Biologie f. Pharmazeuten (1) - 23mb - PharmXplorer
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<strong>Biologie</strong> für <strong>Pharmazeuten</strong><br />
Ao.Univ.Prof. Johannes Saukel<br />
Der blaue Planet<br />
Der blaue Planet<br />
J. Saukel<br />
1<br />
J. Saukel<br />
2<br />
Der blaue Planet<br />
Der blaue Planet<br />
J. Saukel<br />
Tropischer Regenwald<br />
3<br />
J. Saukel<br />
Tropischer Regenwald<br />
4
Der blaue Planet<br />
Lebewesen bestehen immer aus Zellen<br />
Mundschleimhautzelle<br />
LST!<br />
Chromosomen<br />
Querschnitt durch ein Laubblatt einer Pflanze<br />
J. Saukel<br />
5<br />
6<br />
Tropischer Regenwald J. Saukel<br />
“Zelle” - “Leben”<br />
• Zellen entstehen nur aus Zellen!!<br />
• Jede Zelle besitzt viele Moleküle. Einige davon enthalten eine<br />
BAUANLEITUNG und die FUNKTIONSsteuerungsbefehle - das<br />
GENOM<br />
• Diese Information kann sich nur sprunghaft ändern - MUTATION<br />
• Jede Zelle besitzt einen STOFFWECHSEL und steht in einem<br />
FLIESSGLEICHGEWICHT (steady state) mit der Umgebung<br />
• Jede Zelle ist von einer PLASMAmembran (Plasmalemma,<br />
Zellmembran) umgeben.<br />
• Jede Zelle besitzt REZEPTOREN und ist daher REIZBAR<br />
• Lebensdauer ist begrenzt<br />
• Protocyte - Prokaryonten (Bakterien i.w.S.)<br />
• Eucyte - Eukaryonten (Pilze, Tiere, Pflanzen, Protisten)<br />
LST!<br />
Zellen<br />
– Membransysteme mit speziellen physikalisch-chemischen<br />
Eigenschaften<br />
• als Abschluss nach außen und zur<br />
• Kompartimentbildung nach innen<br />
(Reaktionsräume!)<br />
– ein Cytoplasma innen<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
7<br />
J. Saukel<br />
8
Zelle<br />
Beobachtungsmöglichkeiten der Zelle<br />
Lichtmikroskop<br />
Auflösung<br />
Objekte<br />
0,0005mm<br />
Zellen und größer Zellstrukturen<br />
Elektronentomografie Röntgenstrukturanalyse<br />
Kernspinresonanz (NMR)<br />
Auflösung 0,000002 mm 0,0000001 mm<br />
Objekte große Moleküle atomare Strukturen von<br />
Molekülen<br />
J. Saukel<br />
Diverse Algen<br />
9<br />
J. Saukel<br />
10<br />
Größe: Oberfläche / Volumen<br />
LST!<br />
Pflanzen<br />
Kantenlänge 1<br />
Gesamtoberfläche 6 150 750<br />
Gesamtvolumen 1 125 125<br />
Oberfläche:Volumen 6 1,2 6<br />
• Viele kleine Zellen haben eine enorm große Oberfläche<br />
die zum Aufbau von Konzentrationsunterschieden und<br />
Potentialdifferenzen benutzt wird<br />
J. Saukel<br />
11<br />
J. Saukel<br />
12
Pilze<br />
Tiere<br />
J. Saukel<br />
13<br />
J. Saukel<br />
14<br />
Die Hauptgruppen der Lebewesen<br />
Plantae<br />
Pflanzen<br />
Fungi<br />
Pilze<br />
Animalia<br />
Tiere<br />
LST!<br />
Einzeller /Protisten<br />
Das Glockentierchen (linkes Bild). Die Pantoffel“tierchen“ – Ciliaten im<br />
Rasterelektronenmikroskop<br />
Wimpern (Cilien, Geißeln): in sich bewegliche<br />
Proteinfäden mit komplexer innerer Struktur<br />
J. Saukel<br />
15<br />
J. Saukel<br />
16
Die Hauptgruppen der Lebewesen LST!<br />
Organell- Zellkern<br />
Plantae<br />
Pflanzen<br />
Fungi<br />
Pilze<br />
Protista<br />
Animalia<br />
Tiere<br />
Chromosom in der<br />
Transportform!<br />
J. Saukel<br />
Alle vier Gruppen sind vielzellige Organismen die hochdifferenzierte<br />
Zellen mit Zellkern und Organellen besitzen - Eukaryonten.<br />
17<br />
J. Saukel<br />
LST!<br />
18<br />
Organell - Mitochondrium<br />
Organell - Chloroplast<br />
J. Saukel<br />
Abbau von organischen Stoffen zur Energiegewinnung<br />
Energiegewinnung aus Licht und Aufbau von organischen Stoffen<br />
LST! 19<br />
LST! 20<br />
J. Saukel
Eukaryonten<br />
• Zellkern mit Doppelmembran<br />
Mitose und Meiose<br />
• Organellen<br />
• Endoplasmatisches Reticulum,<br />
Dictyosomen, Mitochondrien,<br />
Microbodies, eventuell Plastiden<br />
• Ribosomen<br />
• event. Vakuole(n)<br />
• Geißeln (lang), Cilien (kurz und viele)<br />
mit 20 Mikrotubuli und 200nm<br />
Durchmesser, formveränderlich,<br />
durch Dynein - ATPase angetrieben;<br />
entspringen dem Basalkörper<br />
(gl. Struktur wie die Centriole) -><br />
werden immer neu gebildet<br />
LST!<br />
Bakterien i.w.s.(Prokaryonten)<br />
• Morphologische Vielfalt (0,5-5µm (-250µm Epulopiscium fishelsoni))<br />
– Kugeln (Kokken)<br />
– Stäbchen (Bazillen)<br />
– Spiralen (Spirillen und Spirochaeten)<br />
J. Saukel<br />
21<br />
J. Saukel<br />
22<br />
Prokaryonten<br />
• Physiologische Vielfalt<br />
– Photoautotroph (Energie durch Licht)<br />
– Photoheterotroph (Licht für ATP, aber CO 2 aus organischen<br />
Verb.)<br />
– Chemoautotroph (Energie durch Oxidation)<br />
– Chemoheterotroph (organische Moleküle für alle Zwecke - wie<br />
Tiere und Pilze) -> Saprobier<br />
– Obligate Aerobier<br />
– Obligate Anaerobier<br />
– Fakultative ...<br />
LST!<br />
LST!<br />
Blaualgen -<br />
Cyanobakterien<br />
• Größenvergleich von<br />
„normalen“ Bakterien mit<br />
den Cyanobakterien<br />
J. Saukel<br />
Riesenprokaryont: Epulopiscium fishelsoni, mit Körperlänge<br />
von 600µm – gemeinsam mit dem Protisten Paramecium<br />
(Pantoffeltierchen)<br />
23<br />
J. Saukel<br />
24
Blaualgen - Cyanobakterien<br />
LST!<br />
Bakterien im Lichtmikroskop<br />
Blaualge Nostoc<br />
Sog. Tintenstriche an<br />
Felsen und Mauern<br />
J. Saukel<br />
Sind Photosynthese betreibende<br />
Bakterien, von oft makroskopisch<br />
sichtbarer Größe<br />
25<br />
J. Saukel<br />
26<br />
Bakterien im Elektronenmikroskop<br />
Kernäquivalent/Nucleoid<br />
J. Saukel<br />
27<br />
J. Saukel<br />
Lichtmikroskopische Aufnahme des Bakteriums<br />
Escherichia coli mit gefärbten Kernäquivalenten<br />
28
Bakteriengeißel<br />
Hat einen starren Aufbau.<br />
Bewegung durch Rotation!!<br />
LST!<br />
Bakterien Systematik<br />
• Archaea (Archaebacteria)<br />
LST!<br />
Bacteria (Eubacteria) - ein<br />
Mureinmolekül als Hülle<br />
(Peptidoglycan); Gramfärbung,<br />
Kapselbildung, Pilusbildung<br />
J. Saukel<br />
Bakteriengeißel ist nicht<br />
homolog zur Geißel einer<br />
eukaryontischen Zelle!!!!<br />
29<br />
J. Saukel<br />
30<br />
Die Hauptgruppen der Lebewesen<br />
LST!<br />
Prokaryonten<br />
LST!<br />
Plantae<br />
Pflanzen<br />
300.000<br />
Eubacteria<br />
Fungi<br />
Pilze<br />
100.000<br />
Protista<br />
40.000<br />
Archaebacteria<br />
Animalia<br />
Tiere<br />
1.200.000<br />
• Zellwand oft ein. Riesenmolekül<br />
- Mureinsacculus (siehe Polysaccharide)<br />
• kein Zellkern,<br />
sondern 1 bis mehrere Nuk(c)leoid(e)<br />
• Plasmide - ringförmige DNA Stücke<br />
keine Mitose und Meiose<br />
• keine Organellen aber Faltungen der<br />
Membran sorgen ebenfalls für eine<br />
Kompartimentierung<br />
• Flagellen 20nm dick,<br />
aus Strukturprotein Flagellin,<br />
in sich nicht beweglich, aber Rotorprinzip<br />
mit Protonenpumpenantrieb<br />
J. Saukel<br />
31<br />
J. Saukel<br />
32
Bakterien-/Pflanzenzelle<br />
?<br />
• Bakterienzelle<br />
– Erbmaterial frei im<br />
Cytoplasma<br />
• Z.B. Pflanzenzelle<br />
– Erbmaterial im Zellkern<br />
J. Saukel<br />
– fehlt<br />
– Abbauprozesse zur<br />
Energiegewinnung in<br />
Membranfalten (Mesosom)<br />
– Photosynthese (falls<br />
möglich) in Membranfalten<br />
(Thylakoide)<br />
– Cytoskelett fehlt<br />
– Mitose, Meiose<br />
– Abbauprozesse zur<br />
Engergiegewinnung in<br />
speziellem Organell –<br />
Mitochondrium<br />
– Photosynthese in speziellem<br />
Organell – Cloroplast<br />
– Cytoskelett vorhanden<br />
Bakterienzelle - Protistenzelle<br />
Vergleich der Kompartimente<br />
LST! 33<br />
LST! 34<br />
J. Saukel<br />
Bakterien-/Pflanzenzelle<br />
Bakterien-/Tierzelle<br />
J. Saukel<br />
LST! 35<br />
LST! 36<br />
J. Saukel
Zwiebelzelle im Lichtmikroskop<br />
Zwiebelzelle im Lichtmikroskop<br />
Vakuole<br />
Zellkern<br />
Zellwand<br />
Protoplasma<br />
J. Saukel<br />
37<br />
J. Saukel<br />
38<br />
Glatte Muskelzelle im Lichtmikroskop<br />
Mundschleimhautzelle im Lichtmikroskop<br />
J. Saukel<br />
39<br />
J. Saukel<br />
40
Amöbe im Lichtmikroskop<br />
Pantoffeltierchen im Lichtmikroskop<br />
J. Saukel<br />
41<br />
J. Saukel<br />
42<br />
Glockentierchen im Lichtmikroskop<br />
Pilzzelle im Lichtmikroskop<br />
J. Saukel<br />
43<br />
J. Saukel<br />
44
Chromosom<br />
Chromosomenverdoppelung<br />
Centromer<br />
Schwesterchromatiden<br />
Verteilung der Chromatiden als neue Chromosomen<br />
auf die Tochterzellen<br />
Zellteilung - Mitose<br />
• Hat die Aufgabe die<br />
Chromosomen und damit<br />
die Bau- und Funktionsanleitung<br />
der Zelle auf die<br />
Tochterzellen zu verteilen<br />
• Dieser Vorgang wird<br />
eingeteilt in<br />
– Prophase<br />
– Metaphase<br />
– Anaphase<br />
– Telophase<br />
Mitose Bilder<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
LST! 45<br />
46<br />
J. Saukel<br />
Mitose Bilder<br />
LST!<br />
Sexualität – Meiose siehe auch weiter hinten<br />
LST!<br />
• Durch Fusion von haploiden (mit einfachem<br />
Chromosomensatz) Gameten (=Keimzellen) -> Syngamie<br />
entsteht eine diploide Zygote (mit doppeltem<br />
Chromosomensatz)<br />
• Umgekehrt muss, um eine Akkumulation der<br />
Chromosomen zu verhindern, vor der Bildung der<br />
Gameten, die Zahl der Chromosomen halbiert werden.<br />
Dies geschieht in der Meiose (=Reduktionsteilung)<br />
• In der Meiose entstehen in zwei aufeinanderfolgenden<br />
Teilungsschritten (meist) 4 haploide und genetisch<br />
verschiedene Tochterzellen (=Gonen)<br />
J. Saukel<br />
47<br />
J. Saukel<br />
48
J. Saukel<br />
Sexualität – Meiose (Angiospermae)<br />
Gepaarte Chromosomen<br />
Vgl. auch Folien weiter unten<br />
Vier Tochterkerne<br />
Vier Pollenkörner, zwei mit Brücke<br />
(Meiosestörung!)<br />
49<br />
J. Saukel<br />
Systematik<br />
• Klassifikation erfolgt anhand bestimmter<br />
Merkmale<br />
– Homologe Merkmale mit gemeinsamen Ursprung<br />
(verschieden gestaltete Blätter an einer Pflanze)<br />
– Analoge Merkmale mit gemeinsamer Funktion, sind<br />
jedoch verschiedenen entwicklungsgeschichtlichen<br />
Ursprungs (Flügel im Pflanzen- und Tierreich)<br />
• Die weiterführende Nomenklatur ist nötig um<br />
eindeutige Zuordnungen treffen zu können<br />
(Nahrungsmittel, Nutztiere, -pflanzen, Arzneidrogen, etc.)<br />
Wichtig für die LV Morphologie, Anatomie und Systematik arzneistoffliefernder<br />
Organismen im 3. Sem.<br />
LST!<br />
50<br />
Die Hauptgruppen der Lebewesen<br />
Plantae<br />
Pflanzen<br />
Fungi<br />
Pilze<br />
Protista<br />
Einzeller mit<br />
Zellkern<br />
Eukaryonten<br />
Animalia<br />
Tiere<br />
Einteilungmöglichkeiten wären:<br />
Pro- /Eukaryont<br />
Ein-/Vielzeller<br />
Ernährung (autotroph/heterotroph)<br />
beweglich/unbeweglich<br />
klein/groß<br />
Land-/Wasserbewohner<br />
Die Hauptgruppen der Lebewesen<br />
RNA-Stammbaum<br />
Eubacteria<br />
Prokaryonten<br />
Archaebacteria<br />
Chemische Merkmale<br />
Ein universeller Stammbaum, wie er durch Vergleich von Sequenzen ribosomaler RNA (siehe dort!)<br />
ermittelt wurde. Die Daten lassen vermuten, dass sich die Welt der Lebewesen in drei Domänen<br />
untergliedert, von den zwei aus prokaryotischen Organismen (Bacteria, Archaebacteria) bestehen, und eine<br />
aus eukaryotischen Organismen (Eukarya). Tiere, Pilze und Pflanzen bilden innerhalb der Domäne Eukarya<br />
je ein eigenes Reich. Die verbleibenden Gruppen innerhalb der Eukarya gehören zum Reich Protista.<br />
J. Saukel<br />
51<br />
Der universelle Vorfahre aller Zellen findet sich (hypothetisch) an der Basis des Stammbaumes.<br />
J. Saukel<br />
52
Samenpflanzen – Übersicht Blüten<br />
Nadel-<br />
Blattmetamorphosen<br />
Schuppenblätter<br />
Schwimmblätter<br />
J. Saukel<br />
53<br />
J. Saukel<br />
Fangblätter<br />
Ranken<br />
54<br />
Blätter - Abwandlungen von Laubblättern<br />
Entwicklung von Blattgestalten<br />
Endfieder wird zum gesamten Blatt<br />
Blattteilung wird aufgehoben<br />
Randmeristeme (Meristem=teilungsfähiges Gewebe)<br />
J. Saukel<br />
55<br />
J. Saukel<br />
56
Blüten - Abwandlungen von Kelch-/ Blütenblättern<br />
Abwandlungen von<br />
Kelch-/ Blütenblättern<br />
Blüten - Abwandlungen von<br />
Zungen- und Röhrenblüten<br />
Abwandlungen von<br />
Zungen- und Röhrenblüten<br />
J. Saukel<br />
57<br />
J. Saukel<br />
58<br />
Systematische Forschung<br />
• Gruppierungen ergeben sich aus der Gewichtung und der Auswahl der<br />
Merkmale<br />
• Mögliche Merkmale<br />
– Größe, Farbe<br />
– Zahl der Beine, Zahl der Blütenblätter<br />
– Gestalt der Flügeldecken (Käfer), Gestalt der Blätter<br />
– Physiologie<br />
– Inhaltsstoffe<br />
– Aufbau der Zellen<br />
– Struktur der Chloroplasten<br />
– Zahl der Chromosomen, Größe des Genoms<br />
– Sequenzanalyse von RNA/ Peptiden (siehe Chemie der Lebewesen)<br />
LST!<br />
Bestimmungsschlüssel<br />
• Um gegebene Gruppierung für andere nachvollziehbar zu machen,<br />
gibt es Bestimmungsbücher (z.B. Exkursionsflora von Österreich)<br />
• In diesen sind sogenannte Bestimmungsschlüssel enthalten<br />
– z.B. Dichotomer Schlüssel<br />
1. Kronblätter gelb 2.<br />
- Kronblätter blau 3.<br />
2. Frucht eine Beere Art A<br />
- Frucht eine Kapsel Art B<br />
3. Frucht eine Nuss Art C<br />
- Frucht eine Beere Art D<br />
Art A Kronblätter gelb, Frucht eine Beere<br />
Art B Kronblätter gelb, Frucht eine Kapsel<br />
Art C Kronblätter blau, Frucht eine Nuss<br />
Art D Kronblätter blau, Frucht eine Beere<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
59<br />
J. Saukel<br />
60
Taxonomische Kategorien<br />
Aus: Raven et.all, <strong>Biologie</strong> der Pflanzen<br />
J. Saukel<br />
Reich<br />
Stamm<br />
Klasse<br />
Ordnung<br />
Familie<br />
Gattung<br />
Art<br />
Plantae<br />
Angiospermae<br />
Dicotyldonae<br />
Rosales<br />
Rosaceae<br />
Rosa<br />
Rosa gallica<br />
61<br />
Europäisches System<br />
(Strasburger - Lehrbuch der Botanik)<br />
• Reich regnum Eucarya<br />
• Unterreich subregnum Chlorobionta<br />
• Abteilung bzw. Stamm diviso bzw. phylum Streptophyta<br />
• Unterabteilung subdiviso bzw. subphylum Spermatophytina<br />
• Klasse classis Magnoliopsida<br />
• Unterklasse subclassis Rosidae<br />
• Überordnung superordo<br />
• Ordnung ordo Rosales<br />
• Familie familia Rosaceae<br />
• Unterfamilie subfamilia Rosoidaeae<br />
• Tribus tribus<br />
• Gattung genus Rosa<br />
• Sektion sectio<br />
• Serie series<br />
• Aggregat agg.<br />
• Art species, spec., sp. Rosa gallica<br />
• Unterart subspecies, subsp., ssp.<br />
• Varietät varietas, var.<br />
• Form forma, f.<br />
J. Saukel<br />
LST!<br />
62<br />
verschiedene Einteilungsmöglichkeiten<br />
8 Reiche<br />
LST!<br />
Drei Reiche<br />
Eubacteria Archaebacteria Eukaryoten<br />
Eubacteria Archaebacteria Archaezoa Protista Chromista Plantae Fungi Animalia<br />
(Protozoa)<br />
Fünf Reiche<br />
Monera (Bakterien) Protista Plantae Fungi Animalia<br />
Acht Reiche<br />
Eubacteria<br />
Archaebacteria<br />
Archaezoa<br />
