Planten, biotechnologie en fotosynthese

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 6

BiNaS tabellen

Planten: 78, 79B, 81, 91

Biotechnologie: 71M

Fotosynthese: 69, 72, 79D

+ Samenvatting

Opname water en mineralen

Wortelharen = groot oppervlak

Centrale cilinder

• Houtvaten
• Bastvaten
• Endodermis = selectieve opname van mineralen

Transport via celwanden = permeabel

Bandje van Caspari = impermeabel

Binas tabel 91B

1. Planten

Worteldruk

Osmotische waarde in centrale cilinder wordt hoger dan in de schors = aantrekken water

-> water + mineralen stijgt in houtvaten

Gaswisseling

Via de huidmondjes (open)

• Opname CO2 voor fotosynthese
• Afgifte O2 aan omgeving
• Verdamping van water

Huidmondjes gesloten

-> minder verdamping

-> minder fotosynthese

Voortplantingsorganen Planten

Helmknoppen van meeldraden: 

• Mannelijk
• Meiose = Stuifmeelkorrels (haploïd)

In zaadbeginsel van vruchtbeginsel stamper:

• Vrouwelijk
• Meiose = Eicellen (haploïd)

Verspreiding stuifmeelkorrels door wind en water (abiotisch) of dieren (biotisch)

Bestuiving

= bevruchting

stuifmeelkorrel + eicel = zaadje (kiem/embryo + voorraad voedsel)

Signaalstoffen

Plantenhormonen die betrokken zijn bij onder meer de groeirichting, rijping of bescherming van de plant.

Auxine: groeistof (rekbaarheid van celwanden groter maken = celstrekking = lengtegroei)

• +Fototropie: Planten groeien richting het licht (want licht vermindert aanmaak Auxine) / -Fototropie: groeit van licht af
• Geotropie: Een stengeltop groeit tegen de zwaartekracht in (-)/ worteltop (+)

Signaalstoffen

Ethyleen: stimuleert de rijping van vele soorten fruit -> vorming enzymen die zorgen voor:

• Geur- en kleurverandering
• De omzetting van zetmeel en zuren in suikers
• Het zachter worden van het vruchtvlees (pectinase)

Bescherming bij planten

• Mechanische afweer: uiterlijke aanpassingen -> haren, stekels, doornen

• Chemische afweer: stofjes -> cafeïne, nicotine

• Indirecte afweer: lokstof voor de natuurlijke vijand van een belager

Recombinant-DNA-techniek

DNA inbrengen van ander individu.

• Plasmide: uit bacteriën gekweekt
• Restrictie-enzymen: knippen
• DNA-ligase: plakken
• Marker (resistentie tegen bepaald antibioticum): controle of bacterie het specifieke gen heeft opgenomen
  

Niet-cyclisch

12x

Cyclisch

6x

Uit welke delen bestaat een plant?

Organen met eigen bouw en functie:

• Wortels: water en mineralen opzuigen,  zorgen voor stevigheid plant en opslag zetmeel als reservestof (Binas 91D)

• Stengel: vervoer van water en voedingsstoffen via houtvaten en bastvaten en plant rechtop houden

• Bladeren: de nerven vervoeren water en opgeloste stoffen en zorgen voor stevigheid + bladgroenkorrels en huidmondjes dragen bij aan fotosynthese

• Bloem: voortplanting (zaadjes)

Waaruit bestaat een plantencel?

• Celwand: stevige laag buiten om de cel 
• Celmembraan: regelt welke stoffen de cel in- en uitgaan
• Cytoplasma: stroperige vloeistof
• Celkern: DNA
• Vacuole: stevigheid (gevuld met water)
• Bladgroenkorrels: fotosynthese

Binas tabel 79B

Hoe blijven planten rechtop?

• Kruidachtige planten: hebben water nodig voor de stevigheid (tulpen en madeliefjes)    -> de vacuole speelt een belangrijke rol
  
  
• Houtachtige planten: bestaan uit houtcellen die uiteindelijke stevige buisjes vormen (bomen en struiken) 

Bouw zaadplant

Weefsels

• Dekweefsel: bescherming tegen waterverlies en infecties
• Vaatweefsel: houtvaten en bastvaten
• Vulweefsel: fotosynthese, opslag en stevigheid

Binas tabel 81

Bouw blad

• Dekweefsel: bescherming tegen waterverlies en infecties = epidermis en cuticula
• Vaatweefsel: houtvaten (xyleem) = water en mineralen omHoog en bastvaten (floëem) = glucose naar Bladeren/Beneden/Boven 
• Vulweefsel: fotosynthese in bladgroenkorrels, opslag (chromoplasten en amyloplasten) en stevigheid

