Functionele Biologie van Planten, Fungi en Protisten
Fysiologie
1
,A. WATEROPNAME EN WATERTRANSPORT
1. Inleiding
❖ Fotosynthese = een vd belangrijkste processen dat draait op water → maar we zullen er hier niet veel over
zien
❖ (bijna) Al het biomassa dat we eten is langs floëem en FS gepasseerd
❖ Grotendeels van het plantendek = dood weefsel (fysiologisch dood)
❖ Levende delen van plant < vnl. water
Water wordt voortdurend afgegeven volgens relatieve vochtigheid (= trekkracht vd atmosf. =
saturatiegraad atmosf.; uitgedrukt als waterpotentiaal)
Water uit bodem onttrekken
Wrm gaat water via plant van bodem nr atmosf? En niet rechtstreeks? = gwn makkelijker! Resultaat vd
evolutie!
2. Transpiratie
TRANSPIRATIE VS. EVAPORATIE
Evaporatie = verdamping van water aan/boven oppervlak
Transpiratie = verlies van inwendig water, dat reeds opgenomen werd door de plant
➔ Creëert essentiële onderdruk
o Zou zo hoog kunnen worden dat °cavitatie
= verdampen van water waardoor °gasbel
→ leidt tot embolie = vastzittende gasbel
→ kan vaak opgeheven worden
Evapotranspiratie = waterafgifte door de bodem én de vegetatie aan de atmosfeer
➔ Dus rechtstreeks en onrechtstreeks (via ecosysteem) water naar atmosfeer
➔ Meer water verdwijnt dan dat erbij komt = droog klimaat
BIJ FYSIOLOGIE GAAT HET OVER DE TRANSPIRATIE
- Planten verliezen sowieso water door onttrekking door de atmosfeer: volgens de relatieve vochtigheid
Enkel atmosferen met 100% rel. vochth. onttrekken geen water → alle water dat atmosf kan bevatten,
bevat ze
o Atmosfeercomponenten
▪ CO2: 450 ppm of 0,03%
▪ N2: 78% → zijn planten niet veel mee tenzij ze aan stikstofbinding doen
▪ O2: 20%
- Transpiratie wordt soms verhinderd, maar nooit helemaal:
Bij opname CO2 wordt water altijd mee naar buiten gelaten
Landplanten < cuticula (niet-cellulaire wasslaag) → verhindert in grote mate transpiratie
▪ Met stomata: openen/sluiten
o Gezwollen → openen (zie Hoofdstuk B voor meer uitleg)
o Bij droogte: sluiting + oprollen bladeren
o Circadiaans ritme
Ammophila arenaria (Helmgras)
➔ Aangepast aan droge bodem met grove textuur (zand, dus zeer
waterdoorlaatbaar)
➔ Veel wind → relatieve vochtigheid zakt → meer waterontrekking vanuit plant
➔ Bladeren ≠ echt gras
Lijken buisjes, maar zijn opgerolde bladeren
Binnenkant: witte richels (uitstulpingen) met trichomen (haarcellen) erop en
stomata ertussen
▪ Optimale structuur om CO2 op te nemen en zo weinig mogelijk water te verliezen
Dus: niet veel water opnemen, maar toch voldoende CO 2
2
,ANATOMIE INTERNE WEEFSELS BLAD
Cuticula: niet-cellulaire waslaag die waterafname belemmert maar wel CO 2-opname toelaat
Onderepidermis: abaxiaal; geen chloroplasten, wel groene stomata (zie H.B voor uitleg), maar ook weinig
➔ Meeste stomata sluiten ’s nachts want licht = bron voor FS
Bovenepidermis: adaxiaal; veel meer blootgesteld aan zonlicht, dus veel chloroplasten en minder stomata
Mesofyl = middelste weefsel van blad
➔ = sponsparenchym + palissadeparenchym
➔ (mesofiel = aangepast aan versch. omstandigheden)
Sponsparenchym met veel luchtkamers
➔ Huidmondjes = verbinding tussen atmosfeer en
sponsparenchym
➔ Gaswisseling van O2, CO2 en water
➔ Kaatst infrarood licht terug weg
Palissadeparenchym
➔ Net onder bovenepidermis
➔ Reeks stammen naast elkaar
➔ Redelijk lang
➔ Fotosynthetisch: enkel groen licht gaat door
➔ Blad in zon = meer lagen ervan
➔ Schaduwblad = minder lagen
Stomatale holte (ademholte)
➔ Waar CO2 binnenkomt en in weefsel terechtkomt
Vaatbundels
➔ Voeren water aan dat getranspireerd gaat worden
➔ Vervoering voedingsstoffen/…
➔ Xyleem (+ floëem)
WATERPLANTEN
➔ Landplanten die teruggekeerd zijn naar water
➔ Hier heeft adaxiale (boven) zijde de stomata, want blootgesteld aan atmosfeer
➔ Hoe CO2 opnemen?