Dinoflagellaten<br />
Ciliaten<br />
Zooflagellaten<br />
Geißelalgen<br />
Braunalgen<br />
Algenpilze<br />
Goldalgen<br />
Diatomeen<br />
Rotalgen<br />
Grünalgen<br />
höhere Pflanzen<br />
Pilze<br />
Tiere<br />
Eubacteria Archaebacteria Archaezoa Protista Chromista Plantae Fungi Animalia<br />
Unterschiede ergeben sich aus der Gewichtung und der Auswahl der Merkmale<br />
Chloroplast (von Cyanophyceen)<br />
J. Saukel<br />
63<br />
J. Saukel<br />
Mitochondrien (von aeroben<br />
Bakterien??)<br />
Zellkern<br />
nach Campell 1997<br />
Verlust der Chloroplasten<br />
Chloroplasten stammen von<br />
reduzierten eukaryotischen Zellen<br />
ab (Rotalgen??)<br />
64
A) Protisten (z.T. Protozoa)<br />
• im Plankton (marin und limnisch), im Boden<br />
• einzellig, mit begeißelten Stadien<br />
• Geißeln 9x2 + 2 Anordnung - Ausstülpungen des Cytoplasmas -<br />
keine homologe Struktur zu Bakteriengeißeln! Siehe Cytoskelett!<br />
• heterotroph und/oder photoautotroph<br />
• meist mit Mitochondrien, manche anstatt dessen mit<br />
symbiontischen Bakterien<br />
• oft Syngamie, aber auch asexuelle Vermehrung<br />
• Überdauerungsstadien (Cysten)<br />
LST!<br />
Protisten zeigen Merkmale von<br />
Tieren und/oder Pflanzen<br />
Je nach Auffassung über die Zugehörigkeit zu dieser Gruppe<br />
kann man meist folgende Untergruppen unterscheiden<br />
– Protozoa - mit "Verdauungsapparat„, heterotroph<br />
– pilzähnliche - heterotroph<br />
– Phycobionta - Algen mit Photosynthespigmenten,<br />
autotroph<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
65<br />
J. Saukel<br />
66<br />
J. Saukel<br />
Protisten<br />
Tierähnliche Protisten 27000 (3200 in der BRD)<br />
Actinopoda (Sonnen- und Strahlentierchen)<br />
Ciliata (Wimpertierchen)<br />
Sporozoa<br />
Zooflagellata<br />
Rhizopoda od. Lobosea (Amöben)<br />
Euglenophyta 800<br />
Pilzähnliche Protisten 600<br />
Acrasiomycota ?<br />
Myxomycota 500<br />
Plasmodiophoromycota ?<br />
Photoautotrophe „Protisten“ inklusive Chromista und höher entwickelte Algen!<br />
Bacillariophyta (Diatomeen) 10000<br />
Chrysophyta (Goldalgen) 850<br />
Dinophyta 1100<br />
(Phaeophyta (Braunalgen)) 1500<br />
(Chlorophyta (Grünalgen)) 7000<br />
(Rhodophyta (Rotalgen)) 4000<br />
67<br />
J. Saukel<br />
Protozoa<br />
• Actinopoda (Kieselsäure- oder Strontiumsulfatbildner, Heliozoa meist limnisch,<br />
Radiolarien marin)<br />
• Foraminifera (Kammerling; kalkbildend) - marin (oft in Symbiose mit Algen)<br />
• Ciliophora (Ciliata) (Cilien für die Fortbewegung, hochkomplexe Zellen;<br />
polyploider Makronukleus und oft mehrer Mikronuklei - keine Chromosomen!!<br />
Conjugation und Kernaustausch)<br />
Ein Protozoon frisst ein anderes: Didinium<br />
verschlingt ein Paramecium<br />
LST!<br />
68
Pantoffeltierchen im Lichtmikroskop<br />
Sporozoa<br />
LST!<br />
Wimpern<br />
• Endoparasiten (komplexe Entwicklungszyklen, sexuell<br />
und asexuell) - Sporozoite.<br />
– Plasmodium = Malaria -> Wirtswechsel (Anopheles - Mücke;<br />
300.10 6 infiziert, 2.10 6 sterben/Jahr).<br />
– Plasmodium ist ein “evasiver” Parasit, d.h. er weicht dem<br />
Immunsystem aus (verbirgt sich in der Leber, oder in Blutzellen)<br />
J. Saukel<br />
69<br />
J. Saukel<br />
70<br />
Pilzähnliche Protisten<br />
LST!<br />
Pilzähnliche Protisten<br />
LST!<br />
• Destruenten<br />
• Myxomycetes (Echte<br />
Schleimpilze)<br />
– auffällig gefärbt<br />
– heterotroph<br />
– amöboides zellwandloses<br />
Plasmodium (mehrere cm<br />
Durchm.) = Coenocyte,<br />
polyenergid (vielkernig)<br />
– Kerne meist diploid<br />
– Mitosen synchron.<br />
• Acrasiomycetes (Zellige Schleimpilze)<br />
– einzelne, voneinander unabhängige haploide Zellen,<br />
nur zur Sporenbildung bilden sie ein Pseudoplasmodium<br />
-> Modellorganismus Dictyostelium<br />
J. Saukel<br />
71<br />
J. Saukel<br />
72
Modelorganismus Dictyostelium<br />
Einzellige<br />
Amöben<br />
LST!<br />
Pilzähnliche Protisten<br />
• Oomycota (Algenpilze)<br />
• Pflanzenparasiten<br />
Weißer Rost<br />
Falscher Mehltau<br />
Kartoffel Mehltau<br />
• coenocytische (lockere Zellverbände)<br />
Hyphen (bessere Durchdringung)<br />
mit Cellulosewand!<br />
LST!<br />
Siehe weiter unten<br />
J. Saukel<br />
73<br />
J. Saukel<br />
74<br />
B) Chromista – Plantae<br />
• In beiden Gruppen kommen einzellige und<br />
vielzellige Organismen vor!<br />
• Chromista - Chloroplasten mit zusätzlicher<br />
Doppelmembran (abgeleitet vom Endoplasmatischen<br />
Retikulum!, einer Gürtellamelle, Cytoplasma-Rest und<br />
rudimenterem Kern – einer ehemaligen ganzen Zelle)<br />
• Plantae - Chloroplasten normal gebaut –<br />
Entwicklungsreihe Algen (Rot- und Grünalgen),<br />
Landpflanzen (Moose, Farne, Samenpflanzen)<br />
LST!<br />
Chromista - Plantae<br />
Chromista Chloroplasten mit doppelter<br />
Doppelmembran - Reservestoffe<br />
Bacillariophyte (Diatomeen Kieselalgen) 10000 (Leucosin)<br />
Phaeophyta (Braunalgen)<br />
1500 (Laminarin)<br />
Chrysophyta (Goldalgen)<br />
850 (Laminarin)<br />
Oomycota (Algenpilze)<br />
Plantae Chloroplasten mit einfacher Doppelmembran<br />
Rhodophyta (Rotalgen)<br />
4000 (Florideenstärke)<br />
Chlorophyta (Grünalgen)<br />
7000 (Stärke)<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
75<br />
J. Saukel<br />
76
Organisationsformen<br />
Plantae - “Pflanzen”<br />
• Protophyten<br />
– Einzeller oder lockere Verbände von Einzellern<br />
• Thallophyten<br />
– feste Zellverbände mit Arbeitsteilung<br />
• Cormophyten<br />
– Gliederung in Wurzel, Sproß und Blatt<br />
LST!<br />
Organisationsstufen<br />
• amöboid<br />
Organisationsformen - Algen<br />
• monadal (Flagellaten, begeißelt und mit Augenfleck)<br />
• capsal (Zellverbände, wenn begeißelt dann Geißeln unbeweglich)<br />
• kokkal (unbegeißelt und mit Zellwand)<br />
• trichal (fädig, Interkalar oder mit Scheitelzelle wachsend)<br />
• siphonocladal (polyenergide Zellen bilden Zellfäden)<br />
• siphonal (Pflanze besteht aus einer einzigen, vielkernigen Zelle, >1m!)<br />
• Filz- und Flechtthallus - Zellfäden verfilzt, verklebt, tw. auch verwachsen -><br />
Plectenchyme<br />
• Gewebethallus (Braunalgen) - wachsen mit ein- oder mehrschneidigen<br />
Scheitelzellen oder sogar Scheitelkante.<br />
LST!<br />
• fließender Übergang vom Protisten zur eigentlichen vielzelligen<br />
Pflanze<br />
• (Die komplexesten Thalli findet man allerdings bei den Lebermoosen)<br />
J. Saukel<br />
77<br />
J. Saukel<br />
78<br />
Algen: Eine Kieselalge (Diatomee) aus<br />
sauberen Seen<br />
Phaeophyta - Braunalgen -Tange<br />
J. Saukel<br />
79<br />
J. Saukel<br />
80
Phaeophyta - Braunalgen -Tange<br />
• kühlere Meeresküsten, oft in der Gezeitenzone, bilden oft<br />
riesige Tangwälder (=Kelp) - Einzelindividuen bis 50 m<br />
lang, dienen tw. auch der Ernährung des Menschen<br />
• Zellfäden bis Gewebethalli (Scheitelzellen)<br />
• Chlorophyll a,c, ß-Carotin und Fucoxanthin (aborbiert im<br />
blauen Spektralbereich)<br />
• Zellwände aus festen Teilen (Cellulose) und schleimigen<br />
Polysacchariden (Alginat und Fucoidan)<br />
• Rhizoid - Cauloid - Phylloid oft mit Schwimmblasen<br />
(Aerocysten)<br />
• Zoosporen oft mit Augenfleck! und mit einem<br />
Chromatophor<br />
• Generationswechsel z.B. Laminaria = Diplo-Haplont mit<br />
heteromorphem Generationswechsel<br />
LST!<br />
Rhodophyta - Rotalgen -Tange<br />
J. Saukel<br />
(siehe auch Kapitel Chemie der Lebewesen)<br />
81<br />
J. Saukel<br />
82<br />
Rhodophyta - Rotalgen -Tange<br />
LST!<br />
Algen: BATRACHOSPERMUM - eine<br />
grüne Rotalge aus sauberen Seen<br />
• tropische Meeresküsten, seltener Süßwasser<br />
• fädig bis pseudoparenchymatisch (selten Einzeller)<br />
• manche Arten als heterotrophe Parasiten auf anderen Algen<br />
• Chlorophyll a, ß-Carotin und Phycocyan, Phycoerythrin (rot, violett gef.,<br />
Phycobiline liegen in den Phycobilisomen (diese auf den Thyllakoiden)<br />
auch bei Cyanobakterien und Cryptomonaden) -absorbiert blaue und<br />
grüne Bereiche -> daher Vorkommen bis zu 260 m Tiefe möglich<br />
• Zellwände aus Cellulose (filzig angeordnete Mikrofibrillen) und<br />
schleimigen Polysacchariden (Galactane wie Agar, Carragheenan -<br />
wichtige Rohstoffe), Calciumcarbonat<br />
• Florideenstärke (zw. Glykogen und Stärke)<br />
• Generationswechsel ohne! begeißelte Stadien. Oft in der Form: haploider<br />
Gametophyt, diploider Karposporophyt (meist auf dem Gametophyten<br />
sitzend) und eine weitere diploide Sporophytengeneration<br />
(Tetrasporophyt) hervorbringend<br />
(siehe auch Kapitel Chemie der Lebewesen)<br />
J. Saukel<br />
83<br />
J. Saukel<br />
84
Chlorophyta - Grünalgen<br />
• meist im Süßwasser, einige an Steinen, Bäumen, Symbionten in<br />
Protozooen und in Flechten<br />
• Einzellig, kolonienbildend (Volvox), bis zu vielzelligen<br />
marinen Tangen, aber auch Gebilde aus polyenergide Zellen<br />
(Bryopsis)<br />
• Chlorophyll a, b, Stärke<br />
• Zellwände oft aus Cellulose<br />
• Generationswechsel meist mit begeißelten Stadien, Isogamie,<br />
Anisogamie, Oogamie (cytoplasmareiche Eizelle, begeißelter<br />
Spermatozoid), Gametangiogamie (vielzellige Gebilde<br />
verschmelzen)<br />
• Haplonten (Chlamydomonas), Haplo-Diplonten mit<br />
isomorphem Generationswechsel (Ulva)<br />
LST!<br />
Algen: Vertreter der Zieralgen (Desmidiaceae)<br />
aus Moorseen<br />
Micrasterias sp.<br />
Closterium sp.<br />
J. Saukel<br />
85<br />
J. Saukel<br />
86<br />
Algen: CHARA (Characeae) - eine Alge aus<br />
stehenden, kalkreichen Wiesentüpeln<br />
C) Embryophyten - Landpflanzen<br />
Embryo (Sporophyt) verbleibt auf Mutterpflanze<br />
Blütenpflanzen<br />
LST!<br />
Moose<br />
Farne<br />
J. Saukel<br />
87<br />
J. Saukel<br />
88
Embryophyten - Landpflanzen<br />
• Zellwände aus Cellulose<br />
• Plastiden mit Chlorophyll a,b und<br />
Carotinoiden, bilden (meist)<br />
Stärke<br />
• Reservestoffe<br />
•Stärke, Lipide, Proteine<br />
• Spaltöffnungen in<br />
den diploiden<br />
Teilen<br />
Moose<br />
Farne<br />
Zunehmende Größe und Komplexität<br />
Krautschicht<br />
Moosschicht<br />
Blütenpflanzen<br />
Baumschicht<br />
Strauchschicht<br />
LST!<br />
Embryophyten - Landpflanzen<br />
• Moose und Gefäßpflanzen an Landleben<br />
angepasst, die grüne Pflanze ist bei den<br />
• Moosen i.w.S. der Gametophyt. Dieser ist haploid<br />
– thallös oder gegliedert in<br />
– Cauloid - Stämmchen,<br />
– Phylloid - Blättchen,<br />
– Rhizoid<br />
• Gefäßpflanzen i.w.S. (Farne, Samenpflanzen) der<br />
diploide Sporophyt. Dieser ist gegliedert in<br />
– Achse<br />
– Blatt<br />
– Wurzel<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
89<br />
Cauloid – Achse, Phylloid – Blatt, Rhizoid – Wurzel sind nicht homolog<br />
J. Saukel<br />
90<br />
Embryophyten - Landpflanzen<br />
• Stomata = Spaltöffnungen (am Sporophyt)<br />
• Keine oder einfache (Bryopsida) bis hochkomplexe<br />
Leitbündel (Farne, Samenpflanzen)<br />
LST!<br />
Embryophyten - Landpflanzen<br />
Nontracheophyta<br />
Tracheophyta<br />
Kryptogamen Gefäßkryptogamen Gefäßpflanzen<br />
Moose<br />
Farne<br />
Blütenpflanzen<br />
Keine bis schwach<br />
ausgebildete Leitbündel<br />
Komplexe Leitbündel<br />
Komplexe Leitbündel<br />
LST!<br />
Oberfläche der Blätter ohne<br />
Cuticula<br />
Oberfläche der Blätter mit<br />
Cuticula<br />
Oberfläche der Blätter mit<br />
Cuticula<br />
Beblätterte Teile haploid<br />
Beblätterte Teile diploid<br />
Beblätterte Teile diploid<br />
Blätter ohne Spaltöffnungen<br />
Blätter mit Spaltöffnungen<br />
Blätter mit Spaltöffnungen<br />
• Generations- und Kernphasenwechsel -> VO Tafelbild<br />
J. Saukel<br />
Haarmützenmoos Bärlapp Angiospermae<br />
91<br />
Protoplasma hat oft die<br />
Fähigkeit zur völligen<br />
Austrocknung<br />
J. Saukel<br />
Keine Blüten<br />
Maximal 60 cm, meist<br />
kleiner als 5 cm<br />
Protoplasma hat nur selten<br />
die Fähigkeit zur völligen<br />
Austrocknung<br />
Keine Blüten<br />
Maximal einige Meter, meist<br />
kleiner als 1 m<br />
Protoplasma hat nie die<br />
Fähigkeit zur völligen<br />
Austrocknung<br />
Blüten<br />
Maximal 120 m! Aber oft<br />
auch nur wenige cm groß!<br />
92
Embryophyten - Bryophyta (Moose)<br />
• Gametangien<br />
• Antheridien (männlich),<br />
Archegonien (weiblich)<br />
von sterilen Hüllzellen umgeben<br />
LST!<br />
Embryophyten - Bryophyta (Moose)<br />
• Zygote wird zur diploiden Sporenkapsel<br />
Haube<br />
Deckel<br />
LST!<br />
Urne<br />
Eizelle<br />
Stiel<br />
J. Saukel<br />
93<br />
J. Saukel<br />
94<br />
Embryophyten - Bryophyta (Moose)<br />
• A)Anthocerotopsida (Hornmoose)<br />
• 1)Marchantiopsida (Lebermoose) - überwiegend<br />
thallös wie Brunnenlebermoos<br />
LST!<br />
1) Thallöse Lebermoose Marchantia polymorpha<br />
Brutbecher<br />
• 2)Jungermaniopsida (Lebermoose) -<br />
thallöse, meist aber foliose Formen<br />
• 3)Bryopsida (Laubmoose)<br />
J. Saukel<br />
95<br />
J. Saukel<br />
Archegonien-<br />
Antheridienstand<br />
96
Marchantia polymorpha (Lebermoose)<br />
Querschnitt<br />
Atemöffnung<br />
2)Beblätterte<br />
Lebermoose<br />
Rhizoid<br />
Sehr komplex gebaute Thali und<br />
Stämmchen<br />
Querschnitt<br />
Blättchen oft gelappt oder<br />
gefaltet; Spreite im Regelfall<br />
einschichtig<br />
Gametangienständer 97<br />
98<br />
J. Saukel<br />
J. Saukel<br />
Blättchen ungeteilt,<br />
Spreite meist einschichtig,<br />
ohne oder mit Mittelnerv<br />
3) Laubmoose<br />
Laubmoos-Kapsel<br />
Peristomzähne<br />
Haube<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
99<br />
J. Saukel<br />
100
Laubmoos-Kapsel<br />
Sporen<br />
Ordenkissenmoos<br />
Moose als Wasserspeicher<br />
Aufsicht<br />
Torfmoos<br />
Querschnitt<br />
J. Saukel<br />
101<br />
J. Saukel<br />
102<br />
Torfmoor<br />
Ein Lebensraum der überwiegend<br />
von Torfmoosen (grüner Bereich<br />
zwischen den Hügeln) und<br />
Haarmützenmoosen (Hügel, mit<br />
braunen Sporenkapseln)<br />
Embryophyten – Pteridophyta (Farne)<br />
• primäre Homorhizie<br />
• Lycopodiopsida - Bärlappgewächse<br />
• Equisetopsida - Schachtelhalmgewächse<br />
• Pteridopsida – Farne<br />
• (unvollständige Aufzählung)<br />
• Generations- und Kernphasenwechsel -> VO Tafelbild<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
103<br />
J. Saukel<br />
Tannenbärlapp Waldschachtelhalm Wimpernfarn<br />
104
Bärlappgewächse<br />
Sporophyllstand<br />
LST!<br />
Schachtelhalmgewächse<br />
LST!<br />
• Subaxilläre Verzweigung<br />
Tannenbärlapp<br />
Vorkeim (Prothallium)<br />
Sporophyllstand<br />
Schlangenbärlapp<br />
J. Saukel<br />
Alpenbärlapp<br />
105<br />
J. Saukel<br />
Waldschachtelhalm<br />
106<br />
Farne<br />
Sporenkapselhäufchen<br />
(Sori)<br />
auf der<br />
Wedelunterseite<br />
LST!<br />
Embryophyten – Spermatophyta<br />
(Samenpflanzen)<br />
Mondraute<br />
J. Saukel<br />
Mauerraute<br />
107<br />
J. Saukel<br />
108
Spermatophyta - Samenpflanzen<br />
