TOEGEPASTE PLANTKUNDE
H: BEKNOPTE HERHALING
zie curus
W: WATER
W.1 WATER IN PLANTENCELLEN
Aantal procent water in bepaalde planten:
- Bladgroenten (sla, witloof): 95%
- Bladeren van grassen: 85%
- Aardappelen: 80-85%
- Hout: 25-30%
- Rijpe en droge zaden: 5-15%
<-> droge stof gehalte = omgekeerde van watergehalte: voor het aanmaken van elke g DS nemen
wortels een halve liter water op
Water gaat van bodem → wortel → plantenweefsel → atmosfeer
Verschillende watertransportmanieren:
1) Moleculaire diffusie = verplaatsing gebeurt via concentratiegradiënt
- Hoeveelheid stof s die een bepaald oppervlakte passeert per tijdseenheid = Wet van
Fick:
• Js = fluxdensiteit
• Ds = diffusiecoëfficiënt (geeft weer hoe makkelijk een substantie s door een
bepaald medium migreert)
• min teken = beweging gaat in richting van afnemende concentraties
- Tijd nodig om vanuit startpositie een concentratie te bereiken die half zo groot is als de
concentratie bij startpositie:
(beweging doorheen celwanden en open ruimten tussen cellen = apoplatische beweging)
, 2) Massastroming of bulktransport = beweging van groep moleculen als gevolg van
drukgradiënt
- Volumeverandering per tijdseenheid/stroming door pijpen = Wet van Hagen-Poiseuille:
• A = debiet
• n = viscositeit
• d../dx = drukgradiënt
• r = straal van de pijpen
→ komt voor in floëemvaten
3) osmose = passage van een oplosmiddel zoals water doorheen een semi-permeabel
membraan vanuit een oplossing met een kleine concentratie opgeloste stoffen naar een
oplossing met een grote concentratie opgeloste stoffen
4) Aquaporines = kanaaltjes of poriën gemaakt van integrale membraaneiwitten. Ze laten
massastroming op microstraal toe (sneller dan diffusie)
- Cellen kunnen aquaporinen actief openen of sluiten door verandering in de cel of
omgeving
- Membraan selectief voor water maar Geen ionen
- Belangrijkste types aquaporines:
• PIP’s (op plasmamembraan)
• TIP’s (op tonoplast)
W.2 DE DRIJVENDE KRACHTEN ACHTER WATERTRANSPORT
- Drijvende kracht diffusie: concentratie
- Drijvende kracht massatransport: druk
- Drijvende kracht osmose: concentratie + druk
→ som van drukgradiënten en concentratiegradiënten = chemische potentiaal gradiënt =
waterpotentiaal 𝜓
𝜓W = 𝜓s + 𝜓P + 𝜓g
- S = concentratiegradiënt
• Osmotische potentiaal
• Drukt effect van opgeloste stoffen uit (verkleinen vrije energie van water)
• Waarde bepaald door hoeveel er is opgelost
• 𝜓s = -R T cs
o R = gasconstante
o Cs = concentratie van oplossing (bij ionische oplossingen x aantal
gedissocieerde partikels: vb x2 bij NaCl)
,- p = drukgradiënt
• hydrostatische potentiaal
• positieve hydrostatische druk in cel = turgordruk
• als cel in omgeving met kleinere waterpotentiaal komt: cel verliest water
→ bij veel waterverlies plasmamembraan los van celwand= plasmolyse
• gemeten tov omgevingsdruk
• negatief in vb xyleemvaten
- g = zwaartekrachtgradiënt
• 𝜓 g = 𝜌w g h
o 𝜌w = densiteit van water
o h = hoogte
o g = zwaartekracht
• meestal verwaarloosbaar tov andere componenten
- waterpotentiaal bij zuiver water = 0µ
- waterpotentiaal binnen levende plantencellen vaak negatief
- water stroomt van hoge waterpotentiaal naar lage waterpotentiaal
A) Zuiver water: waterpotentiaal = 0
B) Oplossing met 0,1M sucrose
→ osmotische en waterpotentiaal dalen (-
0,244)
C) cel normaal potentiaal van -0,732
< -0,244 dus water van omgeving in cel
→ hydrostatische druk in cel stijgt
→ waterpotentiaal stijgt tot evenwicht
D) stel we brengen cel in 0,3M sucrose opl
→ water uit cel want potentiaal van cel is
groter
→ turgordruk + waterpotentiaal dalen tot
waarde van sucrose opl: -0,732
E) als we cel tussen 2 platen doen, zal
water ook weg gaan uit cel?
