Plantenfysiologie
Hoofdstuk 1: De plantencel
1.Verklaar volgende plantenstructuren zeer gedetailleerd: plasmodesmata, stomata,
plastiden en vacuolen (tonoplast). (HS 1)
Plasmodesmata = gecontroleerde opening
Plasmodesmata zijn tubulaire extensies van het plasmamembraan die door de celwand heen lopen en
het cytoplasma van naburige cellen verbinden. Het vormt een continuüm van het cytoplasma: de
symplast.
- Primaire plasmodesmata ontstaan tijdens de cytokinese bij de fusie van Golgi vesikels ter
hoogte van de celplaat (de toekomstige middenlamella). Ze verbinden dus de cellen die door
deling van elkaar zijn afgeleid.
- Secundaire plasmodesmata ontstaan tussen cellen nadat de celwand al gevormd is. Ze
ontstaan door uitstulping van het plasmamembraan aan de celoppervlakte, of door vertakking
van de primaire plasmodesmata.
Bevat dunne buis van ER (desmotubulus), continu met ER in cel. → Symplast verbind cytosol van
naburige cellen en ook inhoud van ER.
Stomata
De huidmondjes vormen een lage weerstand voor de
uitwisseling van waterdamp en CO2 met de omgeving. Via
controle op de huidmondjes via sluitcellen is de plant in staat
zeer nauwkeurig de gasuitwisseling te controleren. Bij grassen
hebben deze sluitcellen een haltervorm en worden ze
geflankeerd door twee nevencellen. De nevencellen en de
sluitcellen (gespecialiseerde celwandstructuur met radiale
verdikkingen) worden samen het stomatale complex
genoemd. De sluitcellen in dicotylen en niet-gras monocotylen
zijn niervormig en meestal zonder nevencellen.
Stomata komen in alle vasculaire planten voor. Ze controleren
de fotosynthese door de uitwisseling van waterdamp en CO2.
Sluitcellen: ionen-/wateropname → opzwellen en buiging cel
→ verlaging van ψS (concentratiepotentiaal) → wateropname
→ zwellen van sluitcellen → openen van huidmondje
1
,Plastiden
• Chloroplasten: dubbele membraan (binnen- en buitenmembraan), grana (stapeltjes van
thylakoïden) + pigmenten en eiwitten.
o In thylakoïden zitten eiwitten en pigmenten die instaan voor de fotochemische reactie
van de fotosynthese
o Lumen = stroma.
o Membraan die grana verbinden = stroma lamellen (hier ATP-syntheasen)
• Chromoplasten: hoge concentratie carotenoïden in plaats van chlorofyl; belangrijke functie in
gele, oranje en rode kleur van bloemen en vruchten.
• Leukoplasten: plastiden zonder pigmenten bv. Amyloplasten (zetmeelhoudend; komen voor
in opslagweefsels van scheuten en wortels; rol in zwaartekrachtperceptie)
- Bevatten eigen DNA
- Proplastide → chloroplast onder invloed van licht en etioplast in donker.
Vacuolen
- Volwassen plantencellen bevatten doorgaans een grote, met water (+ enzymen, suikers en
secundaire metabolieten = verdediging plant) gevulde centrale vacuole. Elke vacuole is
omgeven door een membraan, de tonoplast. Transporteiwitten controleren de flux van ionen
en organische moleculen doorheen de tonoplast. In merismatisch weefsel is de vacuole minder
prominent aanwezig, meestal worden er meerdere kleine provacuolen gevonden.
- Centrale vacuole bevat water en opgeloste anorganische ionen, suikers, enzymen en
verschillende secundaire metabolieten; spelen rol in verdediging van planten.
- Turgordruk: door osmotische opname van water in de vacuole, die mogelijk wordt gemaakt
door actief transport van moleculen doorheen de tonoplast. => cel expansie en structurele
rigiditeit
- Eiwitlichaampjes (protein bodies) zijn vacuolen die gespecialiseerd zijn in de opslag van
eiwitten en komen veelvuldig voor in zaden. De hydrolytische enzymen voor de afbraak van
deze eiwitten zitten opgeslagen in de lytische vacuolen, die versmelten met de
eiwitlichaampjes om de afbraak te initiëren.
2
,Hoofdstuk 2: Water en de plantencel
OPMERKING: water heeft geen metabole rol, maar is belangrijk omdat de plant water nodig heeft voor
de fotosynthese om de huidmondjes open te zetten.
2.Wat is de waterpotentiaal? Hoe is deze gedefinieerd? Geen en bespreek ook het
Hofflerdiagram. (HS 2)
1.De waterpotentiaal wordt bepaald door drie factoren (concentratie, druk en zwaartekracht) en is
gedefinieerd als de chemische potentiaal van water. (intrinsieke eigenschap van watermoleculen om
te verplaatsen)
- µW = µW* + RTCW + pVW + ρgh met µW* (de potentiaal onder standaaromstandigheden) gedeeld
door het partiële molale volume van water: 18.10-6 m³ mol-1.