•Sporophylle stehen an Kurzsprossen – Blüten<br />
LST!<br />
Spermatophyta Samenpflanzen<br />
•Perianth - Blütenhülle<br />
•Axilläre Verzweigung<br />
•oft sekundäres Dickenwachstum<br />
J. Saukel<br />
109<br />
J. Saukel<br />
110<br />
Spermatophyta - Samenpflanzen<br />
• Gymnospermae Angiospermae<br />
Nacktsamer Bedecktsamer<br />
LST!<br />
Gymnospermae - Nacktsamer<br />
• Pollen kommt direkt auf Samenanlage<br />
• Nährgewebe entsteht ein primäres Endosperm<br />
Pollen mit Flugsäcken<br />
LST!<br />
Weibliche<br />
Blüte<br />
Männliche<br />
Blüte<br />
J. Saukel<br />
111<br />
J. Saukel<br />
112
Gymnospermae - Nacktsamer<br />
• Zapfen als Behälter für Samen<br />
LST!<br />
Angiospermae - Samenpflanzen<br />
• Pollen auf die Narbe der Fruchtblätter,<br />
sekundäres Endosperm<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
113<br />
J. Saukel<br />
114<br />
J. Saukel<br />
Angiospermae - Samenpflanzen<br />
• Pollen auf die Narbe der Fruchtblätter<br />
• Nährgewebe sekundäres Endosperm<br />
– Früchte i.a.S. Organe welche die reif(end)en Samen<br />
umschließen, bzw. ihrer Ausbreitung dienen<br />
Siehe Farbtafel am Ende der Unterlagen!<br />
• Einteilung aus praktischen Gründen oft in<br />
–Monokotyle (Getreide, Tulpen, Zwiebel, Palmen, Orchideen<br />
etc.)<br />
–Dikotyle (Kartoffel, Apfel, Kastanie etc.)<br />
• Siehe auch die systematischen Großgruppen der<br />
Angiospermen im letzten Viertel der Unterlagen!<br />
LST!<br />
115<br />
J. Saukel<br />
Angiospemae - Blüten<br />
• Funktion<br />
– dient der sexuellen Fortpflanzung und, da Pflanzen<br />
keine freie Ortsbewegung haben, auch der Anlockung<br />
von Bestäubern oder der Ausnutzung von<br />
Bestäubungsmechanismen<br />
• Gestalt ist der Funktion untergeordnet<br />
– Symmetrie (radiär, zygomorph)<br />
– Verwachsungen (synsepal, sympetal, Filamente, Fruchtblätter)<br />
– Zahl der Elemente<br />
– Farbe der Elemente<br />
– Stellung des Fruchtknotens<br />
– Behaarung<br />
LST!<br />
116
Angiospermen-Blüten - doppelte Blütenhülle<br />
heterochlamydeisch<br />
LST!<br />
Angiospermen-Blüten - einfache Blütenhülle<br />
homochlamydeisch<br />
Maiglöckchen /Convallaria<br />
LST!<br />
•Blütenhülle<br />
Kelchblätter<br />
Kronblätter<br />
Perianth<br />
Sepalen<br />
Petalen<br />
•Blütenhülle<br />
Blütenhülle<br />
Perianth<br />
Perigon<br />
•Staubblätter<br />
•Fruchtblätter<br />
Stamen<br />
Karpelle<br />
Buchweizen /Fagopyrum<br />
•Staubblätter<br />
•Fruchtblätter<br />
Stamen<br />
Karpelle<br />
J. Saukel<br />
117<br />
J. Saukel<br />
118<br />
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
häufige Elementzahlen sind:<br />
3 (monokotyle)<br />
4,5,8,10 - (dikotyle)<br />
LST!<br />
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
radiärsymmetrisch<br />
radiärsymmetrisch<br />
J. Saukel<br />
119<br />
J. Saukel<br />
120
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
radiärsymmetrisch<br />
radiärsymmetrisch<br />
J. Saukel<br />
121<br />
J. Saukel<br />
122<br />
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
radiärsymmetrisch<br />
radiärsymmetrisch<br />
J. Saukel<br />
123<br />
J. Saukel<br />
124
LST!<br />
LST!<br />
Angiospermen-Blüten - Symmetrie<br />
Angiospermen-Blüten - Staubblatt<br />
Staubblätter/Stamina<br />
Stamina<br />
Konnektiv<br />
Theken<br />
zygomorph<br />
Symmetrieebne<br />
Filament<br />
J. Saukel<br />
125<br />
J. Saukel<br />
126<br />
LST!<br />
Ausgestaltung der Pollenkeimöffnungen<br />
LST!<br />
Angiospermen-Blüten - Staubblatt<br />
sulcat tricolpat tricolporat<br />
ulcerat triporat stephanoporat<br />
Wichtige Systematische Merkmale!<br />
stephanocolporat<br />
J. Saukel<br />
127<br />
J. Saukel<br />
128
Angiospermen-Blüten - Fruchtknoten<br />
LST!<br />
Angiospermen-Blüten - Lage des Fruchtknoten<br />
LST!<br />
Fruchtblatt(blätter<br />
blätter)<br />
Narbe<br />
Griffel<br />
Achsenbecher<br />
unterständig<br />
Fruchtknoten<br />
oberständig<br />
J. Saukel<br />
129<br />
J. Saukel<br />
130<br />
J. Saukel<br />
Angiospermen-Blüten - Lage des Fruchtknoten<br />
Achsenbecher<br />
oberständig<br />
unterständig<br />
Achsenbecher<br />
halbunterständig<br />
mittelständig<br />
LST!<br />
131<br />
Bestäubung<br />
• Monözie: a) Blüten 1geschl., w und m kommen auf<br />
derselben Pflanze vor (einhäusig) b) Blüten zwittrig,<br />
w und m in einer Blüte<br />
• Diözie: c) Blüten 1geschl., w und m kommen auf<br />
verschiedenen Pflanze vor (zweihäusig)<br />
• Allogamie: Fremdbestäubung<br />
– Anemophilie - Windbestäubung<br />
– Zoophilie - Tierbestäubung<br />
• Autogamie: Selbstbestäubung bis hin zur Cleistogamie<br />
• Mechanismen zur Verhinderung der Autogamie<br />
– Dichogamie, zeitlich verschobene Reifung der w und m Teile<br />
• Proterandrie m vor w<br />
• Proterogynie w vor m<br />
J. Saukel<br />
– genetische Inkompatibilität<br />
LST!<br />
132
Bestäubung<br />
Bestäubung<br />
Coevolution zwischen<br />
Pflanzen und<br />
bestäubenden Tieren<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
133<br />
J. Saukel<br />
134<br />
Bestäubung<br />
LST!<br />
Samenanlage<br />
LST!<br />
Durch Wasser<br />
Durch Wind<br />
anatrop hemitrop atrop<br />
J. Saukel<br />
135<br />
• Art der Stellung der Samenanlage hat Auswirkungen auf die Gestalt der Samen!<br />
J. Saukel<br />
136
Megasporangium<br />
Embryosack, weibl.<br />
Gametophyt<br />
Samenanlage<br />
Integumente => Samenschale<br />
Nucellus => Perisperm<br />
Raphe<br />
sek. Embryosackkern<br />
=> Endosperm<br />
Eizelle => Embryo<br />
Mikropyle<br />
LST!<br />
Blüten<br />
• Spermatophyta<br />
• Mikrosporen (Pollenkörner) -<br />
Mikrosporangien (Pollensäcke)<br />
-> Gametophyt nach Kernteilung<br />
im Pollenkorn<br />
• Mega-(Makro-)spore<br />
(Embryosackzelle) verläßt das<br />
Megasporangium (Nucellus)<br />
nicht mehr -> Gametophyt<br />
(Embyrosack) mit Eizellen<br />
• Befruchtung - Zygote wird zum Embryo<br />
Weidenröschen<br />
• mütterlicher Sporophyt bildet aus Hülle des<br />
Megasporangiums (1-2 Integumente der Samenanlage) -<br />
Testa des Samens -> neue Entwicklung!<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
137<br />
J. Saukel<br />
138<br />
Blüten<br />
LST!<br />
Blüten<br />
Siehe Folie Generationswechsel im Anhang<br />
LST!<br />
Weidenröschen<br />
J. Saukel<br />
139<br />
J. Saukel<br />
140
Blüten in der Evolution<br />
LST!<br />
Angiospermen-Früchte<br />
LST!<br />
• Schraubige Anordnung wird zur wirteligen<br />
Anordnung<br />
• Perianth wird zu Kelch und Krone<br />
• Oberständig wird zu unterständig<br />
• Radiärsymmetrie wird zu Zygomorphie oder zur<br />
Asymmetrie<br />
• Eingeschlechtlig – zwittrig – eingeschlechtig<br />
• Funktion<br />
– angepasst an einen Verbreitungsmechanismus<br />
– oft zum Verzehr geeignet (ganz, teilweise)<br />
– widerstandfähig gegen Feuer, Meerwasser etc.<br />
• Gestalt<br />
– Symmetrie<br />
– Verwachsungen (choricarp, coenocarp,syncarp, paracarp)<br />
– Zahl der Elemente<br />
– Farbe der Elemente<br />
– Verholzungen etc.<br />
• Windblütigkeit – Tierblütigkeit – Windblütigkeit<br />
J. Saukel<br />
141<br />
J. Saukel<br />
142<br />
Odermennig<br />
Angiospermen-Früchte<br />
Angiospermen-Früchte<br />
Salomonssiegel<br />
Hexenkraut<br />
Schneeball<br />
Mannaesche<br />
Löwenzahn<br />
Hartriegel<br />
Wilder Wein<br />
Momocordia<br />
Holzapfel<br />
Alpenheckenkirsche<br />
Ahorn<br />
Tollkirsche<br />
Paprika<br />
Einbeere<br />
Weißdorn<br />
J. Saukel<br />
Waldrebe<br />
Eiche<br />
Schwarzwurz<br />
143<br />
J. Saukel<br />
Nachtschatten<br />
Hagebutte<br />
Erdholler<br />
Brombeere<br />
144
Johanneskraut<br />
Angiospermen-Früchte<br />
Akelei<br />
Kornrade<br />
Verbreitungseinheit - Körbchen, Kelch<br />
Verbreitungseinheit ist das Körbchen<br />
Klausenfrüchte<br />
Pfaffenkapperl<br />
Weinraute<br />
Sauerklee<br />
Frühlingsblatterbse<br />
Enzian<br />
Klebriger Salbei<br />
Stechapfel<br />
Klette<br />
Braunwurz<br />
Fingerhut<br />
Verbreitungseinheit<br />
ist der Kelch<br />
J. Saukel<br />
Blasenstrauch<br />
Germer<br />
Seidenpflanze<br />
145<br />
J. Saukel<br />
146<br />
Ausgestaltung des Fruchtknotens<br />
chorikarp (frei)<br />
laminal<br />
submarginal<br />
Angiospermen-Früchte<br />
LST!<br />
Exocarp<br />
Schnittebene<br />
coenokarp (verw.)<br />
Mesocarp<br />
Endocarp<br />
Fruchtwand<br />
synkarp<br />
parakarp – parietal<br />
parakarp - zentral<br />
Siehe auch Farbbilder im Anhang!<br />
J. Saukel<br />
147<br />
J. Saukel<br />
148
Angiospermen-Früchte<br />
• Einteilung nach Öffnungsweise und Anordnung<br />
– Springfrüchte und Streufrüchte<br />
• einkarpellig (Balg, Hülse)<br />
• mehrkarpellig (Kapsel)<br />
– Schließfrüchte<br />
• Exo-, Meso- und Endokarp saftig (Beere)<br />
• Exo-, Mesokarp saftig, endokarp holzig (Steinfrucht)<br />
• Fruchtwand holzig (Nuss)<br />
– Sammelfrüchte<br />
– Fruchtstände<br />
– siehe Farbtafel am Ende der Unterlagen!<br />
LST!<br />
Früchte in der Evolution<br />
• 1 oder mehrere freie (chorikarp) Fruchtblätter -><br />
verwachsene (coenokarp) Fruchtblätter<br />
• Oberständige Stellung -> unterständige Stellung<br />
• Verbreitung durch Wind und Wasser – Verbreitung<br />
durch Tiere mit den verschiedensten Anpassungen<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
149<br />
J. Saukel<br />
150<br />
J. Saukel<br />
Spermatophyten-Samen<br />
• Funktion<br />
– angepasst an Art der Keimung (Menge der Reservestoffe, Darmpassage,<br />
Freisetzung durch Feuer etc.)<br />
• Gestalt<br />
– Symmetrie<br />
– Oberflächenstruktur (netzig, glänzend)<br />
– Raphe vorhanden oder nicht<br />
– Reservestoffspeicherung (Kotyledonen, Endosperm, Perisperm)<br />
– Arillus ja/nein<br />
– Fasern, Steinzellen, o.ä. in der Testa<br />
• Reservestoffe (siehe auch Kapitel Chemie der Lebewesen)<br />
– Stärke (Getreidearten)<br />
– Eiweiße (Hülsenfrüchte + Stärke)<br />
– Fette und Öle (Erdnuss, Oliven, Kokos, Ölpalme)<br />
– Hemicellulosen (Dattelpalme)<br />
siehe Farbtafel am Ende<br />
LST!<br />
151<br />
LST!<br />
Spermatophyten-Samen<br />
• Gymnospermen<br />
– Samenschale aus dem Integument (diploides Gewebe des<br />
Muttersporophyten)<br />
– Nucellusreste (Megasporangium; diploides Gewebe des<br />
Muttersporophyten)<br />
– Primäres Endosperm (haploides Megaprothallium)<br />
– Embryo (diploider Tochtersporophyt)<br />
• Angiospermen<br />
– Samenschale aus den Integumenten (diploides Gewebe des<br />
Muttersporophyten)<br />
– Speichergewebe<br />
• aus dem Nucellus - Perisperm<br />
• aus dem triploiden Endospermkern der das sekundäre Endosperm bildet<br />
• In Organen des Embryo selbst (z.B. Keimblätter)<br />
J. Saukel<br />
152
Frucht-/Samenverbreitung<br />
LST!<br />
Monokotyle<br />
Dikotyle<br />
• Zoochorie: Verbreitung durch Tiere<br />
– Epi-: äußerlich<br />
– Endo-: innerlich<br />
– spezielle:<br />
• Myrmecochorie: Ameisen - Elaiosom<br />
• Anthropochorie: Mensch durch Handel und Verkehr<br />
• Anemochorie: Wind<br />
• Hydrochorie: Wasser<br />
• Autochorie: z.B. Schleudermechanismen<br />
J. Saukel<br />
153<br />
J. Saukel<br />
154<br />
Merkmale: mono- / dikotyl<br />
allorhiz<br />
Systematik der Angiospermen<br />
LST!<br />
LST!<br />
homorhiz<br />
monokotyl<br />
dikotyl<br />
J. Saukel<br />
155<br />
J. Saukel<br />
dikotyl<br />
Siehe auch weiter unten!<br />
Siehe auch unter: www.univie.ac.at/pharmakognosie<br />
156
Lebensformen der Gefäßpflanzen als<br />
Anpassungen an diverse Umweltbedingungen<br />
LST!<br />
LST!<br />
Cryptophyten=Geophyten - Stauden i.w.S., Erneuerungsknospen unter der<br />
Erde oder unter Wasser (Gentiana, Atropa, Nuphar)<br />
l<br />
Hapaxanthe - Sterben nach der Samenproduktion<br />
Therophyten = Anuelle - Überdauerung<br />
durch Samen<br />
J. Saukel<br />
Bienne (Digitalis, Verbascum)<br />
Hapaxanthe - leben oft<br />
viele Jahre (Agave)<br />
157<br />
J. Saukel<br />
158<br />
Hemicryptophyten - Erneuerungsknospen am Boden (viele Gräser,<br />
Rosettenpflanzen wie Hieracium, Taraxacum, Plantago)<br />
LST!<br />
Chamaephyten - Erneuerungsknospen knapp über dem Boden,<br />
Polsterpflanzen (Minuartia sedoides) Halb- und Zwergsträucher<br />
(Thymus serpyllum)<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
159<br />
J. Saukel<br />
160
Phanerophyten - Erneuerungsknospen an holziger Achse (Sträucher<br />
(Basitonie) - Bäume (Akrotonie))<br />
LST!<br />
Phanerophyten - Sukkulente Pflanzen - Kakteen,<br />
Wolfsmilchgewächse, Dickblattgewächse (Hauswurz) u.a. Familien<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
161<br />
J. Saukel<br />
162<br />
Phanerophyten -<br />
Schopfbäume (Palmen)<br />
Lianen (Wilder Wein)<br />
LST!<br />
l<br />
Epiphyten = Luftkräuter - sitzen auf anderen Pflanzen<br />
LST!<br />
Epiphyten<br />
l<br />
Hemi-Epiphyten sitzen auf anderen und wurzeln später im Boden/<br />
oder umgekehrt<br />
J. Saukel<br />
163<br />
J. Saukel<br />
164
Parasiten = Vollschmarotzer - leben vollständig auf Kosten der<br />
Wirtspflanze (Orobanche) oder des Wirtspilzes (Neottia)<br />
LST!<br />
Halbparasiten = Halbschmarotzer - entziehen der Wirtspflanze<br />
nur Wasser und Nährstoffe<br />
LST!<br />
Wachtelweizen<br />
J. Saukel<br />
165<br />
J. Saukel<br />
Augentrost<br />
Klappertopf<br />
166<br />
Halbparasiten = Halbschmarotzer - entziehen der Wirtspflanze<br />
nur Wasser und Nährstoffe<br />
LST!<br />
D) Pilze<br />
Mistel in das Wirtsholz eindringend<br />
Mistel<br />
J. Saukel<br />
167<br />
J. Saukel<br />
168
Pilze<br />
Pilze als Räuber<br />
J. Saukel<br />
169<br />
J. Saukel<br />
170<br />
LST!<br />
Pilze<br />
• einzellig (Hefen) bis vielzellig (Flechtthallus); bei höheren Pilzen keine Geißeln<br />
• heterotroph -> Absorbtion der Nahrung nach vorherige Ausscheidung von<br />
hydrolytischen Enzymen<br />
• Saprobionten (Zersetzer), Parasiten, oft auch in Symbionten<br />
• Hyphen -> Mycel -> rasches Wachstum (bis zu 1000m/Tag!!)<br />
• Zellwände bei höheren Pilzen meist aus Chitin (N-Acetylglucosamin-Polymer, s.u.)<br />
• Speicherstoff meist Glykogen<br />
• intranucleare Mitose (Kernhülle bleibt erhalten)<br />
• ER gut ausgebildet, aber meist keine Dictyosomen<br />
• meist Zentralvakuole, meist Lipidvakuolen,<br />
• meist Peroxisomen und Glyoxysomen<br />
• sexuelle und/oder asexuelle Sporen<br />
• Haplonten, Haplo-Diplonten (z.B. Hefe), Haplo-Dikaryonten, Diplonten.<br />
Syngamie (Vereinigung von Zellen)<br />
– zuerst Plasmogamie (Fusion des Cytoplasmas)<br />
– bilden ein Dikaryon (Zweikernstadium, mit synchronen Kernteilungen) erst<br />
später kommt es zur<br />
– Karyogamie in den Hyphen - mitotische Rekombination (reziproker<br />
Genaustausch zwischen homologen Chromosomen)<br />
Pilze<br />
Eumycota<br />
Chytridiomycetes 500<br />
Zygomycetes (Jochpilze) 500<br />
Ascomycetes (Schlauchpilze) 30000<br />
Basidiomycetes (Ständerpilze) 30000<br />
