Formulieren Sie die Reaktionsgleichung der assimilatorischen Sulfatreduktion in höheren Pflanzen!
SO42-- + 8 e-- + 8H+ → S2-- + 4 H2O.
Wie heißen die beteiligten Proteine und prosthetischen Gruppen bei den drei Schritten der Nitrogenasereaktion?
1. Schritt: Elektronenübertragung von Ferredoxin auf das FeS-Zentrum der Nitrogenase-Reductase.
2. Schritt: Konformationsänderung der Nitrogenase-Reductase unter ATP-Verbrauch (Erhöhung des Redoxpotentials) und anschließend Elektronenübertragung auf Dinitrogenase (Eisen-Schwefel- und Fe-Mo-Zentren)
3. Schritt: Elektronenübertragung von Fe-S- und Fe-Mo-Zentren der Dinitrogenase auf N2
Welcher Vorgang erfordert mehr Energieaufwand: die assimilatorische Reduktion von NO3-- oder die Reduktion von N2 über die Nitrogenase? Vergleichen Sie den ATP-Verbrauch beider Prozesse vom Ausgangsprodukt bis zum Glutamat!
Die Reduktion von N2 ist energetisch sehr viel aufwendiger (vgl. die ebenfalls sehr energieaufwendige industrielle Produktion von NH3 via Haber-Bosch-Verfahren!)
Nitrogenasereaktion: ½ N2 + 4H+ + 4 e-- + 8 ATP → NH3 + ½ H2 + 8 ADP + 8 Pi
Nitrat- und Nitritreductase: NO3-- + 8e-- + 8 H+ → NH3 + 2 H2O + OH--
Addiert man den Verbrauch von 1 ATP je NH3 bei der Glutaminsynthetase-Reaktion dazu, so steht einem Verbrauch von 9 ATP pro N bei der Reduktion von N2 ein Verbrauch von nur 1 ATP pro N bei der assimilatorischen NO3---Reduktion gegenüber.
Was ist das Endprodukt der assimilatorischen Nitratreduktion und wofür wird es verwendet?
NH3 wird in Kohlenstoffgerüste eingebaut (GS-GOGAT-Zyklus). Endprodukt ist Glutamat. Durch Transaminierung entsteht aus Glutamat und Oxalacetat Aspartat und α-Ketoglutarat. Glutamat und Aspartat sind Ausgangsverbindungen für die Synthese einer Vielzahl von Aminosäuren. Aus Aspartat werden Asparagin, Threonin, Isoleucin, Methionin und Cystein synthetisiert, aus Glutamat entstehen Glutamin, Arginin, Prolin, Lysin. Glutamat ist außerdem Ausgangspunkt der Porphobilinogensynthese über 5-Aminolävulinat.
Wie lautet die Bilanz der assimilatorischen Nitratreduktion in höheren Pflanzen?
Nitratreductase: NO3-- + 2e-- + 2 H+ → NO2-- + H2O
Nitritreductase: NO2-- + 6e-- + 6 H+ → NH3 + H2O + OH-- = NO3-- + 8e-- + 8 H+ → NH3 + 2 H2O + OH--
Welche Anpassungen sind typisch für Pflanzen, die auf Standorten mit ungewöhnlicher Mineralstoffzusammensetzung vorkommen?
Die Aufnahme der Ionen kann durch selektiven Ausschluss oder aktiven Export aus der Wurzel verhindert werden. Bestimmte Ionen können von Geweben/Kompartimenten, für die sie eine Bedrohung darstellen, ferngehalten werden, z.B. durch Komplexierung, Festlegung als schwerlösliche Salze, Speicherung in Vakuolen oder Verlagerung in nicht stoffwechselaktive Pflanzenteile. Speziell bei Halophyten: Verdünnung der Salzkonzentration durch Salzsukkulenz, Elimination durch Abwurf von Pflanzenteilen oder Rekretion.
Welche Hauptformen der Mykorrhiza werden unterschieden? Wo liegen bei dieser Symbiose die Vorteile für die Pflanze, wo für den Pilz?
Vesikulär-arbuskuläre M., ektotrophe M., endotrophe M., Übergangsform ektendotrophe M. Der Pilz bezieht Assimilate von der Pflanze, die Pflanze erreicht v.a. eine wesentliche Vergrößerung der absorbierenden Oberfläche und dadurch eine verbesserte Wasser- und Nährsalz-(Ionen-)Aufnahme.
Welche Funktion für den Ionenhaushalt der Pflanzen hat der Caspary-Streifen?
Bis zum Caspary-Streifen kann Wasser inklusive der darin gelösten Bestandteile (Ionen) frei diffundieren. Der Caspary-Streifen ist wasserundurchlässig und erzwingt eine Aufnahme von Wasser in den Symplasten, also den Durchtritt durch eine selektiv permeable Membran, an der die Ionenaufnahme durch Transportsysteme kontrolliert werden kann
Können bei den höheren Pflanzen nur die Wurzeln Ionen aufnehmen?
Nein, auch andere Oberflächen des Kormus wie die Blattoberflächen (daher ist Blattdüngung möglich).
Eine Pflanze zeigt bei Magnesiummangel eine Chlorose der älteren, bei Eisenmangel eine Chlorose der jüngeren Blätter. Wie können Sie diesen Sachverhalt erklären?
Magnesium ist in der Pflanze mobil, Eisen nicht. Magnesium kann also bei einer Unterversorgung aus älteren Blättern in jüngere Blätter verschoben werden.
Wovon ist die Nährstoffverfügbarkeit von Ionen im Boden abhängig?
Vor allem vom pH-Wert, dem Verhältnis der Ionen zueinander und der Bodenstruktur (Art und Größe der Bodenkolloide mit Ionenbindungsstellen).
In welcher Form kann eine Pflanze folgende Makro- und Mikronährelemente aufnehmen: N, C, Fe, K, Cl, P, O, Mn?
Stickstoff als Nitrat- oder Ammoniumion (überwiegend aus der Bodenlösung), Kohlenstoff ausschließlich als CO2 aus der Luft (Ausnahme: vollparasitisch lebende Pflanzen), Eisen als zwei- oder dreiwertiges Kation, Kalium als Kation, Chlor als Chlorid-Anion, Phosphor als Hydrogenphosphat, Mangan als zweiwertiges Kation (alle aus der Bodenlösung), Sauerstoff als O2 direkt aus der Luft, aber auch aus H2O und CO2.