- De waterpotentiaal is een maat voor de vrije energie van water per eenheid volume (Jm-3).
- De belangrijkste factoren die de waterpotentiaal bepalen zijn concentratie (s), druk (p) en
zwaartekracht (g). ΨW = ψS + ψP + ψg.
- De osmotische potentiaal vertegenwoordigt het effect van de opgeloste stof op de
waterpotentiaal. Het vermindert de vrije energie van water door verdunning (van het water)
en verhoging van de entropie. Wet van ’t Hoff: ѰS = -RTcS
o R=8,32 J.mol-1.K-1
o Cs is de concentratie opgeloste stof, uitgedrukt in osmolaliteit (moles opgeloste stof
per liter water → mol.L-1)
- De drukpotentiaal stelt de hydrostatische druk voor op de oplossing. Positief door bv turgor
en negatief door bv de trekkracht op het water in het xyleem. ѰP = 0 MPa bij standaard (=
open)
- De zwaartekrachtpotentiaal is afhankelijk van de hoogte van het water boven een
referentiepositie. ѰG = ρW.g.h
- Soms ook nog ѰM = matrix potentiaal. De plantencelwand is rigide dus wanneer er een dalende
verandering is in waterpotentiaal dan is er een stijgende verandering in drukpotentiaal.
2.Water komt de cel binnen volgens de waterpotentiaalgradiënt
De plantencel gedraagt zich in een oplossing als een osmotisch systeem, omgeven door een semi-
permeabele membraan. De celwand biedt stevigheid, maar is nagenoeg volledig doorlaatbaar voor
water en de meeste kleine moleculen in de omgevende oplossing.
3.Hofflerdiagram (Fig 2.7 p 22)
Dit is een grafische weergave van de water-( ΨW), osmotische- en drukpotentiaal (Ψp) als functie van
het relatieve cel volume.
→ Doordat de plantencelwand heel rigide is, levert een kleine verandering in de waterpotentiaal (ΨW)
meestal een grote verandering op in de drukpotentiaal (Ψp).
3
, → UITLEG GRAFIEK?
4. Watertransport door de membraan wordt gefaciliteerd door aquaporines
- Diffusie is onvoldoende om snelheden van watertransport te verklaren
→ Aquaporines = transmembraaneiwitten die selectief water doorlaten (gefaciliteerde
difussie); passief transport, gedreven door waterconcentratiegradiënt
5. Waterstatus van de plant
- Waterstatus: plant is zelden in volledig gehydrateerde toestand
- Beschreven in termen van waterpotentiaal
- Waterstatus beïnvloed fysiologische processen
4
Hoofdstuk 1: De plantencel
1.Verklaar volgende plantenstructuren zeer gedetailleerd: plasmodesmata, stomata,
plastiden en vacuolen (tonoplast). (HS 1)
Plasmodesmata = gecontroleerde opening
Plasmodesmata zijn tubulaire extensies van het plasmamembraan die door de celwand heen lopen en
het cytoplasma van naburige cellen verbinden. Het vormt een continuüm van het cytoplasma: de
symplast.
- Primaire plasmodesmata ontstaan tijdens de cytokinese bij de fusie van Golgi vesikels ter
hoogte van de celplaat (de toekomstige middenlamella). Ze verbinden dus de cellen die door
deling van elkaar zijn afgeleid.
- Secundaire plasmodesmata ontstaan tussen cellen nadat de celwand al gevormd is. Ze
ontstaan door uitstulping van het plasmamembraan aan de celoppervlakte, of door vertakking
van de primaire plasmodesmata.
Bevat dunne buis van ER (desmotubulus), continu met ER in cel. → Symplast verbind cytosol van
naburige cellen en ook inhoud van ER.
Stomata
De huidmondjes vormen een lage weerstand voor de
uitwisseling van waterdamp en CO2 met de omgeving. Via
controle op de huidmondjes via sluitcellen is de plant in staat
zeer nauwkeurig de gasuitwisseling te controleren. Bij grassen
hebben deze sluitcellen een haltervorm en worden ze
geflankeerd door twee nevencellen. De nevencellen en de
sluitcellen (gespecialiseerde celwandstructuur met radiale
verdikkingen) worden samen het stomatale complex
genoemd. De sluitcellen in dicotylen en niet-gras monocotylen
zijn niervormig en meestal zonder nevencellen.
Stomata komen in alle vasculaire planten voor. Ze controleren
de fotosynthese door de uitwisseling van waterdamp en CO2.
Sluitcellen: ionen-/wateropname → opzwellen en buiging cel
→ verlaging van ψS (concentratiepotentiaal) → wateropname
→ zwellen van sluitcellen → openen van huidmondje
1
,Plastiden
• Chloroplasten: dubbele membraan (binnen- en buitenmembraan), grana (stapeltjes van
thylakoïden) + pigmenten en eiwitten.
o In thylakoïden zitten eiwitten en pigmenten die instaan voor de fotochemische reactie
van de fotosynthese
o Lumen = stroma.
o Membraan die grana verbinden = stroma lamellen (hier ATP-syntheasen)
• Chromoplasten: hoge concentratie carotenoïden in plaats van chlorofyl; belangrijke functie in
gele, oranje en rode kleur van bloemen en vruchten.
