Biologie van het Organisme: plant
- Produceren zuurstof en organische massa
- Voedingsbron
- Bouwmateriaal, kleding
- Fossiele en bio-brandstoffen
- Bron van chemicaliën
Voedingsbron: ze maken aminozuren die wij zelf niet maken.
Verschil met dier:
- geen beweging
- regeneratie, plastische groei, onsterfelijk
- geen bloedsomloop
- geen spijsverteringskanaal
- voeding: H2O, CO2, zouten en spore-elementen
- fotosynthese, energiebron = licht
- metabole routes die in dieren ontbreken
Hormonen
Planten moeten hun fysiologie afstemmen op de omstandigheden en ze moeten dan ook op
veel signalen kunnen reageren.
Exogene signalen: abiotisch (licht ect.) en biotisch (dieraanvallen).
Endogene signalen: hormonen (groei en ontwikkeling, adaptie en verderdigingsrespons).
Het signaal wordt omgezet in transductie, hierdoor worden genen gemaakt die weer worden
gelezen tot eiwitten.
Signalen en hormonen hebben effect door:
- herkenning (receptoren)
- signaaltransductie naar effectoreiwitten (transcriptie)
- genexpressie (transcriptie)
- respons
Verandering in genexpressie zijn belangrijk.
Naar al deze effecten wordt nog onderzoek gedaan.
Belangrijk bij signaaltransductie:
Eiwitfosforylatie – via eiwit kinases en ATP
- fosfo-relay, fosfaatgroep al aan eiwit en wordt overgedragen aan een
ander eiwit.
Selectieve eiwitafbraak: - F-box eiwitten herkenning, ubiquitinering en afbraak door 26S
proteasoom.
Afhankelijk van het eiwit kan fosforylatie leiden tot activatie of inactivatie.
,Plantenhormonen
Groeihormonen: Auxine, Cytokinines, Gibberellines, Brassinosteroiden
Stresshormonen: Jasmonaten, Salicylzuur
Zowel stress als groei: Strigolactones, Abscisinezuur, Ethyleen
Je kan de hormonen ophelderen door mutanten aan te brengen. Zowel loss of function als
gaining function mutaties zijn verhelderend.
Arabidopsis thaliana voor onderzoek omdat: kleine plant, korte levenscyclus, sequentie
genoom bekend, collecties van mutanten, genetische technieken en makkelijk genetisch te
transformeren.
Auxine voor de groeirichting
Frits Went onderzocht het auxine signaal. In de top wordt gevormd, de hoogste concentratie
zit aan de schaduwkant. Dus wordt de groei sterk gestimuleerd door de auxine.
Thimann ontdekte de structuur IAA.
In de praktijk wordt geen IAA maar de synthetische stabielere vormen 1-Naa en 2,4-D
gebruikt, voor vb. weefselkweek.
2,4-D wordt ook als onkruidbestrijder gebruikt, omdat het schadelijk is voor dicotylen,
omdat ze het niet kunnen afbreken, monocotylen (grassen bijv.) kunnen dat wel. Dus kan
het gebruikt worden bij de teelt van monocotylen (grasvelden).
Hoe zorgt auxine voor de groei?
Acid growth hypothese:
1. Auxine verhoogt de activiteit van de protonenpomp
2. De celwand wordt zuurder.
3. Wedge-shaped expansins, die geactiveerd worden door een laag pH. De cellulose micro-
fibrillen laten los van de cross-linking polysachariden. De vrijgekomen cross-linking
polysachariden kunnen nu door de celwand van de enzymen.
4. De enzymatische deling van cross-linking polysachariden zorgt ervoor dat de microfibrillen
glijden. De rekbaarheid van de celwand wordt zo verhoogd en turgor rekt de cel op.
Auxine (IAA)
- apicale dominantie
- ontwikkeling vaatweefsel
- inductie van wortelvorming en zijwortels
- Inhibitie van bladval
- Induceert celstrekking
- Kan ook celdeling stimuleren
- Stimuleert ethyleenproductie
- Stimuleert vruchtontwikkeling
- Belangrijk bij fototropisme en gravitropisme
, IAA wordt getransporteerd van boven naar beneden (polair transport), maar niet via de
floëemstroom, maar via cel-cel transmembraan transport. Het remt de groei van de
zijknoppen: apicale dominantie.
Bij verwijdering van de top komen er dus meer zijscheuten.
Het bevorderd de worteling van stekken.