Fungi imperfecti (asexuell) 30000<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
(siehe auch Kapitel Chemie der Lebewesen)<br />
171<br />
J. Saukel<br />
172
J. Saukel<br />
D1) Ascomycota<br />
• Angenommene 30000 (60000 mit<br />
Fungi imperfecti) Arten von Schlauchpilzen –<br />
1- bis vielzellig in den verschiedensten Lebensräumen.<br />
• Viele sind Symbionten von Algen und bilden<br />
die FLECHTEN.<br />
Ascosporen<br />
• Viele Mykorrhizabildner.<br />
• zweischichtige Zellwände aus Chitin und Glucanen<br />
• Hyphen septiert und dikaryotisch durch Plasmogamie<br />
• asexuelle Konidien<br />
• Ascocarpien (=Fruchtkörper), hier die Karyogamie und dann<br />
Meiose in den Asci (=Schlauch, oft 8 Stück endogener<br />
Ascosporen)<br />
Ascus<br />
LST!<br />
173<br />
D2) Basidiomycota<br />
• Ca. 30000 Arten von Ständerpilzen - 1- bis vielzellig, wichtige<br />
Destruenten von Holz, Mykorrhizabildner und Parasiten (Rost- und<br />
Brandpilze).<br />
• Hyphen septiert mit Doliporus, einkernig oder nach<br />
Somatogamie dikaryotisch<br />
• Viele Mykorrhizabildner.<br />
• Lamellär geschichtete Zellwände aus Chitin und Glucanen<br />
• Basidiocarpien (=Fruchtkörper) tragen die Basidien (“kleines Fußgestell”) kurzfr.<br />
diploides Stadium -> 4 exogene Basidiosporen<br />
• Phragmobasidie (septiert)<br />
• Holobasidie<br />
• asexuelle Konidien werden seltener ausgebildet<br />
J. Saukel<br />
LST!<br />
174<br />
Zellwand<br />
Basidiomycota - Lebenszyklus<br />
Zellkerne<br />
Septum mit<br />
Pore<br />
Bildung eines Dicaryons!!!<br />
LST!<br />
E) Symbiose - Consortien<br />
(Doppelorganismen) Flechten (Lichenes)-<br />
bestehen aus Grünalgen oder den<br />
prokaryontischen "Blaualgen" (Cyanophyceen)<br />
als photoautotrophem Partner und einem Pilz.<br />
Ca. 25-30000 Arten.<br />
Besiedeln die extremsten Standorte - wichtige Pioniere. Aber einige<br />
Arten sehr empfindlich gegen Luftverschmutzung - Bioindikatoren!<br />
Pilzpartner ist meist ein Ascomycet, seltener ein Basidiomycet<br />
Mycobiont verleiht die äußere Form und absorbiert Wasser<br />
und Mineralstoffe, er scheidet Säuren aus und erzeugt<br />
Schutzpigmente und Fraßgifte. Mycobiont in der Regel alleine nicht<br />
lebensfähig.<br />
Phycobiont fixiert CO 2 und N 2 .<br />
Soredien = Myco- + Phycobiont. – dient der Verbreitung<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
175<br />
J. Saukel<br />
176
E) Flechten<br />
Pflanzen - Tiere<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
177<br />
J. Saukel<br />
178<br />
Befruchtung<br />
F) Tiere<br />
• vielzellig<br />
• heterotroph -> Ingestion = Aufnahme (vorgeformte organische<br />
Materie) - Egestion = Ausscheidung<br />
• Reservestoffe = Glykogen<br />
• viele zeigen Homoiostase - Erhaltenbleiben von Strukturen und<br />
die Stetigkeit lebenserhaltender Vorgänge<br />
• Zellen spezialisiert mit Verbindungen (siehe u.)<br />
l thight junctions (dichte Zellverbindungen),<br />
l desmosomen (molekulare Nieten, Verankerung von Keratin)<br />
l gap junctions (Cytoplasmakanäle aus Connexin, Nachrichten- und Stofftransport)<br />
• keine Zellwand aber oft extrazelluläre Matrix<br />
• Nervengewebe und Muskelgewebe<br />
• Diplonten (wenige Ausnahmen)<br />
• Furchung der Zygote - Blastula - Gastrulation<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
179<br />
J. Saukel<br />
180
Befruchtete Eizelle<br />
Furchung<br />
LST!<br />
Furchung<br />
LST!<br />
• Verschiedene Teilungsarten<br />
total äqual total inäqual discoidal superfiziell<br />
Frosch Fisch Insekt<br />
J. Saukel<br />
181<br />
J. Saukel<br />
182<br />
Furchung<br />
LST!<br />
Befruchtete Eizelle<br />
Gastrulation<br />
LST!<br />
Blastoderm<br />
Ektoderm<br />
Blastocoel<br />
Blastocoel<br />
Endoderm<br />
Gastrulation<br />
Archenteron<br />
J. Saukel<br />
183<br />
J. Saukel<br />
Querschnitt durch eine Blastula<br />
184
Gastrulation beim Seeigel<br />
LST!<br />
Blastula<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
185<br />
J. Saukel<br />
186<br />
Blastula Transplantationen<br />
LST!<br />
ZPA = Zone of polarising activity<br />
Blastula Transplantationen<br />
LST!<br />
Kaulquappe<br />
J. Saukel<br />
187<br />
J. Saukel<br />
188
Richtige Regeneration<br />
LST!<br />
Nesseltiere<br />
Plattwürmer<br />
Weichtiere Ringelwürmer<br />
Gliederfüsser<br />
Stachelhäuter<br />
Chordatiere<br />
Falsche Regeneration<br />
Rädertiere<br />
Fadenwürmer<br />
a<br />
Radiata<br />
Schwämme<br />
Pseudocoelomata<br />
Acoelomata<br />
Protostomia<br />
Eucoelomata<br />
Deuterostomia<br />
Transplantationsergebnisse<br />
bei Insekten<br />
J. Saukel<br />
189<br />
J. Saukel<br />
Parazoa<br />
Metazoa<br />
Eumetazoa<br />
Bilateria<br />
Vereinfachter<br />
Stammbaum - Tiere<br />
LST!<br />
190<br />
J. Saukel<br />
Tiere - Hauptgruppen<br />
Metazoa<br />
F1) Porifera (Schwämme) 6000 (28)<br />
F2) Cnidaria (Nesseltiere) 10000 (130)<br />
F3) Plathelminthes (Plattwürmer) 16000 (1100)<br />
F4) Nemathelminthes (Rundwürmer) 23000 (1600)<br />
F5) Mollusca (Weichtiere) 130000 (500)<br />
F6) Annelida (Ringelwürmer) 17000 (1900)<br />
F7) Arthropoda (Gliederfüsser) 1000000(32500)<br />
Insekten 760000(28900)<br />
Spinnentiere 30000 (2300)<br />
Krebse 20000 (900)<br />
F8) Echinodermata (Stachelhäuter) 6500 (34)<br />
F9) Chordata (Chordatiere) 48600 (500)<br />
Fische 20600 (130)<br />
Lurche 2500 (19)<br />
Reptilien 6300 (12)<br />
Vögel 8600 (238)<br />
Säugetiere 3700 (93)<br />
Tiere - Hauptgruppen<br />
• Parazoa ohne echte Gewebe<br />
– Porifera - Schwämme<br />
• Eumetazoa mit echtem Gewebe<br />
• Radiata orale und aborale Seite<br />
– haben 2 Keimblätter (=diploblastisch) -> Ektoderm, Endoderm<br />
• Bilateria (zumindestens im Larvenstadium bilateral symmetrisch!)<br />
– haben 3 Keimblätter (=triploblastisch) -> Ektoderm, Endoderm, Mesoderm<br />
– dorsal (oben), ventral (unten), anterior /cranial (vorne), posterior /caudal<br />
(hinten), lateral (seitlich), distal “fern” und proximal “nah”<br />
– Cephalisation<br />
– Lokomotion<br />
• Acoelomata kein Hohlraum zwischen Hautmuskelschlauch und Verdauungstrakt<br />
• Pseudocoelomata nicht völlig von mesodermaler Gewebeschicht dem<br />
Coelothel/ Mesothel ausgekleidet, Blutgefäßsystem fehlt meist.<br />
• Eucoelomata besitzen ein echtes Coelom und ein Blutgefäßsystem.<br />
• Coelom = flüssigkeitsgefüllte Leibeshöhle die vollständig von<br />
Gewebeschicht ausgekleidet ist. Innere Schicht liegt der Muskulatur des<br />
Verdauungstrakts, die äußere Schicht dem Hautmuskelschlauch an.<br />
Dorsal und ventral durch Mesenterien verbunden.<br />
Ungefähre Größenordnung sollte gekonnt werden! LST!<br />
191<br />
192<br />
J. Saukel<br />
LST!
LST!<br />
Körperhöhlen<br />
LST!<br />
Grundbaupläne der Bilateria<br />
J. Saukel<br />
193<br />
J. Saukel<br />
194<br />
Tiere - Hauptgruppen<br />
LST!<br />
Schwämme<br />
LST!<br />
• Protostomia (Urmünder)<br />
• Furchung spiral und frühdeterminiert<br />
• Urmund (Blastoporus) wird zum Mund<br />
• Coelom = Schizocoel<br />
• Deuterostomia (Neumünder, eigentlich Zweitmünder)<br />
• Furchung radiär und spätdeterminiert<br />
• Urmund wird zum After<br />
• Coelom = Enterocoel<br />
echte Gewebe<br />
Eumetazoa<br />
Stammbaum - Tiere<br />
J. Saukel<br />
195<br />
J. Saukel<br />
196
Schwämme<br />
F1) Stamm Porifera - Schwämme<br />
Stammbaum - Tiere<br />
• Sessile Tiere - Larve freilebend<br />
• vegetative Vermehrung<br />
• keine Nerven und Muskeln<br />
• Pinacoderm - Mesohyl - Choanoderm<br />
• Besondere Zelldifferenzierungen<br />
– Pinacocyten<br />
– Archaeocyten<br />
– Amoebocyten<br />
– Sclerocyten (Spiculae aus CaCO 3 oder Silikat, Spongin)<br />
• Kalk-, Kiesel- und Hornschwämme<br />
J. Saukel<br />
197<br />
J. Saukel<br />
198<br />
Schwämme<br />
Stammbaum - Tiere<br />
F2) Stamm Cnidaria - Nesseltiere<br />
• sessiler Polyp oder mobile Meduse<br />
• Dimorphismus - Generationswechsel Polyp - Meduse<br />
• Polymorphismus (Spezialisierung - Kolonienbildung -><br />
Staatsqualle)<br />
• zentraler Gastralraum (Mund=After) -><br />
Gastrovaskularsystem<br />
• Körperwand<br />
– Äussere Schicht - Epidermis<br />
– Mesogloea = azelluläre Stützmatrix (bei<br />
Medusen stark entwickelt -> ermöglicht<br />
das Schweben)<br />
– Innere Schicht - Gastrodermis<br />
• einfache Nervenzellen und<br />
-netze und Muskelzellen<br />
• interstitielle Zellen für die<br />
Regeneration wichtig<br />
J. Saukel<br />
199<br />
J. Saukel<br />
200
Stamm Cnidaria - Nesseltiere<br />
Stamm Cnidaria - Nesseltiere<br />
• Hydrozoa (Polyp und Meduse) z.B. Süßwasserpolypen<br />
• Zellformen<br />
l Drüsenzellen<br />
l Nährzellen<br />
l Nesselzellen (Nematocyten) bilden die Nesselkapseln<br />
(Nematocysten)<br />
•<br />
• Scyphozoa (Meduse dominiert) - Quallen<br />
• Anthozoa (Polyp) - Korallen und Seeanemonen<br />
J. Saukel<br />
201<br />
J. Saukel<br />
202<br />
F3) Stamm - Plathelminthes - Blattwürmer<br />
Schwämme<br />
Leberegel<br />
Stammbaum - Tiere<br />
J. Saukel<br />
203<br />
J. Saukel<br />
204
Stamm - Plathelminthes - Blattwürmer<br />
• bilateral, mit einer Hauptbewegungsrichtung<br />
• Kopf mit einfachem Gehirn (lernfähig!)<br />
• Mesoderm als 3. Keimblatt<br />
– echtes Muskelgewebe - Ring- und Längsmuskulatur<br />
• aber nur eine Körperöffnung - daher ebenfalls Gastralraum,<br />
genutzt als Gastrovaskularsystem<br />
• keine Leibeshöhle - Parenchym<br />
• vegetative Vermehrung durch Abschnürung<br />
Stamm - Plathelminthes - Blattwürmer<br />
• Systematik<br />
l Turbellaria (Strudelwürmer, 3000) Protonephridien, Wimpern auf<br />
Unterseite für die Bewegung<br />
l Trematoda (Saugwürmer, 6000) -> Leberegel, Schistosoma-<br />
Arten lösen die Schistosomaiasis = Bilharziose (100e Millionen<br />
Menschen betroffen)<br />
– Monogenea<br />
– Digenea (Endoparasiten mit komplexen Entwicklungszyklen)<br />
– Tegument (durch Abstreifen der bewimperten Epidermis<br />
entst.)<br />
– komplizierte und große Fortpflanzungsorgane<br />
– Generationswechsel (Zwischenwirte oft Schnecken,<br />
Endwirt oft ein Wirbeltier)<br />
– Haftapparate<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
205<br />
J. Saukel<br />
206<br />
LST!<br />
Wirtswechsel bei Trematoden<br />
Stamm - Plathelminthes - Blattwürmer<br />
• Systematik - Fortsetzung<br />
– Cestoda (Bandwürmer, 3000) leben oft im Darm<br />
von Wirbeltieren<br />
– Kopf = Scolex mit Saugnäpfen und/oder Haken<br />
– Haut = Tegument dient der Nahrungsaufnahme<br />
– Körper in Proglottiden gegliedert (enth. Geschlechtsorgane).<br />
Die Glieder sind - vorne männlich, hinten weiblich - weibliche<br />
verlassen nach Befruchtung den Wirt<br />
– Wirtswechsel z.B. Schweinebandwurm (Taenia solium) Eier<br />
entwickeln sich im Schwein zu Larven, die die Muskulatur<br />
aufsuchen und sich encystieren - werden vom Menschen durch<br />
das Fleisch aufgenommen<br />
– Hunde-, Fuchsbandwurm für den Menschen als Fehlwirt viel<br />
gefährlicher<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
207<br />
J. Saukel<br />
208
Schweinebandwurm<br />
LST!<br />
Schwämme<br />
Stammbaum - Tiere<br />
J. Saukel<br />
209<br />
J. Saukel<br />
210<br />
F4) Stamm - Nemathelminthes<br />
• Nematoda (Nematoden oder Fadenwürmer, 15000 beschrieben,<br />
wahrscheinlich viel mehr Arten) - HÄUFIG im Boden, auf und in Pflanzen,<br />
in Tieren. Länge besitzt ziemlich exakt<br />
im 1000 Zellen<br />
LST!<br />
Caenorhabditis - Bauplan<br />
J. Saukel<br />
211<br />
J. Saukel<br />
212
LST!<br />
F5) Stamm - Mollusca<br />
LST!<br />
Schwämme<br />
– Gastropoda - Schnecken (110000 Arten)<br />
– Bivalvia - Muscheln (20000 Arten)<br />
– Cephalopoda - Kopffüßer (700 Arten)<br />
Muscheln<br />
Weinbergschnecke<br />
J. Saukel<br />
Stammbaum - Tiere<br />
213<br />
J. Saukel<br />
Kopffüßer<br />
214<br />
Stamm - Mollusca<br />
LST!<br />
Mollusca - Gastropoda - Schnecken<br />
• Marin, Süßwasser und Landbewohner<br />
• Körperbauplan bei den Gruppen recht ähnlich<br />
– muskulöser Fuß<br />
– Eingeweidesack (enthält innere Organe)<br />
– Mantel (=Hautfalte), bedeckt den Eingeweidesack und<br />
scheidet Kalkschale ab.<br />
– Mantelhöhle (After, Exkretionsporus,<br />
Geschlechtsorgane, oft Kiemen oder Lungen)<br />
– Radula (Raspelzunge)<br />
• Systematik<br />
– Polyplacophora - Käferschnecken (1000 Arten)<br />
– Gastropoda - Schnecken (110000 Arten)<br />
– Bivalvia - Muscheln (20000 Arten)<br />
– Cephalopoda - Kopffüßer (700 Arten)<br />
• Linsenaugen an Fühlern<br />
• Weidetiere, aber auch Räuber (Radula abgewandelt, Giftzahn - eines<br />
der stärksten Nervengifte)<br />
• Marin, Süßwasser und Landbewohner<br />
– Süßwasser- und Landschnecken haben keine Kiemen sondern<br />
eine Lunge (Pulmonata - Lungenschnecken)<br />
– marin Nackt- und Gehäuseschnecken , mit Kiemen<br />
– einige Arten mit Chloroplasten (diese Leben 4 - 6 Wochen)<br />
J. Saukel<br />
215<br />
J. Saukel<br />
216
Mollusca - Bivalvia - Muscheln<br />
• meist marin, wenige im Süßwasser<br />
• besitzen zweiklappige Schale (Ligament = Schloßband<br />
hält sie zusammen)<br />
• beilförmiger Fuß als Grabwerkzeug oder zur<br />
Verankerung<br />
• große Kiemen<br />
• kein Kopf<br />
• einige Arten mit photoautotrophen Endosymbionten<br />
Cephalopoda - Kopffüßer<br />
• marin, wenige cm bis 18 m<br />
• Mund im Zentrum der Kopftentakeln;<br />
schnabelartige Kiefer (oft mit Gift)<br />
• Schale fehlt oder ist reduziert und nach<br />
innen verlegt (Schulpe bei Kalmaren) oder<br />
bei Nautilus gekammert)<br />
• Mantelhöhle als Düsentriebwerk (Kalmare können andauernd<br />
und schnell schwimmen)<br />
• Tintenbeutel (Anhangsdrüse des Darms) - Tinte = Melanin<br />
• geschlossener Blutkreislauf - Hämocyanin (nicht Hämoglobin)<br />
• gut entwickeltes Nervensystem, Riesennervenzellen (Axon oft<br />
bis zu 1 mm Durchmesser - 100m/s Reizleitgeschwindigkeit),<br />
komplexes Gehirn, gut Sinnesorgane, auffällig rascher<br />
Farbwechsel der Körperoberfläche<br />
J. Saukel<br />
217<br />
J. Saukel<br />
218<br />
LST!<br />
F6) Stamm Annelida - Ringelwürmer<br />
LST!<br />
Schwämme<br />
Stammbaum - Tiere<br />
• 1 mm bis 1 m lang, marin, Süßwasser<br />
und Boden (Regenwürmer)<br />
• Körper segmentiert (Trennwände = Dissepiment) - Metamerie<br />
• homonome oder heteronome Segmentierung<br />
• Epidermis mit Cuticula<br />
• Hautmuskelschlauch (Ring- und Längsmuskel) mit<br />
Coelomflüssigkeit als Hydroskelett<br />
• Mund, Schlund (Pharynx), Speiseröhre (Ösophagus), Kropf,<br />
Muskelmagen, Mitteldarm mit Typhlosolis, Enddarm und After.<br />
Darm mit Kapillargefäßen.<br />
• Blutkreislauf mit Hämoglobin wird von Lateralherzen gepumpt<br />
J. Saukel<br />
219<br />
J. Saukel<br />
220
Stamm Annelida - Ringelwürmer<br />
Stamm Annelida - Ringelwürmer<br />
LST!<br />
• Systematik<br />
• Polychaeta (Vielborster)<br />
• Clitellata (Gürtelwürmer)<br />
l Oligochaeta (z.B. Regenwurm - Lumbricus terrestris hat<br />
