Plantengroei & energiehuishouding HCO2
Ademhaling, is het tegenovergestelde van fotosynthese. Hier wordt CO 2 namelijk niet vastgelegd,
maar juist vrijgemaakt waarbij energie ontstaat in de vorm van warmte, NADH en ATP. Deze suikers
komen meestal uit de suikers die vastgelegd worden door FS. Dit geldt echter niet voor de suikers die
gebruikt worden bij ontkieming. Zij komen uit de cotylen of endosperm.
Energiebehoefte, niet alles wat een plant doet is even energiebehoeftig. Het hangt
bv van de omgeving en beschikbare nutriënten af hoeveel energie een plant nodig
heeft. Als een plant nitraat (NO 3) uit de omgeving opneemt moet dat eerste m.b.v. NADH
gereduceerd worden tot ammonium (NH 4) voordat het bijvoorbeeld aminozuren aan kan maken.
Ondanks dat dit energie kost, verkiezen planten meestal nitraat voor ammonium. Als planten heel
veel ammonium toegediend krijgen, wisselen ze vaak protonen uit met de bodem, waardoor de
bodem heel zuur wordt. Planten die dus wel ammonium op kunnen nemen, zouden daarmee mee
veel energie besparen. Er is dus geen gouden regelen om te kunnen hoeveel energie een plant nodig
heeft om te groeien, dat verschilt per situatie.
Wortelademhaling, in de grafiek staat op de linker as de dichtheid van
de wortel, op de rechter as de wortelademhaling gemeten door O 2
opname en op de x as staat de afstand tot de top. Als je op 0 zit, zit je
dus op de top. Een paar mm van de top zie je een piek in de
ademhaling en dat komt omdat daar een meristeem zit waar dus
continu nieuwe cellen aangemaakt worden en dat kost energie.
Richting de scheut wordt de ademhaling weer heel laag, met name
cellen rond de top hebben een groei of uitwisselende functie.
Cellen die dus wat verder van de top liggen, hebben alleen een
lage basis ademhaling nodig.
Ademhaling, eerst wordt glucose gesplitst in 2 pyruvaat
moleculen. Dit levert 2 ATP op, vindt in het cytosol plaats en
hiervoor is gen zuurstof nodig. Vervolgens gaat het pyruvaat de
mitochondriën in en neemt het deel aan de citroenzuurcyclus.
Deze levert volgens substraat level fosforilatie ook weer wat ATP,
maar het belangrijkst zijn de elektronen die hierbij vrijkomen. De
elektronen worden namelijk gebruikt in de oxidatieve
fosforylering waarbij heel veel energie vrijkomt. De oxidatieve
fosforilatie bestaat uit de elektronen keten en chemiosmose en heeft zuurstof nodig.
Zuurstofbehoefte, zoals hierboven te zien is heeft een plant zuurstof nodig en dat lijkt geen
probleem, want dat maakt die toch zelf aan met FS. Er zijn echter planten, bv in een
mangrovebos, waarbij de wortels altijd onder een laagje water staan en in water gaat diffusie van
gassen heel sloom. In zo’n bodem zitten ook nog eens micro-organismen die ook zuurstof
verbruiken en wat je overhoudt is een anaerobe bodem. Vandaar dat deze boven pneumatoforen
(uitgroeisels van de wortels) hebben die boven het water uitsteken. Als je daar een
dwarsdoorsnede van maakt, krijg je de foto die hier rechts staat. Je ziet hele grote luchtgaten die
gevormd zijn door geprogrammeerde celdood. Als er dan wind over de pneumatoforen blaast,
gaat er lucht door deze luchtgaten en wordt zo ook het wortelstelsel voorzien van zuurstof. Je
hebt ook minder extreme voorbeelden van aanpassingen zoals het plantje wat je hiernaast ziet.
De linker komt uit een normaal/droog veldje en de rechter uit een veldje waar
een laagje water op stond. De rechter is boven het water uit gaan groeien
waardoor zijn bladeren in de lucht zijn gekomen en weer zuurstof kunnen
krijgen. Als je van de rechter plant de bladeren en stelen doorsnijdt zal je ook
luchtgaten aantreffen.
Anaerobe ademhaling, als een plant er niet in slaagt om aan zuurstof te
komen, kan die overgaan op anaerobe ademhaling. Hierbij wordt glucose
gesplitst in 2 pyruvaat wat dan weer omgezet wordt in 2 acetaldehyde en
, gereduceerd wordt tot ethanol. Acetaldehyde is giftig voor de plant en moet zo snel mogelijk omgezet
worden in ethanol.