Polair auxine transport
pKz auxine = 4,7 pH = pKZ -> [HA] = [A-]
pH cel = 7 HA ↔ H+ + A-
pH apoplast = 5
Binnen de cel als ion en kan daar niet uit, omdat de binnen-membraan negatief geladen is.
Transport moet dus via transporteiwitten plaatsvinden.
In de apoplast is het ongeladen en dus is er diffusie over het membraan mogelijk.
Transport van IAA wordt verzorgt door PIN membraaneiwitten. De positie van deze enzymen
zorgt voor de groeirichting.
PIN1 alleen in de stele en aan de onderkant.
PIN2 alleen in de buitenste cellaag aan de bovenkant.
PIN3 allen in de columella cellen en gelijkelijk verdeeld over de cellen.
Door zwaartekracht accumuleert PIN3 aan de onderkant in de columella cellen. PIN2
accumuleert aan de onderkant van de wortel, daardoor wordt de auxine concentratie onder
zo hoog dat celstrekking geremd wordt tov boven en buigt de wortel naar beneden.
Cellen in de wortelmuts bevatten de G-kracht sensoren. Men denkt dat zware amyloplasten
gevuld met zetmeel (statolieten) onderdeel uitmaken van het sensorsysteem.
Bij een te hoge concentratie van auxine remt de groei van de wortel weer. De PIN hormonen
worden beïnvloed door de zwaartekracht. Hierdoor wordt de concentratie bij een
gekantelde wortel heel geconcentreerd en zo remt de groei en maakt de wortel een bocht.
Cytokinines
- stimulering van celdeling
- stimulering van scheutvorming
- remmen bladveroudering
- heffen apicale dominantie op
- werken tegengesteld aan auxine in orgaanvorming en apicale dominantie
- bevorderd samen met auxine de celdeing
- worden snel omhoog getransporteerd via het xyleem
Auxine wordt in de scheut gemaakt en wordt naar beneden getransporteerd via cel-cel
transport. Remt knopuitloop.
Cytokinines worden in de wortel gemaakt en wordt naar boven getransporteerd via het
xyleem. Stimuleert knopuitloop.
Weefselkweek – stukjes plantweefsel op plaatje auxine om wortelgroei te stimuleren en op
een plaatje cytokinine om snel veel bladeren te groeien, vervolgens weer in aarde gezet.
- Produceren zuurstof en organische massa
- Voedingsbron
- Bouwmateriaal, kleding
- Fossiele en bio-brandstoffen
- Bron van chemicaliën
Voedingsbron: ze maken aminozuren die wij zelf niet maken.
Verschil met dier:
- geen beweging
- regeneratie, plastische groei, onsterfelijk
- geen bloedsomloop
- geen spijsverteringskanaal
- voeding: H2O, CO2, zouten en spore-elementen
- fotosynthese, energiebron = licht
- metabole routes die in dieren ontbreken
Hormonen
Planten moeten hun fysiologie afstemmen op de omstandigheden en ze moeten dan ook op
veel signalen kunnen reageren.
Exogene signalen: abiotisch (licht ect.) en biotisch (dieraanvallen).
Endogene signalen: hormonen (groei en ontwikkeling, adaptie en verderdigingsrespons).
Het signaal wordt omgezet in transductie, hierdoor worden genen gemaakt die weer worden
gelezen tot eiwitten.
Signalen en hormonen hebben effect door:
- herkenning (receptoren)
- signaaltransductie naar effectoreiwitten (transcriptie)
- genexpressie (transcriptie)
- respons
Verandering in genexpressie zijn belangrijk.
Naar al deze effecten wordt nog onderzoek gedaan.
Belangrijk bij signaaltransductie:
Eiwitfosforylatie – via eiwit kinases en ATP
- fosfo-relay, fosfaatgroep al aan eiwit en wordt overgedragen aan een
ander eiwit.
Selectieve eiwitafbraak: - F-box eiwitten herkenning, ubiquitinering en afbraak door 26S
proteasoom.
Afhankelijk van het eiwit kan fosforylatie leiden tot activatie of inactivatie.
,Plantenhormonen
Groeihormonen: Auxine, Cytokinines, Gibberellines, Brassinosteroiden
Stresshormonen: Jasmonaten, Salicylzuur
Zowel stress als groei: Strigolactones, Abscisinezuur, Ethyleen
Je kan de hormonen ophelderen door mutanten aan te brengen. Zowel loss of function als
gaining function mutaties zijn verhelderend.