Binas tabel 91A

Groei en ontwikkeling 

In deelweefsel (meristeem): toppen wortels en stengels, knoppen en jonge bladeren

Nodig: water, mineralen, zuurstof, koolstofdioxide, licht en temperatuur

• Celdifferentiatie: verandering vorm
• Celspecialisatie: verandering functie

Binas tabel 81B

Lengtegroei (stengeltop, worteltop) Binas 91B

Diktegroei (cambium) 

Binas 91C2

Houtvaten vs bastvaten (Binas 81E)

Jaarringen

Winter = geen groei

Voorjaar = groei -> wijde houtvaten met dunne wanden (veel water + opgeloste stoffen)

Zomer -> nauwe houtvaten met dikke wanden

Binas 91C2

Plastiden

Chromoplast: kleurstofkorrel

Chloroplast: bladgroenkorrel - fotosynthese

Leukoplast: Opslag

• Amyloplast: zetmeel
• Elaioplast: olie
• Proteïnoplast: eiwit

Overgang van één naar ander mogelijk

(bijv. rijpen banaan)

Transport in zaadplanten

Anorganische sapstroom

• Houtvaten (xyleem)
• Water en mineralen/zouten
• Vanuit wortels naar stengels en bladeren

Organische sapstroom

• Bastvaten (floëem)
• Water en assimilatieproducten (sacharose, mineralen, aminozuren, hormonen)
• Van bladeren naar alle andere delen van plant (fructose/zetmeel) -> Binas tabel 91

Opname water en mineralen

Wortelharen = groot oppervlak

Centrale cilinder

• Houtvaten
• Bastvaten
• Endodermis = selectieve opname van mineralen

Transport via celwanden = permeabel

Bandje van Caspari = impermeabel

Binas tabel 91B

Worteldruk

Osmotische waarde in centrale cilinder wordt hoger dan in de schors = aantrekken water

-> water + mineralen stijgt in houtvaten

Waterpotentiaal

Eenheid = megapascal (MPa)

Stijgende sapstroom in houtvaten

1. Verdamping water bladeren (huidmondjes)
2. Capillaire werking 

• cohesiekrachten (watermoleculen trekken elkaar aan) en adhesiekrachten (watermoleculen 'plakken' aan celwanden)
• cohesie+adhesie > zwaartekracht

Samenvattend

Gaswisseling

Via de huidmondjes (open)

• Opname CO2 voor fotosynthese
• Afgifte O2 aan omgeving
• Verdamping van water

Huidmondjes gesloten

-> minder verdamping

-> minder fotosynthese

Voortplantingsorganen Planten

Helmknoppen van meeldraden: 

• Mannelijk
• Meiose = Stuifmeelkorrels (haploïd)

In zaadbeginsel van vruchtbeginsel stamper:

• Vrouwelijk
• Meiose = Eicellen (haploïd)

Verspreiding stuifmeelkorrels door wind en water (abiotisch) of dieren (biotisch)

Bestuiving

= bevruchting

stuifmeelkorrel + eicel = zaadje (kiem/embryo + voorraad voedsel)

Levenscyclus van een zaadplant

Ongeslachtelijke voortplanting

Celdeling waarbij nakomelingen (klonen) ontstaan die genetisch identiek zijn aan de ouder -> bacteriën, schimmels, planten en sommige dieren

• Op natuurlijke wijze
• Op kunstmatige wijze

Natuurlijke ongeslachtelijke voortplanting

Kunstmatige ongeslachtelijke voortplanting

Wanneer kan kunstmatige klonering gunstig zijn? En wanneer kan dit juist een gevaar opleveren?

Signaalstoffen

Plantenhormonen die betrokken zijn bij onder meer de groeirichting, rijping of bescherming van de plant.

Auxine: groeistof (rekbaarheid van celwanden groter maken = celstrekking = lengtegroei)

• +Fototropie: Planten groeien richting het licht (want licht vermindert aanmaak Auxine) / -Fototropie: groeit van licht af
• Geotropie: Een stengeltop groeit tegen de zwaartekracht in (-)/ worteltop (+)

Signaalstoffen

Ethyleen: stimuleert de rijping van vele soorten fruit -> vorming enzymen die zorgen voor:

• Geur- en kleurverandering
• De omzetting van zetmeel en zuren in suikers
• Het zachter worden van het vruchtvlees (pectinase)

Bescherming bij planten

• Mechanische afweer: uiterlijke aanpassingen -> haren, stekels, doornen

• Chemische afweer: stofjes -> cafeïne, nicotine

• Indirecte afweer: lokstof voor de natuurlijke vijand van een belager

2. Biotechnologie

Biotechnologie: Genetisch Gemodificeerd Organisme

Technieken waarbij organismen worden gebruikt om producten te maken voor de mens.