Via fusie
Via opname HCO3- (bicarbonaat)
MEDITERRANE PLANTEN
➔ Droog milieu
➔ Extra weefsellaag
➔ Stomata in holtes afgesloten door trichomen zodat er amper transpiratie kan gebeuren (zoals Ammophila
arenaria)
3
, TRANSPIRATIE DRIJFT WATEROPNAME OP
➔ Stomataal ritme: stomata openen vanaf er licht is en CO2 nodig is → FS mogelijk → °sucrose
➔ Transpiratie volgt meteen
➔ Maar door die transpiratie, zal de plant ook nieuw water opnemen
FOTOSYNTHESE MOGELIJKHEDEN: C3, C4 (en verder CAM)
C3-planten
➔ Stuiken en bomen
➔ Basis FS
➔ Rubisco minder werkzaam bij hogere temperaturen en lagere concentraties CO2
➔ Opname CO2 niet ruimtelijk gescheiden van O2
o Als het te warm wordt, zullen stomata sluiten en zal Rubisco O2 binden ipv CO2 = slecht voor plant!
o Deze planten horen dus niet voor te komen in warme/droge gebieden…
C4-planten
➔ Veel planten, meesten grassen (bv. Oost-Afrikaanse savanne → Poaceae)
➔ Rubisco nog steeds werkzaam bij hogere temperaturen en lagere concentraties CO2
➔ Opname CO2 ruimtelijk gescheiden van O2
➔ Goed tegen droogte!
Beiden houden elkaar in evenwicht i.f.v. neerslag en temperaturen → bossavanne kan het bv. overnemen van
grassavanne
C4 FOTOSYNTHESE
➔ Meestal grassen, bv. Maïs (monocotyl)
➔ 2% plantensoorten
➔ Meestal bij warm/droog klimaat
Maar ook bij bv. struik van Amaranthaceae fam. (eudic.) → koude /zout substraat → convergente evolutie
▪ Scheiding binnen in cel
Dus zowel mono- als eudicotylen
➔ Hebben een kransanatomie: bundelscheden
Zorgen voor ruimtelijke scheiding CO2 en O2
Rubisco
- Enzym dat CO2 OF O2 bindt
Als O2 gebonden wordt, gaat dat ten koste van de CO2 → ATP en suikers kunnen niet gevormd worden!
Hangt af van verhouding CO2/O2 → naarmate de temperatuur stijgt, zal neiging tot foute reactie (binden
van O2) verhogen (eigenaardig)
Oplossing: primaire binding van CO2 scheiden van de secundaire: CO2 opgenomen door stomata en eerst
gebonden aan ander enzym → dat enzym zorgt voor aanrijking omgeving van Rubisco met CO2 waardoor
deze geen O2 zal binden
4
Fysiologie
1
,A. WATEROPNAME EN WATERTRANSPORT
1. Inleiding
❖ Fotosynthese = een vd belangrijkste processen dat draait op water → maar we zullen er hier niet veel over
zien
❖ (bijna) Al het biomassa dat we eten is langs floëem en FS gepasseerd
❖ Grotendeels van het plantendek = dood weefsel (fysiologisch dood)
❖ Levende delen van plant < vnl. water
Water wordt voortdurend afgegeven volgens relatieve vochtigheid (= trekkracht vd atmosf. =
saturatiegraad atmosf.; uitgedrukt als waterpotentiaal)
Water uit bodem onttrekken
Wrm gaat water via plant van bodem nr atmosf? En niet rechtstreeks? = gwn makkelijker! Resultaat vd
evolutie!
2. Transpiratie
TRANSPIRATIE VS. EVAPORATIE
Evaporatie = verdamping van water aan/boven oppervlak
Transpiratie = verlies van inwendig water, dat reeds opgenomen werd door de plant
➔ Creëert essentiële onderdruk
o Zou zo hoog kunnen worden dat °cavitatie
= verdampen van water waardoor °gasbel
→ leidt tot embolie = vastzittende gasbel
→ kan vaak opgeheven worden
Evapotranspiratie = waterafgifte door de bodem én de vegetatie aan de atmosfeer
➔ Dus rechtstreeks en onrechtstreeks (via ecosysteem) water naar atmosfeer
➔ Meer water verdwijnt dan dat erbij komt = droog klimaat
BIJ FYSIOLOGIE GAAT HET OVER DE TRANSPIRATIE
- Planten verliezen sowieso water door onttrekking door de atmosfeer: volgens de relatieve vochtigheid
Enkel atmosferen met 100% rel. vochth. onttrekken geen water → alle water dat atmosf kan bevatten,
bevat ze
o Atmosfeercomponenten
▪ CO2: 450 ppm of 0,03%
▪ N2: 78% → zijn planten niet veel mee tenzij ze aan stikstofbinding doen
▪ O2: 20%
- Transpiratie wordt soms verhinderd, maar nooit helemaal:
Bij opname CO2 wordt water altijd mee naar buiten gelaten
Landplanten < cuticula (niet-cellulaire wasslaag) → verhindert in grote mate transpiratie
▪ Met stomata: openen/sluiten
