Informatie

9.2: Inleiding tot bladanatomie - biologie


Bladeren zijn gespecialiseerde organen voor het uitvoeren van fotosynthese. Over het algemeen zijn bladeren die zijn aangepast aan droge omgevingen klein en dik met een veel lagere verhouding tussen oppervlakte en volume.

Opmerking

Aan het einde van dit lab staat een experiment dat je klassikaal moet doorlezen en plannen aan het begin van het lab.


Anatomie van Mangifera indica Dicot Leaf | Biologie

1. Er is zowel op de boven- als onderoppervlakken een epidermale laag aanwezig.

2. Eencellige dikke bovenste en onderste epidermale lagen bestaan ​​uit tonvormige, compact gerangschikte cellen.

3. Een dikke cuticula is aanwezig op de buitenwanden van epidermale cellen. Ter vergelijking: dikke cuticula is aanwezig op de bovenste epidermis.

4. Huidmondjes zijn alleen aanwezig op de onderepidermis.

5. Het is duidelijk gedifferentieerd in palissade en sponsachtig parenchym.

6. Palissade ligt net binnen de bovenste epidermis en bestaat uit langwerpige cellen die in twee lagen zijn gerangschikt.

7. De cellen van het palissadegebied zijn compact gerangschikt en gevuld met chloroplasten. Op sommige plaatsen zijn de cellen losjes gerangschikt en laten kleine en grote intercellulaire ruimtes achter.

8. Palissadecellen zijn gerangschikt in een vlak loodrecht op de bovenste epidermis, en de chloroplast daarin is gerangschikt langs hun radiale wanden.

9. Parenchymateuze cellen zijn aanwezig boven en onder de grote vaatbundels. Deze cellen onderbreken de palissadelagen en zouden de verlengingen van de bundelschede zijn.

10. Het sponsachtige parenchymgebied is aanwezig net onder de palissade en strekt zich uit tot aan de onderste epidermis.

11. De cellen van sponsachtig parenchym zijn losjes gerangschikt, gevuld met veel chloroplasten en laten grote intercellulaire ruimtes achter.

12. Er zijn veel grote en kleine vaatbundels aanwezig.

13. Vaatbundels zijn conjoint, collateraal en gesloten.

14. Elke vaatbundel is omgeven door een bundelschede.

15. De bundelschede is parenchymateus en reikt bij grote bundels tot aan de epidermis met behulp van dunwandige parenchymateuze cellen.

16. Het xyleem is aanwezig in de richting van de bovenste epidermis en bestaat uit vaten en xyleemparenchym. Protoxyleem is aanwezig naar de bovenste epidermis, terwijl het metaxyleem naar de onderste epidermis.

17. Floëem bevindt zich in de richting van de onderepidermis en bestaat uit zeefbuizen, begeleidende cellen en floëemparenchym.

(a) 1. Aanwezigheid van geëxpandeerd gedeelte of blad.

3. Bundelschede is aanwezig. (Blad)

(b) 1. Boven- en onderepidermale lagen zijn duidelijk te onderscheiden.

2. Mesofyl is duidelijk gedifferentieerd in palissade en sponsachtig parenchym.


HL Onderwerp 9: Plantenbiologie

Dit onderwerp komt 14% voor in de kranten 1 en 2.
Hieronder vind je de subonderwerpen van Onderwerp 9 en het percentage hoe vaak ze voorkomen op de examens van de afgelopen jaren.

9.1 Transport in het xyleem van planten
Zeer vaak subonderwerp

Focus meer op deze inzichten, toepassingen en vaardigheden:

  • Transpiratie is het onvermijdelijke gevolg van gasuitwisseling in het blad
  • Planten transporteren water van de wortels naar de bladeren om verliezen door transpiratie te vervangen
  • De samenhangende eigenschap van water en de structuur van de xyleemvaten maken transport onder spanning mogelijk
  • De adhesieve eigenschap van water en verdamping genereren trekkrachten in bladcelwanden
  • Actieve opname van minerale ionen in de wortels veroorzaakt opname van water door osmose
  • Aanpassingen van planten in woestijnen en in zoute bodems voor waterbehoud
  • Ontwerp van een experiment om hypothesen te testen over het effect van temperatuur of vochtigheid op transpiratiesnelheden

Vragen die hiermee samenhangen zijn:

  • Beschrijf het proces van transpiratie.
  • Geef een overzicht van de belangrijkste factoren die transpiratie beïnvloeden.
  • Identificeer aanpassingen van woestijn- en zoute planten.