Alternatieve oxidase, hierbij ontkoppel je elektronen transport en de ATP synthese(, waardoor
je dus geen ATP aanmaakt). Je gebruikt de energie die je daardoor krijgt om warmte te
produceren. De A. titanum is een bloem die hier gebruik van maakt. Hij heeft verstuivers nodig
en geurstoffen om deze te lokken zijn beter te verspreiden van een warm oppervlakte dan een
koud opp. Zo verwarmt de A. titanum zijn spike om zijn geurstoffen beter te kunnen
verspreiden. Er zijn ook planten die alternatieve oxidase gebruiken om niet te bevriezen.
Conclusies ademhaling, met bovenstaande informatie kunnen we een paar conclusies trekken:
- Ademhaling is nodig voor onderhoud en groei
- Ademhaling is afhankelijk van de chemische samenstelling (van wat je bouwt en wat je tot je
beschikking hebt)
- Zuurstofbeschikbaarheid kan een probleem vormen
Fotosynthese, bestaat uit de lichtreactie en calvin cyclus. FS wordt primair bepaald door FS (CO 2
fixatie, O2 productie en suikerproductie).
Groeirichting, de meeste planten gebruiken schaduwsignalen om weg te groeien van de schaduw. Er
zijn echter ook planten die in het begin van hun leven juist richting de schaduw gaan om een boom
op te zoeken waarlangs ze naar boven kunnen groeien.
Cellulaire groei, de producten van FS worden gebruikt voor
ademhaling, aanmaak van eiwitten, aanmaak van aminozuren,
aanmaak van andere metabolieten, opslag en om celwanden te
synthetiseren (voornamelijk opgebouwd uit polysachariden(cellulose)). Suikers worden dus
niet alleen gebruikt voor opslag of als ATP bron, maar ook als bouwstof. Uiteindelijk is celgroei
op te delen in celdeling en expansie.
De ontwikkeling van planten is heel dynamisch en het verschilt dan ook per individu waar de
organen zitten en hoeveel ze er hebben.
Expansie, toename van de cel in een bepaalde richting. Planten kunnen zelf reguleren in welke
richting dat is. Zo kunnen ze cellen laten opzwellen als een balletje of juist uitrekken. Dit wordt
bepaalt door het cytoskelet en de opname van water speelt hierbij een rol.
Groeipotentieel, de netto balans van FS en ademhaling is het groeipotentieel van een plant.
Expressie van groei, je kan groei aanduiden met het gewicht wat er per tijdseenheid bijkomt, maar
dat kan een heel vertekend beeld geven, doordat een madeliefje van 1 gram bijvoorbeeld maar 0,1
gram per tijdseenheid groeit en een eikenboom van 1000 kg groeit maar liefst 1 kg in dezelfde
tijdseenheid. Bij het madeliefje vormt dat 10% van het totale gewicht en bij de eikenboom maar
0.1%. Vandaar dat we groei op verschillende manieren weergeven: AGR & RGR.
AGR, absolute growth rate, deze groei beschrijft de massa die er per tijdseenheid
bijkomt. Het is echter niet zo dat een plant elke dag met dezelfde hoeveelheid groeit.
De hoeveelheid massa die erbij komt is afhankelijk van de hoeveelheid massa die er al
was. De AGR is dus niet relatief met de hoeveelheid massa die je al hebt. De formule is
dW
als volgt: AGR= (W staat hier voor de massa).
dt
RGR, relative growth rate, deze formule geeft een goede weergave van de groei van
een plant, aangezien hierbij i.t.t. de AGR wel rekening wordt gehouden met de massa
van de plant. Als je in de grafiek kijkt, staat de AGR op 200 mg/dag en de RGR op 200
mg/g/dag. Het belangrijke verschil zit hem in de mg per gram aanwezige massa in de
1
∗dW
plant per dag. De formule is als volgt: W .
RGR=
dt
RGR2, ondanks dat de RGR in de grafiek weergegeven wordt als constant, is dat niet altijd het geval.
Als je namelijk kijkt naar de tweede grafiek waarin 2 grassoorten vergeleken worden, zie je dat de
Holcus veel sneller groeit dan de Deschamspia. Verder staat op de x as een logaritme van de