o Gezwollen → openen (zie Hoofdstuk B voor meer uitleg)
o Bij droogte: sluiting + oprollen bladeren
o Circadiaans ritme
Ammophila arenaria (Helmgras)
➔ Aangepast aan droge bodem met grove textuur (zand, dus zeer
waterdoorlaatbaar)
➔ Veel wind → relatieve vochtigheid zakt → meer waterontrekking vanuit plant
➔ Bladeren ≠ echt gras
Lijken buisjes, maar zijn opgerolde bladeren
Binnenkant: witte richels (uitstulpingen) met trichomen (haarcellen) erop en
stomata ertussen
▪ Optimale structuur om CO2 op te nemen en zo weinig mogelijk water te verliezen
Dus: niet veel water opnemen, maar toch voldoende CO 2
2
,ANATOMIE INTERNE WEEFSELS BLAD
Cuticula: niet-cellulaire waslaag die waterafname belemmert maar wel CO 2-opname toelaat
Onderepidermis: abaxiaal; geen chloroplasten, wel groene stomata (zie H.B voor uitleg), maar ook weinig
➔ Meeste stomata sluiten ’s nachts want licht = bron voor FS
Bovenepidermis: adaxiaal; veel meer blootgesteld aan zonlicht, dus veel chloroplasten en minder stomata
Mesofyl = middelste weefsel van blad
➔ = sponsparenchym + palissadeparenchym
➔ (mesofiel = aangepast aan versch. omstandigheden)
Sponsparenchym met veel luchtkamers
➔ Huidmondjes = verbinding tussen atmosfeer en
sponsparenchym
➔ Gaswisseling van O2, CO2 en water
➔ Kaatst infrarood licht terug weg
Palissadeparenchym
➔ Net onder bovenepidermis
➔ Reeks stammen naast elkaar
➔ Redelijk lang
➔ Fotosynthetisch: enkel groen licht gaat door
➔ Blad in zon = meer lagen ervan
➔ Schaduwblad = minder lagen
Stomatale holte (ademholte)
➔ Waar CO2 binnenkomt en in weefsel terechtkomt
Vaatbundels
➔ Voeren water aan dat getranspireerd gaat worden
➔ Vervoering voedingsstoffen/…
➔ Xyleem (+ floëem)
WATERPLANTEN
➔ Landplanten die teruggekeerd zijn naar water
➔ Hier heeft adaxiale (boven) zijde de stomata, want blootgesteld aan atmosfeer
➔ Hoe CO2 opnemen?
Via fusie
Via opname HCO3- (bicarbonaat)
MEDITERRANE PLANTEN
➔ Droog milieu
➔ Extra weefsellaag
➔ Stomata in holtes afgesloten door trichomen zodat er amper transpiratie kan gebeuren (zoals Ammophila
arenaria)
3
, TRANSPIRATIE DRIJFT WATEROPNAME OP
➔ Stomataal ritme: stomata openen vanaf er licht is en CO2 nodig is → FS mogelijk → °sucrose
➔ Transpiratie volgt meteen
➔ Maar door die transpiratie, zal de plant ook nieuw water opnemen
FOTOSYNTHESE MOGELIJKHEDEN: C3, C4 (en verder CAM)
C3-planten
➔ Stuiken en bomen
➔ Basis FS
➔ Rubisco minder werkzaam bij hogere temperaturen en lagere concentraties CO2
➔ Opname CO2 niet ruimtelijk gescheiden van O2
o Als het te warm wordt, zullen stomata sluiten en zal Rubisco O2 binden ipv CO2 = slecht voor plant!
o Deze planten horen dus niet voor te komen in warme/droge gebieden…
C4-planten
➔ Veel planten, meesten grassen (bv. Oost-Afrikaanse savanne → Poaceae)
➔ Rubisco nog steeds werkzaam bij hogere temperaturen en lagere concentraties CO2
➔ Opname CO2 ruimtelijk gescheiden van O2
➔ Goed tegen droogte!
Beiden houden elkaar in evenwicht i.f.v. neerslag en temperaturen → bossavanne kan het bv. overnemen van
grassavanne
C4 FOTOSYNTHESE
➔ Meestal grassen, bv. Maïs (monocotyl)
➔ 2% plantensoorten
➔ Meestal bij warm/droog klimaat
Maar ook bij bv. struik van Amaranthaceae fam. (eudic.) → koude /zout substraat → convergente evolutie
▪ Scheiding binnen in cel
Dus zowel mono- als eudicotylen
➔ Hebben een kransanatomie: bundelscheden
Zorgen voor ruimtelijke scheiding CO2 en O2
Rubisco
- Enzym dat CO2 OF O2 bindt
Als O2 gebonden wordt, gaat dat ten koste van de CO2 → ATP en suikers kunnen niet gevormd worden!
Hangt af van verhouding CO2/O2 → naarmate de temperatuur stijgt, zal neiging tot foute reactie (binden
van O2) verhogen (eigenaardig)
Oplossing: primaire binding van CO2 scheiden van de secundaire: CO2 opgenomen door stomata en eerst
gebonden aan ander enzym → dat enzym zorgt voor aanrijking omgeving van Rubisco met CO2 waardoor
deze geen O2 zal binden
4
