Nährstoffe

Question 1

1. Welche drei Kriterien müssen erfüllt werden, um ein Nährstoff als „essentiell“ einzustufen? 


Answer 1

1. ohne diesen Nährstoff würden lebenswichtige Prozesse nicht mehr funktionieren
2. der Nährstoff muss eine bestimmte Funktion inne haben
3. für diese Funktion darf es keinen anderen Ersatz geben

Question 2

2. Nennen Sie 7 Mikronährstoffe und erläutern Sie deren Funktion! Nennen Sie 6 Makronährstoffe und erläutern Sie deren Funktion! 


Answer 2

Mikro: Cu, Fe, Mn, Zn, Cl, Mo, B -> als Katalysatoren
Makro: S, P, N, H, O, C, Mg -> Strukturfunktion in AS, NS, usw.

Question 3

3. Auf dem Etikett einer Düngungsmittel-Packung steht „20-5-8“. Was bedeutet diese Bezeichnung?

Answer 3

Anteil von :

20 Stickstoff , 5 Phosphor/Phosphat, 8 Kalium an der Gesamtmasse

Question 4

4. Beschreiben Sie die Struktur und den Transportmechanismus des Nitrat- Transporters! Wie erklären Sie die biphasische Kinetik bei der Aufnahme von Nitrat in die Wurzel? 


Answer 4

• biphasische Kinetik aufgrund von mehreren niedrig(LATs) und hoch affine Transportsystemen(HATs), die bei der jeweiligen Menge von Nitrat in der Umgebung eingesetzt werden.
• es sind Transporter die eine 6 Transmembran (TM) loop 6 Transmembran (TM) Struktur haben
• es ist ein H+/ NO3- Symporter

Question 5

5. Beschreiben Sie den Assimilationsweg von Nitrat bis hin zu Glutamat (Enzyme, Substrate und Produkte)! 


Answer 5

Nitratreductase reduziert Nitrat zu Nitrit (verbraucht 2 e- aus NADPH)
Nitritreductase reduziert Nitrit zu Ammonium (verbraucht 6 e- aus Ferredoxin)
Glutamin-Synthetase setzt Ammonium zu Glutamin um (verbraucht ATP)
GOGAT setzt alpha-Ketoglutarat und Glutamin zu Glutamat um (verbraucht
NADPH)

Question 6

6. Welches Enzym katalysiert die Reduktion von N2 zu NH4+ bei der symbiotischen Stickstofffixierung? Beschreiben Sie die biochemische Reaktion, die dieses Enzym katalysiert (Substrat, Produkt und Co-Faktoren).

Answer 6

Nitrogenase mit Cofaktoren Eisen und Eisen-Molybdän :
am Fe-Protein findet die Dinitrogenase-Reduktase Reaktion statt, am Fe-Mo- Protein findet die Dinitrogenase Reaktion statt.
Es wird zu erst N2 -> N2H2 (Diimid) -> N2H4 (Hydrazin; toxisch) ->2 NH3
N2 +16ATP+8H+ +8e-→2NH3 +H2 +16ADP+16PO43-

Question 7

7. Welche morphologischen und physiologischen Anpassungen von Pflanzen auf Phosphormangel sind bekannt? 


Answer 7

Sprosswachstum gehemmt, Wachstum von Primärwurzel gehemmt, größere Länge und Dichte von Seitenwurzeln und Wurzelhaaren
• Umverteilung von Photoassimilaten in die Wurzeln → Malat/Citrat Sekretion → lokale Ansäuerung verbessert Phosphat-Löslichkeit, Säurephosphatasen zum Spalten von Phosphatestern sowie Chelatkomplexe zum Mobilisieren

Question 8

8. Wie wird der Phosphatbedarf im Spross der Wurzel kommuniziert? Oder, Beschreiben Sie die pho2-Mutation und erläutern Sie die Rolle von miRNA399 in der Kommunikation des Phosphatzustands vom Spross zu Wurzel. 


Answer 8

• E2 Ligase markiert im Normalzustand bestimmte Proteine die dann abgebaut werden. In diesem Fall P-Transportproteine.
  Bei Phosphormangel wird im Spross miR399 gebildet, das in die Wurzel transportiert wird und dort die mRNA, die zur Bildung der E2 Ligase führt, bindet, was dazu führt das diese nicht gebildet wird -> P – Transporter werden nicht abgebaut -> erhöhte P Aufnahme.
  Bei der Pho2 Mutation gibt es eine Mutation der E2 Ligase, wodurch best. Transporter nicht abgebaut werden -> mehr P im Spross. Und es treten Probleme bei der Kommunikation zwischen Spross/Wurzel auf. Somit auch weniger P in der Wurzel.

Question 9

9. Welche Funktionen hat K+ in Pflanzen? In welcher Konzentration kommt K+ in der Vakuole und im Cytosol vor? 


Answer 9

• Fkt. : Turgordruck regulieren -> Osmoregulation, Bewegung der Schließzellen, Bewegung der Blätter
• Konz. (Vakuole) 10-100 mM
• Konz. ( Cytosol) 100-200 mM

Question 10

10. Beschreiben Sie die K+-Aufnahmekinetik der Wurzel in Bezug auf die K+- Konzentration! Welches Transportsystem wird bei relativ niedrigen und welche bei relativ hohen K+-Konzentrationen verwendet? 


Answer 10

• Es gibt sowohl K-Carrier als auch K-Kanäle.
• Aufnahmekinetik ist biphasisch:
• > bei hoher Konz. (mM) niedrig affine Transportsysteme (mech. II)
• > AKT1 Kanalsystem, über Spannung reguliert, selektiv für K
• > bei niedriger Konz. (μM) hoch affine Transportsysteme. ( mech I)
• > HAK5 Carriersytem mit 12 Transmembrandomänen, H/K Symporter

Question 11

11.In welchen chemischen Formen wird Schwefel von Pflanzen aufgenommen?

Answer 11

• wird aufgenommen Als Sulfat oder Sulfit (Eisensulfit/sulfat)

Question 12

12. Beschreiben Sie die biochemischen Reaktionen bei der Assimilation von Sulfat in die Aminosäure, Cystein! Wie wird die Synthese von Cystein in Bezug auf die Sulfatkonzentration reguliert? 


Answer 12

Aufnahme: Sulfat/H Symporter -> protonengekoppelter Transport
Assimilation: Sulfat Aktivierung mit ATP ( ATPsulfurylase) -> Adenosin 5’-phosphosulfat (APS) weil Sulfat an sich zu stabil ist.
Es gibt 2 Wege wie APS weiterverarbeitet werden kann.
Primärweg: APS ( APSreduktase) -> Sulfit ( Sulfitreduktase) -> Sulfid -> wird dann eingebaut in Cysteine.

Regulation: Regulation über die Zwischenstufe O-acetylserin und über die Cysteinsynthase ( besteht aus SAT und OAS)

• > genug Sulfat/Sulfit vorhanden -> OAS-TL bindet -> CS Komplex aktiv -> Cystein wird produziert + Repression der Gene für Sulfat Transporter
• > wenig Sulfat/Sulfit -> OAS dissoziiert -> Komplex inaktiv -> Derepression der Gene für Sulfat Transport und Reduktion.