wesentlichen Anteil an der Bodenbildung),<br />
Schlammröhrenwurm - Tubifex sp.. Hat bereits eine<br />
einfaches Immunsystem!<br />
J. Saukel<br />
221<br />
J. Saukel<br />
222<br />
Stamm Annelida - Ringelwürmer<br />
LST!<br />
LST!<br />
• Systematik<br />
Schwämme<br />
l<br />
Hirudinea (Egel - bis 30 cm lang), einige Parasiten. Bei<br />
den Blutsaugern (z.B. Hirudo medicinalis - Medizinischer<br />
Blutegel) wird ein Lokalanästhetikum zur Schmerzbeseitigung<br />
abgegeben, dann wird Hirudin abgesondert,<br />
dass die Blutgerinnung verhindert.<br />
Stammbaum - Tiere<br />
J. Saukel<br />
223<br />
J. Saukel<br />
224
F7) Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
LST!<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
LST!<br />
• Körpersegmente<br />
– Cephalothorax<br />
oder gegliedert in<br />
Caput = Kopf<br />
Thorax = Rumpf<br />
– Abdomen<br />
• 6 Extremitätenpaare, die zu<br />
beweglichen Beinen oder/und<br />
als Spezialwerkzeuge<br />
ausgeformt sind.<br />
• Außenskelett mit Cuticula (totes vielschichtiges Exoskelett<br />
(Chitin, Proteine (Aushärtung nötig = Sklerotisierung -><br />
quervernetztes Sklerotin, nicht an den Gelenken!) und bei<br />
den Krebsen zusätzlich mit Kalk). Nachteil, es ist starr, daher<br />
Häutung! und schwer! Daher Körpergröße begrenzt.<br />
• Innenmuskulatur<br />
J. Saukel<br />
225<br />
J. Saukel<br />
• Cephalisation hoch entwickelt<br />
226<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
LST!<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Chelicerata (Schwertschwänze, Spinnen, Milben, Zecken, Skorpione) - 80000 Arten<br />
LST!<br />
• ausgezeichnete Sinnesorgane<br />
• offenes Blutkreislaufsystem - dorsales Herz,<br />
kurze Arterien, Gewebe frei umspült, Lakunen (=Sinus),<br />
zurück zum Herz - Mixocoel<br />
• Blutkreislauf - Hämolymphe (Blut i.w. Sinn)<br />
• Atmung über Kiemen, oder über Stigmen (Poren) durch die<br />
Cuticula mit Buchlungen (Spinnen, Skorpione) oder<br />
Tracheensystem (Insekten)<br />
• Systematik<br />
– Trilobiten (ausgestorben)<br />
– Chelicerata (Schwertschwänze, Spinnen, Milben, Skorpione)<br />
– Tracheata (Insekten, Tausendfüßler)<br />
– Crustacea (Krebse)<br />
Arachnida - Spinnentiere<br />
• Gliederung in Kopfbrustteil und Hinterleib (oft Spinndrüsen)<br />
• Cheliceren, Pedipalpen (Taster bei Spinnen, Zangen bei Skorpionen)<br />
und 4 Beinpaare<br />
• Extracorporale Verdauung - danach wird ausgesaugt<br />
• Giftdrüsen<br />
• Buchlunge (Tracheensystem mit blattartigen Strukturen)<br />
• oft Netzbau<br />
J. Saukel<br />
227<br />
J. Saukel<br />
228
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Arachnida - Spinnentiere<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Arachnida - Spinnentiere<br />
J. Saukel<br />
229<br />
J. Saukel<br />
230<br />
Stamm Arthropoda<br />
Arachnida - Spinnentiere<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Arachnida - Spinnentiere<br />
• Parasiten (Krätzmilbe Sarcoptes scabiei), aber auch bei vielen<br />
Tieren (z.B. Bienen u.a. Insekten)<br />
• Schädlinge (Massenbefall von Milben an Bäumen, Spinnmilben),<br />
• Krankheitsüberträger<br />
Zecke oder Gemeiner Holzbock Ixodes sp. -><br />
Meningoencephalitis (FSME Viruserkrankung)),<br />
Borreliose (Borrelia burgdorferi = Spirochaet))<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
231<br />
J. Saukel<br />
232
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
LST!<br />
Tracheata -<br />
Tracheata -<br />
• Mandibeln als vorderstes Extremitätenpaar<br />
• nicht gegabelte Beine<br />
• Myriapoda - Tausendfüßler (bei den Chilopoda -<br />
Hundertfüßlern, ist das 1. Rumpfextremitätenpaar oft zu<br />
Giftklauen umgewandelt)<br />
• Insecta - Insekten -> hauptsächlich Land- und Lufttiere und im<br />
Süßwasserbereich - (Insektenkunde = Entomologie). Älteste<br />
Fossilien ca. 400 Mio. Jahre alt. Wesentlich an der Evolution der<br />
Blütenpflanzen beteiligt (umstritten ob voher aufgespalten und<br />
Pflanzen nachher oder ob ein Nebeneinander überwog).<br />
Coevolution ist aber offensichtlich!!<br />
J. Saukel<br />
233<br />
J. Saukel<br />
234<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Schwebfliege<br />
Heuschrecke<br />
Käfer<br />
Holzwespe<br />
Bremse<br />
Raubwanze frisst Blattläuse<br />
J. Saukel<br />
Ameise<br />
235<br />
J. Saukel<br />
236
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
LST!<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
LST!<br />
• Insecta - Systematik<br />
– Coleoptera Käfer - 350000 –750000 artenreichste<br />
Tiergrupen<br />
– Lepitoptera Schmetterlinge 110000<br />
– Hymenoptera Hautflügler 100000 (Ameisen, Bienen,<br />
Wespen)<br />
– Diptera Zweiflügler 85000 (Fliegen, Mücken)<br />
– Heteroptera Wanzen - 30000 (Bett- bis Raubwanzen)<br />
– Ensifera Langfühlerschrecken (Grillen, Heuschrecken)<br />
– Trichoptera Köcherfliegen 5350<br />
– Odonata Libellen 4700<br />
– Siphonaptera Flöhe 2000<br />
– Phthiraptera Tierläuse, Kopflaus 3700<br />
– Isoptera Termiten 2000<br />
– Dermaptera Ohrwürmer 1300<br />
Insecta<br />
• Flügel - Ausstülpungen der Cuticula, Zahl der Flügel als<br />
Anpassung an die Lebensweise<br />
• Verdauungstrakt tw. stark spezialisiert<br />
• Hauptspeicherorgan ist der Fettkörper<br />
• Malpighi-Gefäße<br />
• Stigmen können reguliert werden (Transpiration)<br />
• meist eierlegend - selten lebendgebärend<br />
• Metamorphose<br />
– Hemimetabol (Larven ähneln den Imagines haben aber oft<br />
andere Mundwerkzeuge u.a., Libellen, Heuschrecken u.a.)<br />
– Holometabol (Larven oft vollständig verschieden - Made,<br />
Raupe, Engerling usw.) zw. Larve und Imago liegt das<br />
Puppenstadium<br />
J. Saukel<br />
237<br />
J. Saukel<br />
238<br />
Leuchtkäfer<br />
Insekten als Chemiker<br />
Bombardierkäfer<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Crustacea - Krebse<br />
• 50000 meist aquatisch lebende Arten<br />
• zahlreiche Extremitäten, 2 Paar Antennen, 2 Paar 2<br />
Paar Mandibeln, Maxillen und 3 Paar Kieferfüße, (4)-<br />
5-viele gegabelte Schreitbeinpaare - Autotomie =<br />
Abwurf bei Angriff.<br />
• Kiemen an den Beinen vom sog. Carapax einghüllt<br />
• scheiden Ammoniak aus, Osmoregulation mit spez.<br />
Drüsen<br />
• viele Arten besitzen planktontisch lebende Larven<br />
• Systematik<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
239<br />
J. Saukel<br />
240
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Crustacea - Krebse<br />
Stamm Arthropoda - Gliederfüßer<br />
Crustacea - Krebse<br />
Assel<br />
Krebs<br />
J. Saukel<br />
241<br />
J. Saukel<br />
242<br />
LST!<br />
F8) Stamm Echinodermata - Stachelhäuter<br />
Schwämme<br />
• 6500 Arten mit Pentamerie - äußere und innere Struktur<br />
• mesodermal geb. Endoskelett aus Kalkplatten, Stacheln mit Gelenken<br />
verankert<br />
• Axone der Nervenzellen ohne Hülle<br />
• Ambulacralsystem (Wassergefässystem) läuft in<br />
Coelomkanälen und mündet in den Ambulacralfüßchen<br />
-> Bewegung, Nahrungsaufnahme, Gasaustausch<br />
• planktontisches Larvenstadium (bilateral!!)<br />
Stammbaum - Tiere<br />
J. Saukel<br />
243<br />
J. Saukel<br />
244
Stamm Echinodermata - Stachelhäuter<br />
LST!<br />
Schwämme<br />
Stammbaum - Tiere<br />
J. Saukel<br />
245<br />
J. Saukel<br />
246<br />
Chordata - wesentliche Merkmale<br />
• Chorda dorsalis - (Notochord, Rückenseite) langer,<br />
flexibler Stab zw. Darmkanal und Neuralrohr - ursprünglich<br />
ein Hydroskelett an dem die Myomere - Muskelpakete<br />
anheften<br />
• Dorsales Neuralrohr - aus Ektoderm dorsal der Chorda<br />
• Kiemendarm - Schlund (Pharynx) über Kiemenspalten mit<br />
Außenwelt verbunden<br />
• Muskulöser postanaler Schwanz - hinter dem After<br />
gelegener Schwanz, dieser enthält Skelettelemente und<br />
Muskeln<br />
LST!<br />
F9) Vertebrata - Wirbeltiere<br />
• besitzen ein Kopf/Schädel<br />
• Schädel und Wirbelsäule ersetzen die<br />
Chorda dorsalis<br />
• Endoskelett aus Knochen und/oder Knorpeln -<br />
kann mit dem Tier wachsen<br />
• Zellen (Muskeln, Organe) wegen der hohen Mobilität<br />
oft reich an Mitochondrien<br />
• geschlossenes Kreislaufsystem mit ventralem<br />
Herzen<br />
• muskulöse Darmwand - Transport des<br />
Nahrungsbreies<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
247<br />
J. Saukel<br />
248
Poikilotherm = wechselwarm<br />
Homoiotherm (stenotherm) - innere Temperatur konstant<br />
Vertebrata - Wirbeltiere<br />
LST!<br />
• Chondrichthyes - Knorpelfische wie Haie, Rochen<br />
• Osteichthyes - Knochenfisch wie Forelle<br />
• Amphibia - Salamander, Frösche<br />
• Reptilia - Schlangen, Krokodile<br />
• Aves - Vögel<br />
• Mammalia - Säugetiere<br />
Der Mensch in der IR-Aufnahme<br />
J. Saukel<br />
249<br />
J. Saukel<br />
250<br />
Vertebrata - Wirbeltiere<br />
• Chondrichthyes - Knorpelfische wie Haie, Rochen<br />
Vertebrata - Wirbeltiere<br />
Laubfrosch<br />
• Amphibia - Salamander, Frösche<br />
LST!<br />
• Osteichthyes - Knochenfisch wie Forelle<br />
Feuersalamander<br />
Kröte<br />
J. Saukel<br />
251<br />
J. Saukel<br />
252
Vertebrata - Wirbeltiere Amphibia<br />
LST!<br />
Vertebrata - Wirbeltiere<br />
• Reptilia - Schlangen, Krokodile<br />
LST!<br />
Kreuzotter<br />
Blindschleiche<br />
J. Saukel<br />
253<br />
Zauneidechse<br />
J. Saukel<br />
Krokodil<br />
254<br />
Vertebrata - Wirbeltiere<br />
LST!<br />
Vertebrata - Wirbeltiere<br />
• Aves - Vögel<br />
Kormoran<br />
• Aves - Vögel<br />
Speziell leichter Knochenbau<br />
Enten<br />
Storch<br />
Eichelhäher<br />
J. Saukel<br />
255<br />
J. Saukel<br />
256
Mammalia - Säugetiere<br />
LST!<br />
Mammalia - Säugetiere<br />
Hausmaus<br />
Murmeltier<br />
Orang<br />
• Prototheria (Monotremata) - Kloakentiere<br />
• legen Eier, haben eine Kloake<br />
• Fell, mehr minder homoiotherm<br />
• Metatheria (Marsupialia) - Beuteltiere<br />
• lebendgebärend, aber Junge unentwickelt<br />
• homoitherm<br />
• parallele Lebensformen wie unter den<br />
Eutheriern<br />
• Eutheria (Placentalia) - Plazentatiere<br />
• homoiotherm<br />
• stark entwickelte und leistungsfähige Plazenta<br />
J. Saukel<br />
257<br />
Eisbär<br />
J. Saukel<br />
Flusspferd<br />
Hochlandrind<br />
258<br />
Mammalia - Säugetiere<br />
Fledermäuse<br />
Der blaue Planet<br />
J. Saukel<br />
259<br />
J. Saukel<br />
260
Meer<br />
H<br />
LST!<br />
O Wasser<br />
Cluster durch<br />
H<br />
Wasserstoffbrücken<br />
105 o<br />
• Die größere Elektronegativität des Sauerstoffs führt zu einer<br />
ungleichen Verteilung der Bindungselektronen – es entsteht<br />
ein Dipol. Die O-H Bindung hat einen 33% ionischen Anteil<br />
• Wasser ist daher ein polares Lösungsmittel<br />
• Zwischen H 2 O Molekülen kommt es zur Wasserstoffbrückenbindung,<br />
der Abstand zwischen dem O des einen und<br />
dem OH Teil des anderen Moleküls ist kleiner als der<br />
entsprechende Van-der-Waals Abstand<br />
• Die Energie zum Aufbrechen einer Wasserstoffbrücken-<br />
Bindung beträgt 20 kJ.mol -1 für das Aufbrechen der kovalenten<br />
O-H Bindung werden 460 kJ.mol -1 benötigt<br />
J. Saukel<br />
261<br />
J. Saukel<br />
262<br />
H<br />
LST!<br />
O Wasser<br />
Cluster durch<br />
H<br />
Wasserstoffbrücken<br />
105 o<br />
• Zum Verdampfen von H 2 O sind 2260 J.g -1 nötig!<br />
• Die gleiche Energiemenge wird bei der Kondensation<br />
wieder frei!<br />
• Dramatischer Einfluss auf das Klimageschehen.<br />
• Eis hat größeres Volumen als Wasser und schwimmt<br />
daher auf dem Wasser!<br />
– Wichtig für das Überleben von Tieren in Gewässern<br />
Vegetationszonen der Erde<br />
J. Saukel<br />
263<br />
J. Saukel<br />
264
Kälte-<br />
Hitzewüste<br />
Nadel-<br />
Laubwald<br />
J. Saukel<br />
265<br />
J. Saukel<br />
266<br />
Savanne<br />
immergrüner Regenwald<br />
laubwerfender<br />
immergrüner Regenwald<br />
tropisch<br />
Tropisch<br />
J. Saukel<br />
267<br />
J. Saukel<br />
268
Pflanzenfresser & Graslandschaften<br />
Graslandschaften - Fettwiese<br />
J. Saukel<br />
269<br />
J. Saukel<br />
270<br />
Graslandschaften - Röhrrichte<br />
Graslandschaften - Salzwiese<br />
J. Saukel<br />
271<br />
J. Saukel<br />
272
Graslandschaften - Steppe<br />
Graslandschaften - subalpine bis alpine Rasen<br />
J. Saukel<br />
273<br />
J. Saukel<br />
274<br />
Niederschlag und mittlere Jahrestemperatur als Parameter für die<br />
Ausbildung unterschiedlicher Vegetation<br />
LST!<br />
Höhenstufengliederung<br />
• Nival<br />
Nival<br />
Alpin<br />
Subalpin<br />
Montan<br />
Kollin<br />
LST!<br />
– nurmehr vereinzelte<br />
Pionierpflanzen<br />
• Subnival<br />
– polster- und teppichbildende<br />
Pflanzen<br />
• Alpin<br />
– Zwergstrauch- und<br />
Grasheidenstufe<br />
• Subalpin<br />
– Kampfwald und<br />
Krummholzstufe<br />
• Montan<br />
– montan: ozeanisch -<br />
Buchen-Tannen-<br />
Fichtenwälder<br />
kontinental - Fichten-<br />
Lärchenwälder<br />
– submontan: Laub- und<br />
Laubmischwälder (Tanne)<br />
• Planar-Kollin<br />
– Ebenen und Hügellandstufe<br />
(Laubwälder, Trockenrasen,<br />
Steppen)<br />
J. Saukel<br />
275<br />
J. Saukel<br />
276
Höhenstufengliederung<br />
LST!<br />
Kolline Stufe - Raabtal im Burgenland<br />
•Lufttemperatur sinkt<br />
•UV-Strahlung nimmt zu<br />
•Vegetationsperiode wird kürzer<br />
•Winter wird länger<br />
•Niederschläge werden mehr<br />
J. Saukel<br />
277<br />
J. Saukel<br />
Alluvions(Schwemmland)böden<br />
278<br />
Mischwald<br />
Montane Waldstufe<br />
Kalkvoralpen<br />
Niedere Tauern<br />
Nadelwald<br />
Subalpine bis alpine Stufe<br />
Grasfluren<br />
und<br />
Zwergstrauchheiden<br />
Almrausch<br />
J. Saukel<br />
279<br />
J. Saukel<br />
Gemshaide<br />
280
Subnivale bis nivale Stufe Südtirol<br />
Energieversorgung<br />
Zwergmiere (Polsterpflanze)<br />
l<br />
l<br />
l<br />
l<br />
l<br />
Wasserkraft<br />
Kalorische Kraftwerke<br />
– fossile Brennstoffe<br />
– nachwachsende Brennstoffe<br />
Photovoltaik<br />
Windkraft<br />
Atomkraftwerke<br />
J. Saukel<br />
Gletscherhahnenfuß (Staude)<br />
281<br />
J. Saukel<br />
282<br />
Energieversorgung<br />
Sonnenenergie: täglich 10 22 J<br />
= 100 Atombomben von Hiroshima<br />
(für Photosynthese nur ein kleiner Teil nutzbar)<br />
Licht<br />
Wellenlänge(l) =<br />
<br />
<br />
Ausbreitungsgeschwindigkeit (c)<br />
Frequenz (f)<br />
Pro Jahr ca. 170 Milliarden Tonnen organischer Substanz<br />
von den Produzenten gebildet!<br />
Nettoprimärproduktion = Bruttoprimärproduktion -<br />
Respiration (=Atmung)<br />
Planck-Einstein-Beziehung<br />
Energie = Plank´sche Konstante (h)*f<br />
dann folgt<br />
f = c/l und Wellenzahl w =1/l<br />
E = h*c*w<br />
700nm rot 171 kJ.mol -1<br />
600nm gelb 199 kJ.mol -1<br />
400nm violett 298 kJ.mol -1<br />
J. Saukel<br />
283<br />
6 CO 2<br />
+ 6 H 2<br />
O C 6<br />
H 12<br />
O 6<br />
+ 6 O 2<br />
284<br />
J. Saukel<br />
LST!