• Leukoplasten: plastiden zonder pigmenten bv. Amyloplasten (zetmeelhoudend; komen voor
in opslagweefsels van scheuten en wortels; rol in zwaartekrachtperceptie)
- Bevatten eigen DNA
- Proplastide → chloroplast onder invloed van licht en etioplast in donker.
Vacuolen
- Volwassen plantencellen bevatten doorgaans een grote, met water (+ enzymen, suikers en
secundaire metabolieten = verdediging plant) gevulde centrale vacuole. Elke vacuole is
omgeven door een membraan, de tonoplast. Transporteiwitten controleren de flux van ionen
en organische moleculen doorheen de tonoplast. In merismatisch weefsel is de vacuole minder
prominent aanwezig, meestal worden er meerdere kleine provacuolen gevonden.
- Centrale vacuole bevat water en opgeloste anorganische ionen, suikers, enzymen en
verschillende secundaire metabolieten; spelen rol in verdediging van planten.
- Turgordruk: door osmotische opname van water in de vacuole, die mogelijk wordt gemaakt
door actief transport van moleculen doorheen de tonoplast. => cel expansie en structurele
rigiditeit
- Eiwitlichaampjes (protein bodies) zijn vacuolen die gespecialiseerd zijn in de opslag van
eiwitten en komen veelvuldig voor in zaden. De hydrolytische enzymen voor de afbraak van
deze eiwitten zitten opgeslagen in de lytische vacuolen, die versmelten met de
eiwitlichaampjes om de afbraak te initiëren.
2
,Hoofdstuk 2: Water en de plantencel
OPMERKING: water heeft geen metabole rol, maar is belangrijk omdat de plant water nodig heeft voor
de fotosynthese om de huidmondjes open te zetten.
2.Wat is de waterpotentiaal? Hoe is deze gedefinieerd? Geen en bespreek ook het
Hofflerdiagram. (HS 2)
1.De waterpotentiaal wordt bepaald door drie factoren (concentratie, druk en zwaartekracht) en is
gedefinieerd als de chemische potentiaal van water. (intrinsieke eigenschap van watermoleculen om
te verplaatsen)
- µW = µW* + RTCW + pVW + ρgh met µW* (de potentiaal onder standaaromstandigheden) gedeeld
door het partiële molale volume van water: 18.10-6 m³ mol-1.
- De waterpotentiaal is een maat voor de vrije energie van water per eenheid volume (Jm-3).
- De belangrijkste factoren die de waterpotentiaal bepalen zijn concentratie (s), druk (p) en
zwaartekracht (g). ΨW = ψS + ψP + ψg.
- De osmotische potentiaal vertegenwoordigt het effect van de opgeloste stof op de
waterpotentiaal. Het vermindert de vrije energie van water door verdunning (van het water)
en verhoging van de entropie. Wet van ’t Hoff: ѰS = -RTcS
o R=8,32 J.mol-1.K-1
o Cs is de concentratie opgeloste stof, uitgedrukt in osmolaliteit (moles opgeloste stof
per liter water → mol.L-1)
- De drukpotentiaal stelt de hydrostatische druk voor op de oplossing. Positief door bv turgor
en negatief door bv de trekkracht op het water in het xyleem. ѰP = 0 MPa bij standaard (=
open)
- De zwaartekrachtpotentiaal is afhankelijk van de hoogte van het water boven een
referentiepositie. ѰG = ρW.g.h
- Soms ook nog ѰM = matrix potentiaal. De plantencelwand is rigide dus wanneer er een dalende
verandering is in waterpotentiaal dan is er een stijgende verandering in drukpotentiaal.
2.Water komt de cel binnen volgens de waterpotentiaalgradiënt
De plantencel gedraagt zich in een oplossing als een osmotisch systeem, omgeven door een semi-
permeabele membraan. De celwand biedt stevigheid, maar is nagenoeg volledig doorlaatbaar voor
water en de meeste kleine moleculen in de omgevende oplossing.
3.Hofflerdiagram (Fig 2.7 p 22)
Dit is een grafische weergave van de water-( ΨW), osmotische- en drukpotentiaal (Ψp) als functie van
het relatieve cel volume.
→ Doordat de plantencelwand heel rigide is, levert een kleine verandering in de waterpotentiaal (ΨW)
meestal een grote verandering op in de drukpotentiaal (Ψp).
3
, → UITLEG GRAFIEK?
4. Watertransport door de membraan wordt gefaciliteerd door aquaporines
- Diffusie is onvoldoende om snelheden van watertransport te verklaren
→ Aquaporines = transmembraaneiwitten die selectief water doorlaten (gefaciliteerde
difussie); passief transport, gedreven door waterconcentratiegradiënt
5. Waterstatus van de plant
- Waterstatus: plant is zelden in volledig gehydrateerde toestand
- Beschreven in termen van waterpotentiaal
- Waterstatus beïnvloed fysiologische processen
4