9.2 Transport in het floëem van planten
Minst voorkomende subonderwerp

Focus meer op deze inzichten, toepassingen en vaardigheden:

  • Identificatie van xyleem en floëem in microscoopbeelden van stengel en wortel
  • Analyse van gegevens van experimenten die floëemtransportsnelheden meten met behulp van bladluisstiletten en radioactief gelabeld koolstofdioxide

Vragen die hiermee samenhangen zijn:

  • Xyleem en floëem kunnen identificeren in microscoopbeeld.
  • Analyseer hoe bladluisstijlen en radioactief gelabelde kooldioxide worden gebruikt om de transportsnelheid van floëem te bepalen.

9.3 Groei in planten
Minst voorkomende subonderwerp

Focus meer op deze inzichten, toepassingen en vaardigheden:

  • Planthormonen regelen de groei in de top van de scheut
  • Plantscheuten reageren op de omgeving door tropismen
  • Auxine-effluxpompen kunnen concentratiegradiënten van auxine in plantenweefsel instellen
  • Auxine beïnvloedt celgroeisnelheden door het patroon van genexpressie te veranderen
  • Microvermeerdering van planten met weefsels van de top van de scheuten, voedingsagargels en groeihormonen

Vragen die hiermee samenhangen zijn:

9.4 Voortplanting in planten
Zeer vaak subonderwerp

Focus meer op deze inzichten, toepassingen en vaardigheden:

  • Bloei omvat een verandering in genexpressie in de top van de scheut
  • De omschakeling naar bloei is een reactie op de lengte van lichte en donkere perioden in veel planten
  • Succes in plantenvermeerdering hangt af van bestuiving, bemesting en zaadverspreiding
  • De meeste bloeiende planten gebruiken mutualistische relaties met bestuivers bij seksuele voortplanting
  • Methoden die worden gebruikt om kortedagplanten buiten het seizoen te laten bloeien
  • Ontwerp van experimenten om hypothesen te testen over factoren die de kieming beïnvloeden

Vragen die hiermee samenhangen zijn:

  • Overzicht zaadverspreiding
  • Het proces van bevruchting uitleggen.
  • Beschrijf de rol van fytochroom bij de bloei.
  • Leg uit hoe verschillende factoren de kieming beïnvloeden.

Overweldigd voelen?

We begrijpen het! Deze analyse maakt deel uit van een gratis e-mailcursus. Meld u hieronder aan om 1 onderwerp per dag in uw inbox te ontvangen.
Gratis inschrijven

Probeer onze online revisiecursus

Je krijgt videocolleges op basis van deze analyse, een vragenbank met quizzen voor elk onderwerp en video van opgeloste eerdere papers (stap voor stap). Probeer het gratis


Invoering

De structuur en het functioneren van planten, zelfs die van massieve 100 meter hoge bomen, is afhankelijk van de structuur van en processen die plaatsvinden in microscopisch kleine cellen. In dit boek kijken we naar de belangrijkste organellen in cellen, het scala aan celtypen in planten en hoe ze worden gecombineerd tot weefsels om functionerende bladeren en andere organen te creëren.

Sommige cellen zijn gespecialiseerd in sterkte, andere in bescherming, opslag, gasuitwisseling, transport of fotosynthese. Deze eigenschappen worden ondersteund door verschillen in de constructie van de celwanden, verschillen in de vorm van de cellen en variatie in organelgehalte.

We maken kennis met het combineren van cellen om plantenweefsels en weefselsystemen te creëren. Het dermale weefselsysteem biedt bescherming voor de blootgestelde oppervlakken van de plant. Het is gespecialiseerd om gasuitwisseling mogelijk te maken en uitdroging onder controle te houden. Het vaatweefselsysteem maakt transport over lange afstanden van water en voedingsstoffen van de wortels naar de scheuten en het transport van suikers door de plant mogelijk. Het derde weefselsysteem, het grondweefselsysteem, is belangrijk voor fotosynthese en opslag.