, W2.1 Het verband tussen het celvolume en turgordruk
- verandering van waterpotentiaal is hoofdzakelijk door drukverandering (p), slechts
beperkt door osmotische potentiaal (s)
Verloop grafiek afhankelijk van starheid
celwand
Δ Ψp
Helling curve: = ε
(ΔV∕V)
- ε = volumetrische elasticiteitsmodulus
o maat voor rigiditeit van celwand
o celwand heel stijf: scherpe
helling, grote ε
o Daalt als cel daalt in turgordruk
- Turgordruk nadert 0 als cellen 10-15%
van volume verliezen → grafiek erg vlak
o Veranderingen in
waterpotentiaal grotendeels te
danken aan osmotische
gradiënt
(elastische cellen kunnen meer water verliezen
voor plasmolyse optreed →turgor loss point
gaat verder naar rechts staan)
W2.2 Hoe snel beweegt het water in levende cellen
Stroomsnelheid:
- Lp = hydraulische geleidbaarheid celmembraan
→ beïnvloed door openen en sluiten van aquaporines= geregeld door verschillende
mechanismen:
• Gating = sluiten/openen poriën onder invloed van fosforylatie of protonatie
• Zwakke of sterke expressie van aquaporine-genen
• Meer of minder afbraak van aquaporinen
• Subcellulaire relocalisatie = aquaporines kunnen tijdelijk het de membraan
worden verwijderd tot ze opnieuw nodig zijn
• Tetramerisatie = aquaporinen komen meestal in groepjes van 4 voor → de
samenstelling van deze groepejes beïnvloed de permeabiliteit van elk van de 4
poriën
- Δ Ψw = waterpotentiaal
H: BEKNOPTE HERHALING
zie curus
W: WATER
W.1 WATER IN PLANTENCELLEN
Aantal procent water in bepaalde planten:
- Bladgroenten (sla, witloof): 95%
- Bladeren van grassen: 85%
- Aardappelen: 80-85%
- Hout: 25-30%
- Rijpe en droge zaden: 5-15%
<-> droge stof gehalte = omgekeerde van watergehalte: voor het aanmaken van elke g DS nemen
wortels een halve liter water op
Water gaat van bodem → wortel → plantenweefsel → atmosfeer
Verschillende watertransportmanieren:
1) Moleculaire diffusie = verplaatsing gebeurt via concentratiegradiënt
- Hoeveelheid stof s die een bepaald oppervlakte passeert per tijdseenheid = Wet van
Fick:
• Js = fluxdensiteit
• Ds = diffusiecoëfficiënt (geeft weer hoe makkelijk een substantie s door een
bepaald medium migreert)
• min teken = beweging gaat in richting van afnemende concentraties
- Tijd nodig om vanuit startpositie een concentratie te bereiken die half zo groot is als de
concentratie bij startpositie:
(beweging doorheen celwanden en open ruimten tussen cellen = apoplatische beweging)
, 2) Massastroming of bulktransport = beweging van groep moleculen als gevolg van
drukgradiënt
- Volumeverandering per tijdseenheid/stroming door pijpen = Wet van Hagen-Poiseuille:
• A = debiet
• n = viscositeit
• d../dx = drukgradiënt
• r = straal van de pijpen
→ komt voor in floëemvaten
3) osmose = passage van een oplosmiddel zoals water doorheen een semi-permeabel
membraan vanuit een oplossing met een kleine concentratie opgeloste stoffen naar een
oplossing met een grote concentratie opgeloste stoffen
4) Aquaporines = kanaaltjes of poriën gemaakt van integrale membraaneiwitten. Ze laten
massastroming op microstraal toe (sneller dan diffusie)
- Cellen kunnen aquaporinen actief openen of sluiten door verandering in de cel of
omgeving
- Membraan selectief voor water maar Geen ionen