Arabidopsis thaliana voor onderzoek omdat: kleine plant, korte levenscyclus, sequentie
genoom bekend, collecties van mutanten, genetische technieken en makkelijk genetisch te
transformeren.
Auxine voor de groeirichting
Frits Went onderzocht het auxine signaal. In de top wordt gevormd, de hoogste concentratie
zit aan de schaduwkant. Dus wordt de groei sterk gestimuleerd door de auxine.
Thimann ontdekte de structuur IAA.
In de praktijk wordt geen IAA maar de synthetische stabielere vormen 1-Naa en 2,4-D
gebruikt, voor vb. weefselkweek.
2,4-D wordt ook als onkruidbestrijder gebruikt, omdat het schadelijk is voor dicotylen,
omdat ze het niet kunnen afbreken, monocotylen (grassen bijv.) kunnen dat wel. Dus kan
het gebruikt worden bij de teelt van monocotylen (grasvelden).
Hoe zorgt auxine voor de groei?
Acid growth hypothese:
1. Auxine verhoogt de activiteit van de protonenpomp
2. De celwand wordt zuurder.
3. Wedge-shaped expansins, die geactiveerd worden door een laag pH. De cellulose micro-
fibrillen laten los van de cross-linking polysachariden. De vrijgekomen cross-linking
polysachariden kunnen nu door de celwand van de enzymen.
4. De enzymatische deling van cross-linking polysachariden zorgt ervoor dat de microfibrillen
glijden. De rekbaarheid van de celwand wordt zo verhoogd en turgor rekt de cel op.
Auxine (IAA)
- apicale dominantie
- ontwikkeling vaatweefsel
- inductie van wortelvorming en zijwortels
- Inhibitie van bladval
- Induceert celstrekking
- Kan ook celdeling stimuleren
- Stimuleert ethyleenproductie
- Stimuleert vruchtontwikkeling
- Belangrijk bij fototropisme en gravitropisme
, IAA wordt getransporteerd van boven naar beneden (polair transport), maar niet via de
floëemstroom, maar via cel-cel transmembraan transport. Het remt de groei van de
zijknoppen: apicale dominantie.
Bij verwijdering van de top komen er dus meer zijscheuten.
Het bevorderd de worteling van stekken.
Polair auxine transport
pKz auxine = 4,7 pH = pKZ -> [HA] = [A-]
pH cel = 7 HA ↔ H+ + A-
pH apoplast = 5
Binnen de cel als ion en kan daar niet uit, omdat de binnen-membraan negatief geladen is.
Transport moet dus via transporteiwitten plaatsvinden.
In de apoplast is het ongeladen en dus is er diffusie over het membraan mogelijk.
Transport van IAA wordt verzorgt door PIN membraaneiwitten. De positie van deze enzymen
zorgt voor de groeirichting.
PIN1 alleen in de stele en aan de onderkant.
PIN2 alleen in de buitenste cellaag aan de bovenkant.
PIN3 allen in de columella cellen en gelijkelijk verdeeld over de cellen.
Door zwaartekracht accumuleert PIN3 aan de onderkant in de columella cellen. PIN2
accumuleert aan de onderkant van de wortel, daardoor wordt de auxine concentratie onder
zo hoog dat celstrekking geremd wordt tov boven en buigt de wortel naar beneden.
Cellen in de wortelmuts bevatten de G-kracht sensoren. Men denkt dat zware amyloplasten
gevuld met zetmeel (statolieten) onderdeel uitmaken van het sensorsysteem.
Bij een te hoge concentratie van auxine remt de groei van de wortel weer. De PIN hormonen
worden beïnvloed door de zwaartekracht. Hierdoor wordt de concentratie bij een
gekantelde wortel heel geconcentreerd en zo remt de groei en maakt de wortel een bocht.
Cytokinines
- stimulering van celdeling
- stimulering van scheutvorming
- remmen bladveroudering
- heffen apicale dominantie op
- werken tegengesteld aan auxine in orgaanvorming en apicale dominantie
- bevorderd samen met auxine de celdeing
- worden snel omhoog getransporteerd via het xyleem
Auxine wordt in de scheut gemaakt en wordt naar beneden getransporteerd via cel-cel
transport. Remt knopuitloop.
Cytokinines worden in de wortel gemaakt en wordt naar boven getransporteerd via het
xyleem. Stimuleert knopuitloop.
Weefselkweek – stukjes plantweefsel op plaatje auxine om wortelgroei te stimuleren en op
een plaatje cytokinine om snel veel bladeren te groeien, vervolgens weer in aarde gezet.