Um Wasser zu verdampfen wird<br />
Energie aufgewendet!<br />
Klima - Wetter<br />
Beim Kondensieren des Wassers wird<br />
Energie wieder frei!<br />
Klimavariabilität<br />
Dargestellt als mittlere<br />
jährliche Abweichung vom<br />
durchschnittlichen<br />
Niederschlag.<br />
In jenen Teilen wo geringer<br />
Niederschlag und hohe<br />
Variabilität zusammentreffen,<br />
ist immer wieder mit<br />
Dürre zu rechnen!<br />
J. Saukel<br />
LST! 285<br />
286<br />
J. Saukel<br />
Klimavariabilität<br />
Satellitenaufnahmen zur Lage der Vegetation: von oben nach unten August<br />
1984, 1985 und 1986. Die dramatischen Veränderungen sind deutlich sichtbar.<br />
Klimavariabilität<br />
J. Saukel<br />
287<br />
J. Saukel<br />
288
0<br />
I<br />
II<br />
Klimaschwankungen<br />
aufgrund von<br />
Erdachsenschwankungen<br />
Klimaschwankungen<br />
aufgrund von<br />
Vulkanausbrüchen<br />
Jahrtausende vor der Gegenwart<br />
200<br />
400<br />
III<br />
IV<br />
V<br />
Sonne<br />
21,5 o<br />
24,5 o<br />
Erde<br />
Verdunkelung der Sonne,<br />
Treibhauseffekt<br />
VI<br />
600<br />
VII<br />
400 450 500<br />
Sonneneinstrahlung im Sommer<br />
in Watt pro Quadratmeter<br />
J. Saukel<br />
Eis-Volumen<br />
289<br />
J. Saukel<br />
290<br />
Tiefenwasserströme und Klima<br />
CO 2 -Emissionen<br />
Tiefenwasserstrom mit<br />
hohem Salzgehalt<br />
Ein Tiefenwasserstrom<br />
transport stark salzhaltiges<br />
Wasser durch die Meere und<br />
kompensiert die lokale<br />
Veränderung des Salzgehalts.<br />
Wasser fliest im Nordatlantik<br />
in nördliche Richtung und<br />
wird dabei abgekühlt, durch<br />
die dabei stattfindende<br />
Verdunstung und das<br />
Ausfrieren des Süßwassers,<br />
wird der Salzgehalt erhöht.<br />
Damit steigt auch seine<br />
Dichte und es sinkt zum<br />
Meeresgrund ab und fliest<br />
dort nach Süden und<br />
Südosten und steigt im<br />
Pazifik wieder auf.<br />
J. Saukel<br />
291<br />
J. Saukel<br />
292
Treibhauseffekt<br />
LST!<br />
Wellenlängenanteile am Sonnenlicht<br />
LST!<br />
Gamma- Röntgen- UV Infrarot Mikro- Radiostrahlen<br />
strahlen<br />
wellen wellen<br />
J. Saukel<br />
293<br />
J. Saukel<br />
294<br />
Sichtbar - unsichtbar<br />
LST!<br />
Sichtbar - unsichtbar<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
295<br />
J. Saukel<br />
296
Wellenlängenanteile am Sonnenlicht<br />
LST!<br />
Treibhauseffekt<br />
LST!<br />
Infrarot<br />
Gamma- Röntgen- UV Infrarot Mikro- Radiostrahlen<br />
strahlen<br />
wellen wellen<br />
UV<br />
J. Saukel<br />
297<br />
J. Saukel<br />
298<br />
Treibhauseffekt<br />
LST!<br />
Treibhauseffekt<br />
LST!<br />
Infrarot<br />
Infrarot<br />
UV<br />
UV<br />
Ein schmälerer<br />
durchgelassen<br />
Bereich wird<br />
Erwärmung<br />
J. Saukel<br />
299<br />
J. Saukel<br />
300
• Wasserdampf<br />
Treibhausgase<br />
LST!<br />
336<br />
Zunahme des CO 2 -Gehalts der Atmosphäre in ppm<br />
• CO 2<br />
• Methan CH 4 - 1/100 der CO 2 Konzentration, kann aber<br />
ca. 20 x mehr Strahlung absorbieren<br />
• Ozon O 3<br />
• Fluorchlorkohlenwasserstoffe FCKW<br />
• Alle absorbieren langwellige Infrarotstrahlung<br />
und führen so zur Erwärmung der Atmosphäre<br />
Kohlendioxidgehalt der Atmosphäre in ppm<br />
332<br />
328<br />
324<br />
320<br />
316<br />
J. Saukel<br />
301<br />
312<br />
J. Saukel<br />
1958 1962 1966 1970 1974<br />
302<br />
Einstrahlung 100%<br />
Infrarotabstrahlung 70%<br />
Treibhauseffekt<br />
LST!<br />
Erderwärmung<br />
5% Reflexion 25%<br />
Absorption 25%<br />
Atmosphärische<br />
Prozesse 29%<br />
J. Saukel<br />
Absorption 45%<br />
Abstrahlung von<br />
Oberfläche 104%<br />
Treibhauseffekt 88%<br />
303<br />
In welchem Maße das Weltklima schwankt, veranschaulichen die aus alten Datenreihen für die einzelnen<br />
Jahre und Jahrzehnte gemittelten Temperaturen seit 1850. Auf der gesamten Erde zeigt sich ein deutlicher<br />
Erwärmungstrend: Nur die heißesten Jahre des letzten Jahrhunderts waren ein wenig wärmer als die<br />
kältesten der letzten zehn Jahre.<br />
J. Saukel<br />
304
O<br />
Wasser<br />
LST!<br />
Aggregatzustände des Wassers<br />
H<br />
H<br />
105 o O<br />
• Wasser ist ein polares Lösungsmittel<br />
• Dipolmoment des H 2 O verantwortlich für<br />
die Wasserstoffbrücken zwischen H 2 O<br />
Molekülen oder für die Hydratationshülle<br />
von Ionen oder Kolloiden.<br />
H<br />
O<br />
Cluster durch<br />
Wasserstoffbrücken<br />
H<br />
O<br />
Mg 2+<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
J. Saukel<br />
305<br />
J. Saukel<br />
306<br />
Hydratation<br />
LST!<br />
Konzentrationsangaben<br />
LST!<br />
• Die Hydratationshülle<br />
(=Schwarmwasserhülle) umgibt<br />
Ionen oder Kolloide<br />
• Bei Kolloiden wird mit<br />
zunehmendem Abstand von der<br />
Oberfläche die Bindung immer<br />
schwächer. Die ist das sogenannte<br />
Filmwasser oder äußeres<br />
Schwarmwasser<br />
Schwarmwasserhülle<br />
• Molarität: Ein Mol ist die Stoffmenge eines Systems, das aus ebensoviel Einzelteilchen<br />
besteht, wie Atome in 12 g des Kohlenstoffnuklids 12 C enthalten sind<br />
z.B. Menge des Gelösten (M), Gesamtmenge (T)<br />
• Molalität:<br />
c M<br />
=<br />
M in Mol<br />
T in l<br />
M in Mol<br />
c M<br />
=<br />
T in kg<br />
= Mol/l<br />
= Mol/kg<br />
Im Gegensatz zur Molarität ist dieser Wert temperaturunabhängig<br />
Gelöstes Teilchen<br />
Kolloidteilchen<br />
J. Saukel<br />
307<br />
J. Saukel<br />
308
J. Saukel<br />
Osmotischer Druck<br />
kolligative Eigenschaften wässriger Lösungen<br />
• Jeder gelöste Stoff verringert die Konzentration des Wassers<br />
• 1 M Lösung bei 1 atm<br />
– Gefrierpunktserniedrigung um 1,86 o C<br />
– Siedepunktserhöhung um 0,543 o C<br />
Wasser versucht<br />
Konzentrationsunterschiede<br />
auszugleichen<br />
Gelöstes Teilchen<br />
Veränderung hängt nur von der<br />
Zahl der Teilchen und nicht von<br />
ihrer Masse ab!!!!<br />
Mono- gegen Polysaccharide!<br />
Kleine gegen große Moleküle!<br />
LST!<br />
309<br />
LST!<br />
Osmotischer Druck<br />
kolligative Eigenschaften wässriger Lösungen<br />
Kolben<br />
Konzentrierte Lösung<br />
Verdünnte Lösung<br />
Die Kraft F zum Zurückdrücken<br />
der Flüssigkeit<br />
h<br />
Semipermeable Membran<br />
310<br />
J. Saukel<br />
Bodenbildung<br />
LST!<br />
Erdkruste<br />
Gestein<br />
Verwitterung<br />
chemisch<br />
physikalisch<br />
Boden<br />
Klima<br />
Vegetation<br />
Flora & Fauna<br />
•60% Feldspäte (SiO 2 - aber 25-50% der 4-wertigen Si-Ionen sind durch<br />
3-wertige Al-Ionen ersetzt, Überschuss an negativer Ladung - wird durch 1-<br />
oder 2-wertige Ionen (K, Na, Ca, Mg) ausgeglichen - diese sind aber leicht<br />
gegen H-Ionen austauschbar)<br />
•17% Augite und Hornblenden (SiO 2 - aber 25% durch Al-Ionen<br />
ersetzt, Silikattetraeder nicht dicht gepackt (eher nur zweidimensional) -<br />
Überschuss an negativer Ladung - wird durch 1- oder 2-wertige Ionen (K,<br />
Na, Ca, Mg) und durch Fe und Mn ausgeglichen)<br />
•12% Quarz (SiO 2 )<br />
•4% Glimmer (feine Blättchen aus Silikattetraedern und Oktaedern<br />
aus Al- und Mg-Hydroxid)<br />
•7% restliche Mineralien<br />
J. Saukel<br />
311<br />
J. Saukel<br />
312
Gesteine<br />
Sandstein<br />
Minerale<br />
Glimmer<br />
Schichtsilikat<br />
Sandstein<br />
Aquamarin<br />
Ringsilikat<br />
Schiefer<br />
Schiefer<br />
Kalkspat<br />
Turmalin<br />
Ringsilikat<br />
Rubin<br />
J. Saukel<br />
Kalk<br />
Gneis<br />
313<br />
J. Saukel<br />
Kalk<br />
Granat<br />
Inselsilikat<br />
Gneis<br />
Quarz (Bergkristall) Feldspat (Adular)<br />
Gerüstsilikate<br />
Al 2 O 3<br />
314<br />
Verwitterung<br />
LST!<br />
Physikalische Verwitterung<br />
LST!<br />
• Physikalische<br />
• Chemische<br />
• Biologische<br />
– thermische Belastungen<br />
– Spaltenfrost<br />
– Kristallisationsdruck<br />
J. Saukel<br />
315<br />
J. Saukel<br />
316
Chemische Verwitterung<br />
– Hydratation -Wassermantel umhüllt alle Teile eines Kristalls und<br />
dringt in Spalten ein und schwächt immer mehr die Kristallstruktur<br />
– Hydratationssprengung - wenn wasserfreie Salze nach<br />
Befeuchtung ihr Volumen erhöhen (Anhydrit+Wasser ergibt Gips mit<br />
60% Volumserhöhung)<br />
– Oxidation - gelöster Sauerstoff oxidiert Fe und Mn -><br />
Eisenhydroxyd und Braunstein (braune Farbe vieler Böden)<br />
– Hydrolyse - Kationen werden von Wasserstoffionen verdrängt - je<br />
saurer desto rascher die Verwitterung<br />
– Kohlensäure - Bodenluft enthält bis zu 1% CO 2<br />
– Schwefelsäure - Oxidation von Schwefelwasserstoff und<br />
anaerobe Eiweißzersetzung<br />
– Salpetersäure - Oxidation von Ammoniak, Eintrag durch Regen<br />
LST!<br />
LST!<br />
Chemische Verwitterung<br />
– Kohlensäure - CO 2 H 2 O > H 2 CO 3<br />
H 2 CO 3 > H + + HCO<br />
- 3<br />
CaCO 3 + H + + HCO<br />
- 3 > Ca(HCO 3 ) 2<br />
J. Saukel<br />
317<br />
J. Saukel<br />
318<br />
Chemische Verwitterung<br />
Chemische Verwitterung<br />
Regen<br />
Doline im<br />
Kalkgebirge<br />
Grundwasser<br />
J. Saukel<br />
319<br />
J. Saukel<br />
320
Biologische Verwitterung<br />
Turgordruck und Dickenwachstum<br />
in Wurzeln - Gesteinssprengung<br />
Bodentiere - Auflockerung<br />
Abscheidung von Säuren durch Organismen (meist CO 2 ) -<br />
LST!<br />
Tonaufbau<br />
• Kristalle der Tonmineralien sind aus Schichten<br />
aufgebaut.<br />
• Die Grundplatte jedes Schichtpaketes besteht aus einem<br />
Stern von 6 Kieselsäure-Tetraedern.<br />
• Die Tetraederspitzen werden von OH-Ionen gebildet.<br />
• Darüber liegt eine Schicht oktaedrisch gebauter Moleküle<br />
von Al- oder Mg-Hydroxyd.<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
321<br />
J. Saukel<br />
322<br />
Kaolinit -<br />
Tonaufbau<br />
ist ein 2-Schicht Mineral mit weniger guten<br />
Eigenschaften<br />
Tonaufbau<br />
Montmorillonit - ist ein 3-Schicht Mineral und besitzt<br />
optimale Wasser- und Ionenspeicherkapazität<br />
Si<br />
Al, Mg<br />
Al, Mg<br />
Si<br />
Si<br />
J. Saukel<br />
323<br />
J. Saukel<br />
324
Kaolinit -<br />
Montmorillonit -<br />
tropisches Klima mit stürmischer<br />
Verwitterung<br />
Kaolinit - 2 H 2 O.Al 2 O 3 .2 SiO 2<br />
Tonaufbau<br />
ist ein 2-Schicht Mineral mit weniger guten<br />
Eigenschaften<br />
ist ein 3-Schicht Mineral und besitzt optimale<br />
Wasser- und Ionenspeicherkapazität<br />
Kalifeldspat - K 2 O.Al 2 O 3 .6 SiO 2<br />
gemäßigtes Klima mit langsamer<br />
Verwitterung<br />
Montmorillonit - H 2 O.Al 2 O 3 .4 SiO 2<br />
LST!<br />
Humus<br />
• ist die Gesamtheit der strukturlosen, d.h. gewebefreien<br />
organischen Masse im Boden, die aus dem Abbau von<br />
Überresten der Lebewesen entsteht<br />
• Schnecken, Asseln, Milben, Tausendfüßer,<br />
Insektenlarven zerbeißen die Streu<br />
• Bakterien, Regenwürmer und Nematoden greifen die Teile an<br />
und vermischen die aufgenommenen Partikel mit<br />
Mineralkörnern; unter mehr sauren Bedingungen, werden die<br />
Überreste von Pilzen zersetzt.<br />
• Maulwürfe, Mäuse und Regenwürmer durchmischen die<br />
Bodenschichten<br />
• leichtlösliche Mineralstoffe (Nitrate, Sulfate, Phosphate,<br />
Bicarbonat usw.) werden, wenn sie nicht an Bodenkolloiden<br />
festgehalten werden, ausgewaschen<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
325<br />
J. Saukel<br />
326<br />
J. Saukel<br />
• Humusstoffe<br />
Humus<br />
• Huminsäure-Vorstufen: entstehen als saure, niedermolekulare<br />
Abbauprodukte aus Lignin. Sie geben mit Wasser hellgefärbte,<br />
echte Lösungen. Ihre Polymerisationsprodukte die<br />
Humoligninsäuren, sind nur kolloidal löslich und werden von<br />
eisenhaltigen Gelen gefällt.<br />
• Huminsäuren: durch alkalische Oxidation (im Beisein von Kalk)<br />
aus Lignin unter Zutritt von Ammoniak. Verbinden sich mit Kalk zu<br />
den schwerlöslichen Ca-Humaten (Krümmelung!). ergeben mit<br />
Tonmineralien den Ton-Humus-Komplex. Dieser ist gut quellungsund<br />
austrockungsfähig und der beste Wasser- und<br />
Mineralstoffspeicher im Boden.<br />
• Humine: aus Humussäuren nach starker Trocknung - bilden nur<br />
Ballast.<br />
LST!<br />
327<br />
J. Saukel<br />
Osmotisches Potential<br />
• = -g*c*R*T<br />
c=Konzentration in mol/l; R=Gaskonstante; T=absolute Temperatur; g=osmotischer Aktivitätkoeffizient<br />
für ideale 1-molale (=Mol/Kg) Lösung eines Nichtelektrolyten,<br />
weist bei 0 o C und 1 atm ein von 2,3 Mpa (23 atm) und<br />
erniedrigt den Gefrierpunkt um 1,85 o C<br />
Bei Dissoziierung in 2 Ionen ergibt sich ideal der<br />
2-fache Druck usw. -> 2-osmolal<br />
• Ionenstärke I = 0,5*c*w 2 <br />
c=Konzentration in mol/l; w=Wertigkeit<br />
z.B. 1mol MgCl 2 in 1l H 2 O -> 1mol Mg 2+ + 2mol Cl -<br />
=0,5*(1*2 2 + 2*1 2 )<br />
LST!<br />
328
Bodensaugspannung<br />
LST!<br />
Hydratation und Wasserverfügbarkeit im Boden<br />
LST!<br />
• Bodensaugspannung = Wasserpotential<br />
