbruggen heeft water hoge cohesie en adhesie vermogen - Transport xyleemsap verhindert door luchtbubbels ➝ ketting van H₂O-moleculen namelijk verbroken ## 36.4 Huidmondjes (stomata) - 95% van water ontsnapt via huidmondjes - Wasachtige laag op blad verhindert waterverlies - Een huidmondje bestaat uit twee sluitcellen (guard cells) - Hoeveelheid verlies aan water hangt af van: - Dichtheid van huidmondjes - Gemiddelde grootte huidmondjes - Schaduw tolerante planten hebben lagere dichtheid dan schaduw intolerante planten want CO₂-opname is geen limiterende factor voor fotosynthese onder schaduw omstandigheden - Lage CO₂-niveau zorgt wel voor meer huidmondjes. ### Mechanisme openen & sluiten huidmondjes - Celwanden in de richting van de opening veel dikker en cellulose microfibrillen zo geöriënteerd dat de cellen naar buiten buigen wanneer ze gezwollen zijn - Turgor hoog = open - Turgor laag = dicht - H+ ionen worden wit cel getransporteerd, hierdoor ontstaat er een membraan potentiaal (voltage) ➝ resultaat is dat K+ ionen de cel in worden getransporteerd - Absorptie van K+ ionen zorgt voor een negatief waterpotentiaal - door osmose stroomt water de cel in - Door verlies aan K+ ionen aan naburige cellen, ontstaat er osmotisch verlies aan water ➝ cellen sluiten ### Signalen voor openen & sluiten cellen - 3 factoren = licht, CO₂ uitputting en interne klok - Licht - blauw licht receptoren in celmembraan geactiveerd - Dit stimuleert de activiteit van proton pompen ➝ hierdoor K+ geabsorbeerd - CO₂ witputting - CO₂ concentraties nemen geleidelijk af door de dag heen - Daardoor huidmondjes geleidelijk meer open (omdat er genoeg water wordt aangeleverd) - Interne klok - Dagelijks ritme van openen en sluiten - Circadiaans ritme = cyclus van ongeveer 24 uur - Droogte stress zorgt voor sluiten huidmondjes - Abscisine zuur (ABA) = hormoon geproduceerd in wortels en bladeren als reactie op watergebrek, functies: - Reduceert verwerking - Signaleert huidmondjes om te sluiten - Beperkt CO₂ opname - Inhibeert fotosynthese - Verdamping nodig voor behouden temperatuur ### Adapties tegen waterverlies - Water beschikbaarheid belangrijk zodat huidmondjes open kunnen blijven en CO₂ blijven opnemen voor fotosynthese - Xerophyte = plant dat aangepast is aan een droog klimaat - Dikke stengels voor veel water opslag ## 36.5 Transport van suikers via floëem - Translocatie = Het transport van organische voedingsstoffen in het floëem van vasculaire planten - Floëem sap = suikerryke oplossing verwerkt door zeefvaten - Siroop-achtig door 30 % sucrose - Suiker bron = plantorgaan waarin suiker geproduceerd wordt door fotosynthese of door afbraak van zetmeel ➝ meestal volgroeide bladeren - Suikersink = Plantorgaan dat meer suiker consumeert/opslaat dan dat het produceert ➝ groeiende onderdelen - Sap gaat vanuit mesofyllicellen symplastisch (via plasmodesmata) of apoplastisch (via celmembraan) naar een zeefvat - Begeleidende cel = via vele plasmodesmata verbonden met zeefvat, celkern (ribosomen) functioneren ook voor de nabijgelegen zeefvat - Via actief transport gaat het sap de geconcentreerde mengsel in het zeefvat in - Via proton pompen - En H+/sucrose cotransport - In een sink is de concentratie altijd lager dan zeefvat - Suikers diffunderen - Water volgt d.m.v. osmose ### Bulk stroom door positieve druk - Druk stroom = positieve druk in zeefvaten zorgt voor bulk stroom van floëemsap - Druk by bron neemt toe en by sink af ➝ ontstaat positieve druk - Mechanisme in stappen: 1. Suikers worden actief in zeefvat getransporteerd 2. Door osmose wordt ook water de zeefvat in getransporteerd 3. Opname van water creëert positieve druk ➝ floëemsap wordt geforceerd in richting met minder druk (sink ➝ einde te stromen) 4. By sink diffunderen suikers en door osmose ook water uit het zeefvat naar cellen 5. Het water wordt gerecycled door xyleem - Zelfverdunnend vermogen = als er meer sinks dan bronnen zijn, verwydert de plant zelf de sinks door afsterving ## 43.1 Les 4.2 ### Gastrovasculaire holten - By ongewervelden… - Gastrovasculaire holte = een centrale holte met een enkele opening in het lichaam van bepaalde dieren, die functioneert als verteringsstelsel en verdeler van voedingsstoffen - Lichaamswand maar 2 cellen dik ➝ korte diffusie afstand ### Open en gesloten circulaire systeem - Open bloedsomloopsysteem = hemolymfe omgeeft direct weefsels en organen, er is geen onderscheid tussen omlopende vloeistof en interstitium by ongewervelden - Interstitium = extracellulaire ruimte ➝ ruimte buiten cellen van een weefsel - Hemolymfe = lichaamsvloeistof waarin weefsels van ongewervelden met een open bloedsomloopsysteem zich bevinden (zelfde functie als bloed) - Gesloten bloedsomloopsysteem = vaten en bloed gescheiden van interstitium ➝ blijft binnen ### Organisatie van gewerveide circulaire systemen - Cardiovasculair systeem = het hart en bloedvaten - Typen bloedvaten = slagaders, aders en haarvaten - Slagaders = vervoeren zuurstofrijk bloed van het hart - Arteriolen = in organen vertakken de slagaders tot fijnere bloedvaten - Capillairen = de arteriolen vertakken zich tot nog fijnere haarvaten - Haarvaten stelsel = netwerk van haarvaten in een weefsel - Maar paar cellen afstand van cellen - Wand is 1 cellaag dik ➝ diffusie - Venulen = haarvaten met zuurstofarm bloed verenigen zich tot venulen (opposite vertakken) - Aders = de venulen herenigen zich weer tot grote aders ➝ vervoeren bloed terug naar hart - Boezems (atria) = ontvangen bloed - Kamers (ventrikels) = pompen bloed weg ### Enkelvoudige bloedsomloop - Enkelvoudige bloedsomloop = peromloop stroomt het bloed 1 keer door het hart: - Hart heeft 1 atrium en ventrikel - Bloed door 2 haarvatstelsels ### Dubbele bloedsomloop - by zoogdieren, amfibiën en reptielen - Kleine bloedsomloop (long circuit) - Rechterhelft hart pompt zuurstofarm bloed naar longen - Vanuit longen naar linkerhelft - Grote bloedsomloop (systemisch circuit) - Na kleine bloedsomloop - Vanuit linkerhelft stroomt zuurstofrijk bloed naar lichaam - In rechterhelft stroomt zuurstofarm bloed vanuit rest van lichaam