Transgeen organisme: gen van organisme ander soort

Cisgeen organisme: gen van organisme zelfde soort

Recombinant-DNA-techniek

DNA inbrengen van ander individu.

• Plasmide: uit bacteriën gekweekt
• Restrictie-enzymen: knippen
• DNA-ligase: plakken
• Marker (resistentie tegen bepaald antibioticum): controle of bacterie het specifieke gen heeft opgenomen
  

Biotechnologie: Genetisch Gemodificeerd Organisme

• Melkzuurbacteriën: zuurkool
• Planten veredelen: weestand tegen bepaalde schimmel, tegen vraatinsecten, verhogen duurzaamheid vruchten
• Weefselkweek: geneesmiddelen, insecticiden, geur- en smaakstoffen
• Polyploïdie: opbrengst vergroten van cultuurgewassen

Binas tabel 71M

3. Fotosynthese

• Assimilatie: opbouw van organische moleculen uit kleinere moleculen -> kost energie

The circle of life

De energiedragers

ATP gevormd bij fotosynthese (bladgroenkorrels) en verbranding (mitochondria)

Vrijgekomen energie wordt gebruikt voor stofwisselingsreacties en processen in de cel, zoals: eiwitsynthese, actief transport over membranen

Naast ATP ook:

• NAD+
• NADP+

Binas tabel 67L

Fotosynthese

6CO2 + 6H2O - zonne-energie -> 1C6H12O6 + 6O2

Chlorofyl (bladgroen): energie uit licht absorberen

• Planten en algen: chloroplasten (bladgroenkorrels) -> thylakoïden

Binas tabel 79D

1. Lichtreacties

• Niet-cyclisch
• Cyclisch 

Lichtenergie -> chemische energie

Op de membranen van de thylakoïden

Lichtreactie

Niet-cyclisch

12x

• 2 typen chlorofyl
• Elektronentransportketen met elektronenacceptoren
• Enzymmoleculen

Splitsing H2O in H+ (lumen), O2 (stroma -> huidmondjes of verbranding mitochondria) en e- (energierijk door licht)

Lichtreactie

Cyclisch

6x

• 1 type chlorofyl
  
• Elektronentransportketen met elektronenacceptoren
  
• Enzymmoleculen

Niet-cyclisch

12x

Cyclisch

6x

2. Donkerreactie

Er is geen licht nodig

Vindt plaats in de stroma van het chloroplast

Voortgezette assimilatie

Glucose als grondstof

• Energieleverancier: bij verbranding van glucose ontstaat ATP -> welke organismen doen dit?
• Autotrofe organismen: koolhydraten, vetten, eiwitten
• Heterotrofe organismen: koolhydraten, vetten

Koolhydraten maken

• Bouwstof en (reserve)brandstof 

• Monosachariden: Binas tabel 67F1

Polymerisatie

• Disachariden: Binas tabel 67F2
• Polysachariden: Binas tabel 67F3

Eiwitten maken

• Enzymen, bouwstof, structuur, communicatie, etc, etc. 

• Planten: glucose + NO3-/SO42- + ATP -> aminozuur
• 20 aminozuren: Binas tabel 67H1
• Essentiële/niet essentiële aminozuren
• Dipeptiden
• Polypeptiden
• Ruimtelijke structuur: Binas tabel 67H2

Vetten maken

• Bouwstof membranen en brandstof en zitten in vitaminen/hormonen/cholesterol

• Glycerol + vetzuren: Binas tabel 67G1
• Verzadigd (vet)/onverzadigd (olie): Binas tabel 67G2
• Fosfolipiden in celmembranen: Binas tabel 67G3

Fotosynthese intensiteit

De snelheid waarmee er glucose wordt gevormd en zuurstof vrijkomt

Afhankelijk van:

• Hoeveelheid en kleur licht
• Hoeveelheid CO2 en H2O
• Temperatuur
• Hoeveelheid chlorofyl en huidmondjes

Beperkende factor: factor die het minst gunstig is, bepaalt de intensiteit

Chlorofyl

• Absorptie
• Reflectie

-> hoe hoger de absorptie, hoe hoger de fotosynthese-act, hoe meer glucose en zuurstof

Binas tabel 72

Dissimilatie activiteit

Ook planten doen aan verbranding (groeien, voortplanten, etc)

Aërobe verbranding is afhankelijk van:

• Temperatuur -> enzymwerking
• Hoeveelheid glucose en zuurstof