- Belangrijkste types aquaporines:
• PIP’s (op plasmamembraan)
• TIP’s (op tonoplast)
W.2 DE DRIJVENDE KRACHTEN ACHTER WATERTRANSPORT
- Drijvende kracht diffusie: concentratie
- Drijvende kracht massatransport: druk
- Drijvende kracht osmose: concentratie + druk
→ som van drukgradiënten en concentratiegradiënten = chemische potentiaal gradiënt =
waterpotentiaal 𝜓
𝜓W = 𝜓s + 𝜓P + 𝜓g
- S = concentratiegradiënt
• Osmotische potentiaal
• Drukt effect van opgeloste stoffen uit (verkleinen vrije energie van water)
• Waarde bepaald door hoeveel er is opgelost
• 𝜓s = -R T cs
o R = gasconstante
o Cs = concentratie van oplossing (bij ionische oplossingen x aantal
gedissocieerde partikels: vb x2 bij NaCl)
,- p = drukgradiënt
• hydrostatische potentiaal
• positieve hydrostatische druk in cel = turgordruk
• als cel in omgeving met kleinere waterpotentiaal komt: cel verliest water
→ bij veel waterverlies plasmamembraan los van celwand= plasmolyse
• gemeten tov omgevingsdruk
• negatief in vb xyleemvaten
- g = zwaartekrachtgradiënt
• 𝜓 g = 𝜌w g h
o 𝜌w = densiteit van water
o h = hoogte
o g = zwaartekracht
• meestal verwaarloosbaar tov andere componenten
- waterpotentiaal bij zuiver water = 0µ
- waterpotentiaal binnen levende plantencellen vaak negatief
- water stroomt van hoge waterpotentiaal naar lage waterpotentiaal
A) Zuiver water: waterpotentiaal = 0
B) Oplossing met 0,1M sucrose
→ osmotische en waterpotentiaal dalen (-
0,244)
C) cel normaal potentiaal van -0,732
< -0,244 dus water van omgeving in cel
→ hydrostatische druk in cel stijgt
→ waterpotentiaal stijgt tot evenwicht
D) stel we brengen cel in 0,3M sucrose opl
→ water uit cel want potentiaal van cel is
groter
→ turgordruk + waterpotentiaal dalen tot
waarde van sucrose opl: -0,732
E) als we cel tussen 2 platen doen, zal
water ook weg gaan uit cel?
, W2.1 Het verband tussen het celvolume en turgordruk
- verandering van waterpotentiaal is hoofdzakelijk door drukverandering (p), slechts
beperkt door osmotische potentiaal (s)
Verloop grafiek afhankelijk van starheid
celwand
Δ Ψp
Helling curve: = ε
(ΔV∕V)
- ε = volumetrische elasticiteitsmodulus
o maat voor rigiditeit van celwand
o celwand heel stijf: scherpe
helling, grote ε
o Daalt als cel daalt in turgordruk
- Turgordruk nadert 0 als cellen 10-15%
van volume verliezen → grafiek erg vlak
o Veranderingen in
waterpotentiaal grotendeels te
danken aan osmotische
gradiënt
(elastische cellen kunnen meer water verliezen
voor plasmolyse optreed →turgor loss point
gaat verder naar rechts staan)
W2.2 Hoe snel beweegt het water in levende cellen
Stroomsnelheid:
- Lp = hydraulische geleidbaarheid celmembraan
→ beïnvloed door openen en sluiten van aquaporines= geregeld door verschillende
mechanismen:
• Gating = sluiten/openen poriën onder invloed van fosforylatie of protonatie
• Zwakke of sterke expressie van aquaporine-genen
• Meer of minder afbraak van aquaporinen
• Subcellulaire relocalisatie = aquaporines kunnen tijdelijk het de membraan
worden verwijderd tot ze opnieuw nodig zijn
• Tetramerisatie = aquaporinen komen meestal in groepjes van 4 voor → de
samenstelling van deze groepejes beïnvloed de permeabiliteit van elk van de 4
poriën
- Δ Ψw = waterpotentiaal