Weefselsystemen creëren op hun beurt de stengels, bladeren, wortels en voortplantingsorganen van planten.

Dit boek is gemaakt ter ondersteuning van het onderwijzen van een inleidende eenheid over plantenmilieufysiologie aan de Charles Darwin University. Het maakt gebruik van verschillende afbeeldingen van cellen en weefsels om het scala aan plantenorganellen, cellen, weefsels en organen te introduceren en te illustreren.


Anatomie van Acacia Moniliformis-blad | Biologie

1. Een enkele rij epidermale cellen is zowel aan de boven- als onderkant aanwezig.

2. Buitenwand van de epidermale cellen is dik cuticularized.

3. Epidermis wordt onderbroken door vele verzonken huidmondjes met elk een heldere substomatale kamer.

4. Cellen van de epidermis zijn rechthoekig van vorm, maar twee uiterste uiteinden van de sectie hebben radiaal langwerpige cellen.

5. Net onder de epidermis zijn enkele lagen palissade aanwezig.

6. Palissadecellen zijn radiaal langwerpig en gevuld met veel chloroplasten.

7. Er zijn ook veel intercellulaire ruimtes in de regio.

8. Naast de palissade ligt het parenchymgebied dat goed ontwikkeld en centraal gelegen is.

9. Het gebied bestaat uit dunwandige, ronde cellen met veel intercellulaire ruimtes.

10. Vaatbundels zijn talrijk en gerangschikt onder de palissade.

11. Er zijn twee grote vaatbundels in het midden die hun xyleem naar elkaar toe gericht zijn. Bij elke hoek is één grote vaatbundel aanwezig. Binnen de palissade zijn veel kleinere vaatbundels aanwezig.

12. Centrale en hoekige vaatbundels zijn groter en blijven omgeven door goed ontwikkeld sclerenchym.

13. Kleinere vaatbundels zijn omgeven door een laag dunwandige cellen.

14. Vaatbundels zijn samengesteld uit xyleem en floëem.

15. Xyleem in elke vaatbundel is naar het centrum gericht en bestaat uit tracheïden, vaten en xyleemparenchym.

16. Floëem bestaat uit zeefbuizen, begeleidende cellen en floëemparenchym, en is gericht naar de buitenzijde of epidermis.


Hoofdstuk samenvatting

Cellen communiceren door zowel inter- als intracellulaire signalering. Signaalcellen scheiden liganden uit die binden aan doelcellen en een reeks gebeurtenissen in de doelcel initiëren. De vier categorieën van signalering in meercellige organismen zijn paracriene signalering, endocriene signalering, autocriene signalering en directe signalering over gap junctions. Paracriene signalering vindt plaats over korte afstanden. Endocriene signalen worden over lange afstanden door de bloedbaan vervoerd door hormonen, en autocriene signalen worden ontvangen door dezelfde cel die het signaal heeft verzonden of andere nabijgelegen cellen van dezelfde soort. Gap junctions zorgen ervoor dat kleine moleculen, inclusief signaalmoleculen, tussen naburige cellen kunnen stromen.

Interne receptoren worden gevonden in het celcytoplasma. Hier binden ze ligandmoleculen die het plasmamembraan passeren. Deze receptor-ligandcomplexen verplaatsen zich naar de kern en interageren direct met cellulair DNA. Celoppervlakreceptoren zenden een signaal van buiten de cel naar het cytoplasma. Ionkanaalgebonden receptoren vormen, wanneer ze aan hun liganden zijn gebonden, een porie door het plasmamembraan waardoor bepaalde ionen kunnen passeren. G-eiwit-gekoppelde receptoren interageren met een G-eiwit aan de cytoplasmatische zijde van het plasmamembraan, bevorderen de uitwisseling van gebonden GDP voor GTP en interageren met andere enzymen of ionkanalen om een ​​signaal over te brengen. Enzymgebonden receptoren zenden een signaal van buiten de cel naar een intracellulair domein van een membraangebonden enzym. Ligandbinding veroorzaakt activering van het enzym. Kleine hydrofobe liganden (zoals steroïden) kunnen het plasmamembraan binnendringen en binden aan interne receptoren. In water oplosbare hydrofiele liganden kunnen niet door het membraan gaan, maar binden zich aan celoppervlakreceptoren, die het signaal naar de binnenkant van de cel overbrengen.