B =- ) P - ) (Pa)<br />
Osmotisches Potential bedingt<br />
durch gelöste Substanzen<br />
P Hydrostatischer Druck,<br />
+ oberhalb<br />
- unterhalb<br />
Oberfläche<br />
Matrix Potential bedingt durch<br />
die Hydratationskräfte und durch<br />
das kapillare Saugvermögen<br />
Schwarmwasserhülle<br />
Verdunstu<br />
ng<br />
Abflus<br />
s<br />
Niederschlag<br />
Hydratations<br />
hülle<br />
Haftwasser<br />
(Kapillarwasser +<br />
Hydratationshülle)<br />
Bodenteilchen<br />
Senkwasser<br />
Kapillarwasser<br />
Senkwasserwelle<br />
Luftraum<br />
J. Saukel<br />
des Grundwasserspiegels<br />
329<br />
J. Saukel<br />
Grundwasser<br />
Grundwasser<br />
330<br />
Wasserverfügbarkeit für die Vegetation<br />
LST!<br />
Wasserführung unterschiedlicher Böden<br />
LST!<br />
Luft<br />
Schwarmwasser<br />
Kapillarwasser<br />
Luftraum<br />
Eindringtiefe<br />
Ton Sand Schutt<br />
mögliches Wasser<br />
Senkwasser<br />
Kapillarwasser<br />
inneres<br />
Schwarmwasser<br />
hygroskopisches<br />
Wasser<br />
verfügbares Wasser<br />
Bodenteilchen<br />
Senkwasserwelle<br />
Wasserhaltekapazität: hoch mittel bis nieder sehr nieder<br />
Eindringtiefe des Regens: gering mittel bis tief sehr tief<br />
Kapillarstruktur: stark wenig nicht<br />
Verdunstungsmöglichkeit: hoch nieder sehr nieder<br />
Wasserverlust erreicht: mehrere dm wenige cm - dm nur Oberfläche<br />
feste Bodenteile<br />
Grundwasser<br />
J. Saukel<br />
331<br />
J. Saukel<br />
332
Chemie der Lebewesen<br />
Chemie der Lebewesen<br />
• Wasser H 2 O(Anteil 20-95%) – siehe auch Kapitel Boden<br />
• Lipide<br />
– Bestehen aus Alkohol, Fettsäure (Esterbindung, seltener Etherbindung) u.a.<br />
Substanzen<br />
– Fest -> Fett; flüssig -> Öl<br />
• Polymere - Makromoleküle<br />
– Nucleinsäuren (Erbinformation, Enzymfunktion)<br />
• Zucker+Base (N-haltig, N-glycosidisch gebunden)+Phosphatrest(e)<br />
– Ribonuecleinsäuren RNS<br />
– Desoxyribonucleinsäuren DNS<br />
– Proteine<br />
• Bestehen aus ein bis mehreren Aminosäureketten (Peptidbindung, Polypeptide)<br />
– Polysaccharide (Glykane)<br />
• Polymere aus einfachen Zuckern (O-Glykoside,Pentosen oder/und Hexosen)<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
337<br />
J. Saukel<br />
338<br />
Lipide<br />
LST!<br />
Lipide - Triacylglycerin (Triglycerid)<br />
LST!<br />
H<br />
O<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H<br />
H C O<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H C OH<br />
O<br />
HO<br />
C<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H C O<br />
O<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
C<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H<br />
Glycerin<br />
H 2 O<br />
Esterbindung<br />
Palmitinsäure (gesättigte Fettsäure - keine Doppelbindung)<br />
H C O<br />
H<br />
O<br />
C<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
C<br />
H<br />
H<br />
H<br />
Glycerin<br />
Palmitinsäure (gesättigte Fettsäure - keine Doppelbindung)<br />
Ölsäure (ungesättigte Fettsäure - mit Doppelbindung)<br />
J. Saukel<br />
339<br />
J. Saukel<br />
340
Lipide Überblick<br />
LST!<br />
Speicherlipide<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
Aus: Lehninger Biochemie<br />
341<br />
J. Saukel<br />
342<br />
Speicherlipide – Mobilisierung der Energie<br />
LST!<br />
Strukturlipide<br />
Phospholipide - Phosphatidylcholin (Lecithin)<br />
LST!<br />
• Kohlenstoff liegt in den Lipiden stärker reduziert vor als<br />
in Kohlenhydraten – höhere Energieausbeute<br />
• Lipide sind im Gegensatz zu Kohlenhydraten<br />
hydrophob und daher leichter!<br />
O<br />
CH 2 N(CH 3 ) 3<br />
CH 2<br />
O<br />
P O<br />
O<br />
Phosphat<br />
Cholin<br />
hydrophiler Kopf<br />
Glycerin<br />
• Bei Pflanzen Abbau in den Oleosomen und/oder<br />
Glyoxysomen<br />
• Bei Tieren Abbau in Lysosomen (siehe weiter hinten)<br />
Fettsäure<br />
H 2 O<br />
hydrophober Schwanz<br />
J. Saukel<br />
343<br />
J. Saukel<br />
344
Strukturlipide<br />
Phospholipide - Phosphatidylcholin (Lecithin)<br />
CH 2 N(CH 3 ) 3<br />
CH 2<br />
O<br />
O P O<br />
O<br />
+<br />
Cholin<br />
Phosphat<br />
hydrophiler Kopf<br />
Glycerin<br />
Fettsäure<br />
+ + +<br />
LST!<br />
Nukleinsäuren - DNA, RNA<br />
Nukleotid<br />
• Zucker-Phosphat-Rückgrat<br />
Phosphat P<br />
• Basen – Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin<br />
O<br />
Uracil<br />
Pentose<br />
• bilden gemeinsam die Nukleotide<br />
• Histone bilden mit der DNA Nucleosome<br />
• Nucleosome lagern sich zu Chromatinfaser zusammen<br />
• diese bilden im kondensierten Zustand die Chromosomen<br />
( siehe dort!) aus<br />
Base<br />
LST!<br />
hydrophober Schwanz<br />
J. Saukel<br />
345<br />
J. Saukel<br />
346<br />
Aromatische Heterozyklen<br />
PURINE<br />
PYRIMIDINE<br />
Adenin<br />
Cytosin<br />
LST!<br />
Basen- Nukleoside<br />
• aus der Verknüpfung der<br />
Base mit einer Ribose<br />
entsteht eine Nukleosid<br />
– Adenin und Ribose => Adenosin<br />
Ribose<br />
<br />
HOCH 2<br />
O<br />
<br />
H H<br />
<br />
OH<br />
OH<br />
<br />
H <br />
H<br />
<br />
OH <br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
RNA<br />
Guanin Thymin Uracil<br />
347<br />
J. Saukel<br />
• aus der Verknüpfung der<br />
Base mit einer 2-Desoxyribose<br />
entsteht eine Desoxynukleosid<br />
– Adenin und Ribose<br />
=> Desoxy(d)Adenosin<br />
Desoxyribose<br />
<br />
HOCH 2<br />
O<br />
<br />
H H<br />
<br />
OH<br />
OH<br />
<br />
H <br />
H<br />
<br />
H<br />
348
Basen- Nukleoside<br />
LST!<br />
Oligo- und Polynukleotide<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
• Die Phosphate der Nukleoside werden als Nukleotide<br />
bezeichnet<br />
• wichtige Nukleotide des Energiestoffwechsels und der<br />
Informationsweiterleitung sind AMP, ADP, ATP<br />
Adenosin-Mono(Di, Tri)-Phosphat<br />
– wichtigstes Energieäquivalent<br />
der Zellen<br />
– bei der Abspaltung der<br />
Phosphatgruppen wird<br />
Energie frei<br />
Adenosintriphosphat<br />
N<br />
NH 2<br />
HC C<br />
N<br />
O O O<br />
<br />
O P O P O P O CH 2<br />
O<br />
O O O <br />
<br />
H H<br />
C<br />
<br />
OH<br />
Purin<br />
C<br />
N<br />
N<br />
<br />
H <br />
H<br />
<br />
OH <br />
CH<br />
349<br />
J. Saukel<br />
• Phosphorsäure Moleküle können miteinander<br />
verbunden werden => Säureanhydride<br />
• wichtige Dinukleotide mit Säureanhydridstruktur des<br />
Energiestoffwechsels sind<br />
– NAD(P) + (Nicotinamid-Adenin-Dinucleotid-Phosphat),<br />
– CoA (CoEnzym A)<br />
– FAD (Flavin-Adenin-Dinukleotid)<br />
O<br />
O<br />
P<br />
O<br />
O<br />
O<br />
P<br />
O<br />
O<br />
350<br />
Oligo- und Polynukleotide<br />
• Reagiert der Phosphatrest eines Nukleotids mit der<br />
3´-OH Gruppe eines anderen Nukleotids, entsteht ein<br />
Dinukleotid mit Phosphorsäure-Diesterstruktur<br />
• durch weitere Verknüpfungen entstehen Polynukleotide<br />
– Verknüpfung von Ribonukleotiden =><br />
Ribonukleinssäure RNS (RNA)<br />
– Verknüpfung von De(s)oxyribonukleotiden =><br />
Desoxyribonukleinsäure DNS (DNA))<br />
LST!<br />
O<br />
O<br />
P<br />
O<br />
<br />
O CH 2<br />
<br />
H H<br />
O<br />
<br />
<br />
O<br />
P<br />
O<br />
5´ Ende<br />
O<br />
O<br />
O<br />
<br />
H <br />
H<br />
<br />
H<br />
CH 2<br />
H H<br />
O<br />
P<br />
O<br />
O<br />
O<br />
H<br />
H 3 C<br />
H<br />
H<br />
CH 2<br />
H<br />
H H<br />
N<br />
O<br />
O<br />
N<br />
H<br />
O<br />
N<br />
H<br />
DNA-Aufbau LST!<br />
Thymin<br />
J. Saukel<br />
351<br />
3´ Ende<br />
nur hier ist eine<br />
O<br />
Verlängerung durch<br />
eine DNA-Polymerase möglich<br />
J. Saukel<br />
Zucker-Phosphat-Rückgrat<br />
O<br />
P<br />
O<br />
H H<br />
O CH 2<br />
<br />
H H<br />
<br />
HO<br />
<br />
O<br />
<br />
H <br />
H<br />
<br />
H<br />
352
DNA-Aufbau<br />
LST!<br />
DNA Doppelhelix<br />
LST!<br />
• Paarung immer A-T, G-C<br />
• es liegen 2 antiparallele Stränge vor<br />
• zwischen A-T sind 2 Wasserstoffbrücken<br />
A<br />
• zwischen G-C sind 3 Wasserstoffbrücken daraus folgt<br />
• die Mengen an A und T und die Menge an C und G ist<br />
im Organismus gleich<br />
G<br />
C<br />
T<br />
C<br />
G<br />
A<br />
T<br />
J. Saukel<br />
353<br />
J. Saukel<br />
354<br />
J. Saukel<br />
Proteine<br />
• Proteine bestehen aus einem oder mehreren<br />
Polypeptid(en)<br />
• Polypeptide sind verkettete Aminosäuren<br />
• ca. 20 Aminosäuren bilden<br />
das Grundgerüst<br />
aller Proteine<br />
Aminosäure allgem. Formel<br />
Aminogruppe<br />
H +<br />
H<br />
H<br />
N<br />
H<br />
C<br />
R<br />
wirkt als Base<br />
Carboxylgruppe<br />
O<br />
C<br />
OH<br />
wirkt als Säure<br />
H + LST!<br />
355<br />
J. Saukel<br />
Peptide sind Ketten aus Aminosäuren<br />
H O<br />
H<br />
N C<br />
H C OH H<br />
R<br />
Peptidbindung<br />
H O<br />
H H<br />
N C<br />
H C N<br />
R<br />
N-Terminus<br />
mesomerstabilisiert<br />
O<br />
H O<br />
H<br />
N C<br />
C N<br />
C OH<br />
H<br />
R<br />
O<br />
H 2 O<br />
C<br />
N<br />
H<br />
O<br />
H<br />
C<br />
C<br />
R<br />
OH<br />
C-Terminus<br />
R R R R<br />
LST!<br />
356
R R R R<br />
das Polypeptid-Rückgrat<br />
LST!<br />
Proteinstruktur<br />
LST!<br />
H<br />
H<br />
N<br />
H<br />
N<br />
R<br />
C C<br />
H O<br />
H<br />
C<br />
f<br />
H<br />
N<br />
y<br />
R<br />
C<br />
H<br />
O<br />
C<br />
C<br />
O<br />
H<br />
N<br />
N<br />
H<br />
R<br />
C<br />
H<br />
C<br />
O<br />
C<br />
y<br />
H<br />
N<br />
180<br />
0<br />
R<br />
R<br />
C<br />
H<br />
C<br />
O<br />
H<br />
N C<br />
H<br />
C<br />
O<br />
OH<br />
f,y = Diederwinkel<br />
b C<br />
a<br />
b p<br />
a l<br />
y<br />
180<br />
0<br />
-180<br />
f,y = Diederwinkel<br />
b C<br />
a<br />
b p<br />
a r<br />
f<br />
a l<br />
Durch die Reihenfolge der Aminosäuren in<br />
einem Polypeptid ergibt sich eine bestimmte<br />
räumliche Anordnung<br />
•Primärstruktur<br />
•bestimmt durch die Reihenfolge in dem/den<br />
Polypeptid/en<br />
•Sekundärstruktur<br />
•durch Wiederholung bestimmter Aminosäuren<br />
entstehen Faltungen und Windungen<br />
C<br />
C<br />
R<br />
a r<br />
a-Helix, b-Faltblatt, b-Schleifen<br />
J. Saukel<br />
O<br />
-180<br />
f<br />
357<br />
J. Saukel<br />
358<br />
a-Helix<br />
Sekundärstruktur der Proteine<br />
a l<br />
linksgängig<br />
a r<br />
rechtsgängig<br />
b-Faltblatt<br />
b a<br />
antiparallel<br />
b p<br />
parallel<br />
LST!<br />
Eigenschaften der Aminosäuren<br />
• Apolare (ohne Ladungen) Seitenketten<br />
– Serin (Ser,S), Threonin (Thr,T), Cystein (Cys,C, enthält Schwefel), Tyrosin<br />
(Tyr,Y), Asparagin (Asn,N), Glutamin (Gln,Q)<br />
LST!<br />
H H C<br />
N C<br />
C C N C<br />
O<br />
O<br />
Wasserstoffbrücken<br />
• Elektrisch geladene (mit einheitlicher Ladung)<br />
Seitenketten<br />
– sauer: Asparaginsäure (Asp,D), Glutaminsäure (Glu,E)<br />
– basisch: Lysin (Lys,K), Arginin (Arg,R), Histidin (His,H)<br />
• Polare (mit + und - Ladung) Seitenketten<br />
– Glycin (Gly,G), Alanin (Ala,A), Valin (Val,V), Leucin (Leu,L), Isoleucin (Ile,I),<br />
Methionin (Met,M), Phenylalanin (Phe,F), Tryptophan (Trp, W), Prolin (Pro, P)<br />
J. Saukel<br />
359<br />
J. Saukel<br />
360
Eigenschaften der Aminosäuren<br />
Eigenschaften der Aminosäuren<br />
J. Saukel<br />
361<br />
J. Saukel<br />
362<br />
Proteinstruktur<br />
LST!<br />
Proteinstruktur<br />
LST!<br />
•Tertiärstruktur<br />
•Quartärstruktur<br />
•bestimmt durch chemische Eigenschaften der Seitenketten (R)<br />
•Wasserstoffbrücken<br />
•bestimmt durch Zusammenlagerung einzelner Polypeptide<br />
(Untereinheiten)<br />
•Hydrophobe Wechselwirkungen (van-der-Waals-Kräfte)<br />
=> hydrophobe Seitenketten meist im Inneren. Eigentlich<br />
eine Funktion des Wassers<br />
Kollagenfaser<br />
•Ionenbindungen<br />
•Kovalente Disulfidbrücken (zwischen Cystein - Cystein,<br />
Cystein besitzt eine Sulfhydrilgruppe -SH)<br />
Hämoglobin<br />
J. Saukel<br />
363<br />
J. Saukel<br />
364
Proteinstruktur<br />
Isoelektrischer Punkt<br />
LST!<br />
a-Helix<br />
• Der pH-Wert, bei dem im Protein keine Nettoladung<br />
auftritt wird als der isoelektrische Punkt bezeichnet.<br />
• Bei diesem pH-Wert lassen sich Proteine<br />
besonders leicht ausfällen, da ihre Hydrathülle nur<br />
schwach ausgebildet ist.<br />
b-Faltblatt<br />
J. Saukel<br />
365<br />
J. Saukel<br />
366<br />
Protein Eigenschaften<br />
• Stabilität – Aktives Zentrum<br />
– Der überwiegende Teil der 3D-Struktur dient dazu das aktive Zentrum zu<br />
stabilisieren<br />
• Dynamik<br />
– Konformationsänderung sind ein wichtiger Schlüssel zur Funktion der<br />
Lebewesen -> induzierte Passform (induced fit)<br />
• Prosthetische Gruppen<br />
– Ist ein nicht peptidischer Teil des Proteins (Glyko-, Lipo-, Chromo-, Phosphound<br />
Metalloproteine)<br />
LST!<br />
Proteine<br />
• Information zur Bildung der Proteine kommt<br />