9.2 Voortplanting van het signaal

Ligandbinding aan de receptor maakt signaaltransductie door de cel mogelijk. De keten van gebeurtenissen die het signaal door de cel transporteert, wordt een signaalroute of cascade genoemd. Signaalroutes zijn vaak erg complex vanwege het samenspel tussen verschillende eiwitten. Een belangrijk onderdeel van celsignaleringscascades is de fosforylering van moleculen door enzymen die bekend staan ​​als kinasen. Fosforylering voegt een fosfaatgroep toe aan serine-, threonine- en tyrosineresiduen in een eiwit, verandert hun vorm en activeert of deactiveert het eiwit. Kleine moleculen zoals nucleotiden kunnen ook worden gefosforyleerd. Second messengers zijn kleine, niet-eiwitmoleculen die worden gebruikt om een ​​signaal binnen een cel door te geven. Enkele voorbeelden van second messengers zijn calciumionen (Ca 2+ ), cyclisch AMP (cAMP), diacylglycerol (DAG) en inositoltrifosfaat (IP3).

9.3 Reactie op het signaal

De initiatie van een signaalroute is een reactie op externe stimuli. Deze reactie kan veel verschillende vormen aannemen, waaronder eiwitsynthese, een verandering in het celmetabolisme, celgroei of zelfs celdood. Veel routes beïnvloeden de cel door genexpressie te initiëren, en de gebruikte methoden zijn vrij talrijk. Sommige routes activeren enzymen die interageren met DNA-transcriptiefactoren. Anderen modificeren eiwitten en zetten ze ertoe aan hun locatie in de cel te veranderen. Afhankelijk van de toestand van het organisme kunnen cellen reageren door energie op te slaan als glycogeen of vet, of beschikbaar te stellen in de vorm van glucose. Een signaaltransductieroute stelt spiercellen in staat te reageren op de onmiddellijke behoefte aan energie in de vorm van glucose. Celgroei wordt bijna altijd gestimuleerd door externe signalen die groeifactoren worden genoemd. Ongecontroleerde celgroei leidt tot kanker en mutaties in de genen die coderen voor eiwitcomponenten van signaalroutes worden vaak gevonden in tumorcellen. Geprogrammeerde celdood, of apoptose, is belangrijk voor het verwijderen van beschadigde of onnodige cellen. Het gebruik van cellulaire signalering om de ontmanteling van een cel te organiseren, zorgt ervoor dat schadelijke moleculen uit het cytoplasma niet vrijkomen in de ruimtes tussen cellen, omdat ze zich in ongecontroleerde dood bevinden, necrose. Apoptose zorgt ook voor een efficiënte recycling van de componenten van de dode cel. Beëindiging van de cellulaire signaleringscascade is erg belangrijk, zodat de respons op een signaal zowel qua timing als qua intensiteit geschikt is. Afbraak van signaalmoleculen en defosforylering van gefosforyleerde tussenproducten van de route door fosfatasen zijn twee manieren om signalen in de cel te beëindigen.

9.4 Signalering in eencellige organismen

Gisten en meercellige organismen hebben vergelijkbare signaleringsmechanismen. Gisten gebruiken celoppervlakreceptoren en signaalcascades om informatie over paring met andere gistcellen te communiceren. Het signaalmolecuul dat door gisten wordt uitgescheiden, wordt paringsfactor genoemd.

Bacteriële signalering wordt quorum sensing genoemd. Bacteriën scheiden signaalmoleculen uit die auto-inducers worden genoemd en die ofwel kleine, hydrofobe moleculen zijn of op peptiden gebaseerde signalen. De hydrofobe auto-inductoren, zoals AHL, binden transcriptiefactoren en beïnvloeden direct genexpressie. De op peptiden gebaseerde moleculen binden kinasen en initiëren signaalcascades in de cellen.