von der DNA.<br />
• Werkzeuge der Zelle<br />
– Cytoskelett<br />
– Bewegungen<br />
– Signalverarbeitung<br />
– Veränderung der Reaktionsgeschwindigkeit<br />
– Membranproteine kontrollieren den Transport<br />
– Werkzeuge der Zelle (z.B. Polymerasen)<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
367<br />
J. Saukel<br />
368
Proteinfunktionen<br />
LST!<br />
Proteinfunktionen<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
369<br />
J. Saukel<br />
370<br />
Polysaccharide<br />
• Struktur-Polysaccharide<br />
– Murein (Bakterien), Cellulose, Hemicellulose, Xyloglucan, Chitin<br />
(Pilze, Gliederfüßer)<br />
• Wasserbindende Polysaccharide<br />
– Hyaluronsäure, Agarose, Carrageenan, Dextran, Hemicellulose<br />
• Reserve-Polysaccharide<br />
– Amylose, Amylopectin, Inulin, Glycogen<br />
LST!<br />
ALDOSEN KETOSEN<br />
H O<br />
C<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H<br />
Glycerinaldehyd<br />
H<br />
H C OH<br />
C O<br />
H C OH<br />
H O<br />
C<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H<br />
Ribose<br />
H<br />
H C OH<br />
C O<br />
H C OH<br />
H O<br />
C<br />
H C OH<br />
HO C O<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
Glucose H<br />
Wichtige Zucker<br />
H O<br />
C<br />
H C OH<br />
HO C O<br />
HO C O<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
Galactose H<br />
H<br />
H C OH<br />
C O<br />
HO C O<br />
LST!<br />
H<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
Dihydroxyaceton<br />
H C OH<br />
H C OH<br />
H<br />
H C OH<br />
J. Saukel<br />
371<br />
J. Saukel<br />
Ribulose<br />
Fructose<br />
H<br />
372
Addition von Carbonylgruppen und<br />
Hydroxylgruppen bilden Halbacetale<br />
LST!<br />
Monosaccharide können Glykoside bilden<br />
LST!<br />
Carbonyl- Hydroxyl Halbacetal<br />
H O<br />
C<br />
+<br />
OH<br />
R 1<br />
R 2<br />
H 2 COH<br />
O<br />
H<br />
HO OH<br />
H<br />
=<br />
H<br />
OH<br />
H C O R 2<br />
b<br />
OH<br />
H<br />
R 1<br />
H 2 COH<br />
H<br />
HO OH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
a<br />
OH<br />
H<br />
OH<br />
CH 2 OH<br />
<br />
C OH<br />
O<br />
<br />
H<br />
H<br />
<br />
<br />
CH <br />
<br />
OH OH H<br />
<br />
H<br />
<br />
OH <br />
anomere OH-Gruppe<br />
pr. Alkohol<br />
H 2 COH<br />
O<br />
H<br />
HO<br />
OH<br />
H C R +<br />
H<br />
OH H<br />
a<br />
H<br />
OH<br />
Halbacetal<br />
OH<br />
H C O R 2<br />
R 1<br />
anomere OH-Gruppe<br />
bilden ein O-Glycosid<br />
b-D-Glucose<br />
a-D-Glucose<br />
H<br />
OH<br />
J. Saukel<br />
373<br />
J. Saukel<br />
374<br />
Monosaccharide können Glykoside bilden<br />
LST!<br />
Wichtige Disaccharide<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
Halbacetal<br />
OH<br />
NH 2<br />
+<br />
bilden ein N-Glycosid<br />
R<br />
H C O R 2<br />
R 1<br />
375<br />
Maltose a-D-Glucopyranosyl (1-4)<br />
H 2 COH<br />
O<br />
H<br />
HO OH<br />
H<br />
H OH<br />
Glucose<br />
Lactose b-D-Galactopyranosyl (1-4)<br />
H 2 COH<br />
O<br />
HO<br />
H OH<br />
H<br />
a<br />
b<br />
H OH<br />
Galactose<br />
H 2 COH<br />
O<br />
H H<br />
~OH<br />
O OH H<br />
H 2 COH<br />
O<br />
1 - 4 H OH<br />
H<br />
Glucose<br />
HO OH H<br />
H<br />
H 2 COH<br />
H<br />
O<br />
OH<br />
1 - 4<br />
H OH<br />
Glucose<br />
O<br />
~OH<br />
H<br />
Saccharose a-D-Glucopyranosyl (1-2)<br />
reduzierendes Ende<br />
H OH<br />
Glucose<br />
H<br />
O<br />
O<br />
CH 2 OH H<br />
H OH CH 2 OH<br />
OH H<br />
Fructose<br />
376<br />
J. Saukel<br />
a<br />
1 - 2<br />
b
Wichtige Polysaccharide: Stärke<br />
Amylose - Stärke a 1-4, helicales<br />
Hexosepolymer<br />
H 2 COH<br />
O<br />
H H<br />
a<br />
HO OH H O<br />
H OH<br />
Glucose<br />
H<br />
1 - 4<br />
H 2 COH<br />
OH<br />
O<br />
H<br />
H OH<br />
Glucose<br />
O<br />
H 2 COH<br />
H<br />
O<br />
OH H<br />
H OH<br />
H 2 COH<br />
H<br />
O<br />
O<br />
OH H<br />
H OH<br />
LST!<br />
Stärke<br />
• doppelbrechende Eigenschaften<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
377<br />
J. Saukel<br />
378<br />
Spermatophyten-Samen, Sprosse und Wurzeln<br />
LST!<br />
Reserve Polysaccharide<br />
LST!<br />
• Reservestoffe<br />
– Stärke (Getreidearten)<br />
– Hemicellulosen (Dattelpalme)<br />
• Auch als Cellulosane bezeichnet. Sie stellen meist<br />
Heteroglycane dar.<br />
• Pentosane (D-Xylose, L-Arabinose)<br />
• Hexosane (D-Glucose, D-Mannose, D-Galaktose)<br />
•Amylopektin a 1-4 und gelegentlich auch a 1-6 Bindungen,<br />
helicales und verzweigtes Hexosepolymer<br />
•Glycogen a 1-4 und häufig a 1-6 Bindungen, helicales und<br />
verzweigtes Hexosepolymer<br />
– Eiweiße (Hülsenfrüchte)<br />
– Fette und Öle (Erdnuss, Oliven, Kokos, Ölpalme)<br />
J. Saukel<br />
379<br />
J. Saukel<br />
380
Amylopektin - Glycogen 1-4 1-6<br />
LST!<br />
Polysaccharid:Cellulose - Zellwand<br />
Kann nur von wenigen Organismen abgebaut werden (Bakterien, Pilze,<br />
Weinbergschnecke)!<br />
LST!<br />
Cellulose b 1-4, gestrecktes Hexosepolymer aus<br />
Glucose<br />
Wegen der Verzweigungen<br />
weniger dicht als Cellulose<br />
(siehe nächste Folien)<br />
Glycogen<br />
Amylopectin<br />
H<br />
H 2 COH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H 2 COH<br />
O<br />
O<br />
H 2 COH<br />
O<br />
O<br />
H 2 COH<br />
Etwa 100 Ketten bilden die Elementarfibrillen oder Micellarstränge, diese<br />
werden durch Wasserstoffbrücken gegeneinander fixiert. Etwa 20<br />
Micellarstränge bilden den Mikrofibrillen (im EM sichtbar).<br />
O<br />
J. Saukel<br />
381<br />
J. Saukel<br />
382<br />
Cellulose - Zellwand<br />
LST!<br />
Chemie der pflanzlichen Zellwand - Wandaufbau<br />
LST!<br />
Zellwand ist ein Abscheidungsprodukt<br />
der lebenden Zelle<br />
bestehen aus Polysacchariden<br />
(=Glykane), Proteinen und ev.<br />
Lignin; sie stellt einen<br />
Mischkörper aus amorphem<br />
Material und pseudokristallinen<br />
fasrigen Strukturen dar<br />
•Mittellamelle<br />
•Primärwand<br />
•Sekundärwand<br />
J. Saukel<br />
383<br />
J. Saukel<br />
384
LST!<br />
LST!<br />
Sekundärwand<br />
Sekundärwand<br />
3D-Darstellung Holz<br />
Steinzellen<br />
J. Saukel<br />
385<br />
J. Saukel<br />
386<br />
Cellulosebildung - Zellwand<br />
LST!<br />
Cellulose - Zellwand<br />
J. Saukel<br />
387<br />
J. Saukel<br />
388
Cellulose - Zellwand<br />
Cellulose - Zellwand<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
389<br />
J. Saukel<br />
390<br />
Cellulose - Zellwand<br />
LST!<br />
Zellwandwachstum<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
391<br />
J. Saukel<br />
392
Cellulose - Zellwand<br />
LST!<br />
Strukturelle Bestandteile der Zellwand<br />
LST!<br />
• Micelle - Orte kristalliner Strukturen im<br />
Micellarstrang<br />
• Identifizierung durch doppelbrechende<br />
Eigenschaften -><br />
Polaristionsmikroskopie<br />
• Cellulose Mikrofibrillen aus 1-4ß-D-Glucan<br />
• Pektin Homogalacturonan<br />
Rhamnogalacturonan<br />
Arabinan<br />
Galactan<br />
• Hemicellulose Xyloglucan<br />
Xylan<br />
Glucomannan<br />
Arabinoxylan<br />
Callose 1-3ß-D-Glucan<br />
oder 1-3,1-4ß-D-Glucan (nur bei Gräsern)<br />
• Lignin Polymerisierte Phenolkörper<br />
• Strukturproteine<br />
J. Saukel<br />
393<br />
J. Saukel<br />
394<br />
Zellwand<br />
LST!<br />
Pectine - Zellwand<br />
LST!<br />
Pectin besteht überwiegend aus Galacturonsäure-Derivaten. Es ist die<br />
quellbare Substanz in der Zellwand, und bildet gemeinsam mit der<br />
Hemicellulose, den<br />
Cellulosemikrofibrillen und<br />
einem Protein (Extensin)<br />
die pflanzliche Primärwand.<br />
J. Saukel<br />
395<br />
J. Saukel<br />
396
Pectine - Zellwand<br />
LST!<br />
Hemicellulose - Zellwand<br />
LST!<br />
Weiters enthält die Zellwand oft ein Gemisch aus<br />
Heteroglykanen die über “Nebenvalenzen” mit den<br />
Cellulosemikrofibrillen in Kontakt stehen. Bilden die<br />
strukturlose Grundmasse der Zellwand.<br />
J. Saukel<br />
397<br />
J. Saukel<br />
398<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
LST!<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
• Calciumcarbonat<br />
LST!<br />
• Calciumcarbonat<br />
– Kalkalgen, Cucurbitaceae, Boraginaceae<br />
• Kieselsäure<br />
– Poaceae, Cyperaceae, Equisetaceae, Boraginaceae<br />
– Kalkalgen, Cucurbitaceae,<br />
Boraginaceae<br />
• Cystolithen<br />
– Moraceae, Urticaceae<br />
• Lignin, entsteht durch Polymerisation von Phenolkörpern<br />
– chemische Unterschiede zwischen Monokotylen, Dikotylen und Gymnospermen<br />
• Gerbstoffe, Substanzen die Eiweiße fällen, es sind Polyphenole verschiedenster<br />
Zusammensetzung<br />
– wirken als Sauerstoffradikalfänger, sind antibakteriell und antifungal<br />
– durch Oxidation werden daraus die Phlobaphene die die Borken dunkelfärben<br />
J. Saukel<br />
399<br />
J. Saukel<br />
400
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
LST!<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
• Kieselsäure<br />
LST!<br />
• Calciumcarbonat<br />
– Gräser, Sauergräser, Schachtelhalme<br />
– Kalkalgen, Cucurbitaceae, Boraginaceae<br />
• Kieselsäure<br />
– Poaceae, Cyperaceae, Equisetaceae, Boraginaceae<br />
• Lignin, entsteht durch Polymerisation von Phenolkörpern<br />
– chemische Unterschiede zwischen Monokotylen, Dikotylen und Gymnospermen<br />
• Gerbstoffe, Substanzen die Eiweiße fällen, es sind Polyphenole verschiedenster<br />
Zusammensetzung<br />
– wirken als Sauerstoffradikalfänger, sind antibakteriell und antifungal<br />
– durch Oxidation werden daraus die Phlobaphene die die Borken dunkelfärben<br />
J. Saukel<br />
401<br />
J. Saukel<br />
402<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
• Calciumcarbonat<br />
– Kalkalgen, Cucurbitaceae, Boraginaceae<br />
• Kieselsäure<br />
– Poaceae, Cyperaceae, Equisetaceae, Boraginaceae<br />
• Lignin, entsteht durch Polymerisation von Phenolkörpern<br />
– chemische Unterschiede zwischen Monokotylen, Dikotylen und<br />
Gymnospermen<br />
• Gerbstoffe, Substanzen die Eiweiße fällen, es sind Polyphenole<br />
verschiedenster Zusammensetzung<br />
– wirken als Sauerstoffradikalfänger, sind antibakteriell und antifungal<br />
– führen zur Verkernung des Holzes<br />
– durch Oxidation werden daraus die Phlobaphene die die Borken dunkel färben<br />
LST!<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
• Lignin<br />
Splintholz<br />
Kernholz<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
403<br />
J. Saukel<br />
404
Holz<br />
• Lignin - die Alkohole liegen als Glycoside vor<br />
LST!<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
• Lignin - Mischpolyere<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
405<br />
J. Saukel<br />
406<br />
Inkrustierte pflanzliche Zellwände<br />
• Lignin<br />
LST!<br />
Cutin - Cuticula - Zellwand<br />
• Cutin besteht aus hochpolymeren Fettsäureestern, ist daher stark<br />
hydrophob und weitgehend gasundurchläßig.<br />
LST!<br />
•<br />
J. Saukel<br />
407<br />
• Suberin ist ähnlich zusammengesetzt (höherer Anteil an<br />
Dicarbonsäuren, Kettenlänge deutlich größer) und findet sich in<br />
Korkgeweben<br />
• in beiden Fällen werden auch Wachsschichten eingelagert<br />
(Wachs=Ester aus langkettigen aliphatischen Fettsäuren mit langkettigen<br />
aliphatischen und zyklischen Alkoholen)<br />
J. Saukel<br />
408
H<br />
H 2 COH<br />
Chitin – Zellwand vieler Pilze,<br />
Exoskelett der Gliedertiere<br />
OH<br />
H<br />
Chitin b 1-4, gestrecktes Hexosepolymer aus<br />
N-Acetyl-D-glucosamin<br />
O<br />
H<br />
NH<br />
C O<br />
O<br />
H 2 COH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
NH<br />
C O<br />
O<br />
H 2 COH<br />
OH<br />
H<br />
O<br />
H<br />
NH<br />
C O<br />
O<br />
LST!<br />
Mureinsacculus – Zellwand<br />
vieler Bakterien<br />
• Mureinsacculus – keine fibrilläre Struktur, besteht aus<br />
N-Acetylmuraminsäure- und Acetylglucosamin-<br />
Untereinheiten, die in alternierender Folge ß 1,4-<br />
glykosidisch gebunden sind.<br />
Die Stränge sind durch Tetra- und Pentapeptide verknüpft.<br />
LST!<br />
CH 3<br />
CH 3<br />
J. Saukel<br />
409<br />
CH 3<br />
410<br />
J. Saukel<br />
Porphyrine – Tetrapyrol-Systeme<br />
• Offen Tetrapyrole<br />
– Phytochrom<br />
– Phytocyane („Blaualgen“)<br />
– Phycoerythrine („Blaualgen“, Rotalgen)<br />
– Phycobiline<br />
• Ringförmige Tetrapyrole -> Prophyrine<br />
– Chlorophylle<br />
– Cytochrome<br />
– Peroxidasen, Katalasen<br />
– Hämin<br />
– Cobalamin (Vitamin B 12 )<br />
LST!<br />
Phorphyrine<br />
Photoautotrophe Organismen<br />
nutzen Chlorophyll<br />
Chlorophyll fungiert als Schwingkreis mit<br />
einem System von konjugierten<br />
Doppelbindungen<br />
LST!<br />
J. Saukel<br />
411<br />
J. Saukel<br />
412
Offenes Tetrapyrol-System<br />
LST!<br />
Phytochrom<br />
Siehe Kapitel: Phytochromsystem<br />
J. Saukel<br />
413
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