Invoering

De bladkameleon (Brookesia micra) werd in 2012 in het noorden van Madagaskar ontdekt. ​​Met een lengte van iets meer dan 2,5 cm is het de kleinste bekende kameleon. (credit: wijziging van het werk door Frank Glaw, et al., PLOS)

De evolutie van dieren begon meer dan 600 miljoen jaar geleden in de oceaan met kleine wezens die tegenwoordig waarschijnlijk niet op enig levend organisme lijken. Sindsdien zijn dieren geëvolueerd tot een zeer divers koninkrijk. Hoewel er meer dan een miljoen bestaande (momenteel levende) diersoorten zijn geïdentificeerd, ontdekken wetenschappers voortdurend meer soorten terwijl ze ecosystemen over de hele wereld verkennen. Het aantal bestaande soorten wordt geschat op tussen de 3 en 30 miljoen.

Maar wat is een dier? Hoewel we honden, vogels, vissen, spinnen en wormen gemakkelijk kunnen identificeren als dieren, zijn andere organismen, zoals koralen en sponzen, niet zo eenvoudig te classificeren. Dieren variëren in complexiteit - van zeesponzen tot krekels tot chimpansees - en wetenschappers staan ​​voor de moeilijke taak om ze in een uniform systeem te classificeren. Ze moeten eigenschappen identificeren die alle dieren gemeen hebben, evenals eigenschappen die kunnen worden gebruikt om onderscheid te maken tussen verwante groepen dieren. Het dierclassificatiesysteem karakteriseert dieren op basis van hun anatomie, morfologie, evolutionaire geschiedenis, kenmerken van embryologische ontwikkeling en genetische samenstelling. Dit classificatieschema ontwikkelt zich voortdurend naarmate er nieuwe informatie over soorten ontstaat. Door de grote verscheidenheid aan levende soorten te begrijpen en te classificeren, kunnen we beter begrijpen hoe we de diversiteit van het leven op aarde kunnen behouden.


Inleiding tot de vasculaire plantstructuur

Functie afbeelding. Plant anatomie secties. Links: Dwarsdoorsnede van een polyarchwortel van Aeglopsis chevalieri, een plant in de citrusfamilie (Rutaceae) van angiospermen. Midden: Dwarsdoorsnede van een houtachtige stengel van kenaf (Hibisicus cannabinus, een angiosperm). Rechts: Epidermis van een blad van roodgalm (Morinda royoc, een angiosperm). Credits: Aeglopsis chevalieri Schommel (SV422), Hibiscus cannabinus L. (C8), en Morinda roioc (F24) (University of Miami Swingle Plant Anatomy Reference Collection, niet auteursrechtelijk beschermd in de Verenigde Staten). Afbeeldingen gewijzigd van originelen.

Wat zijn vaatplanten (tracheofyten)?

De meeste landplanten zijn tracheofyten, of vaatplanten. Hun kenmerkende kenmerk is de aanwezigheid van vaatweefsel, of gespecialiseerd weefsel dat voedsel geleidt (floëem) en water (xyleem). Wanneer beschouwd in een fylogenetische context of in het fossielenarchief, kunnen tracheophytes meer specifiek worden gedefinieerd door de oorsprong van een type watergeleidende cel bekend als een tracheïe. Het eerste bewijs voor tracheïden duikt op in het fossielenbestand in de Silurische periode. Tracheofyten diversifieerden later structureel, met veel belangrijke innovaties die tegen het einde van de Devoon-periode verschenen, zoals bladeren en hout. De dominante levensfase in de meeste vaatplanten is de sporofyt, of de diploïde, sporenproducerende plant.

Vaatweefsel. Links: Dwarsdoorsnede van een vaatbundel in de stengel van klaver (Trifolium, een angiosperm) met voedselgeleidend floëem en watergeleidend xyleem. Rechts: Detail van een deel van de tracheïden in dennen (Pinus, een naaldboom) hout, radiale doorsnede (langsdoorsnede op de straal van de as) let op de karakteristieke cirkelvormige kuilen die typisch zijn voor coniferentracheïden. Credits: Cortex en pith in Trifolium stam en ronde omzoomde pits in Pinus hout (Fayette A. Reynolds M.S./Berkshire Community College Bioscience Library, via flickr, CC0 1.0/Public Domain Dedication).

Levende tracheofyten behoren tot een van de twee grote zustergroepen: 1) De lycofyten (knuppels en verwanten) en 2) The euphyllofyten (varens, paardenstaarten en zaadplanten). De lycofyten, varens en paardenstaarten zijn vrij-sporige (zaadloze) vaatplanten die soms gezamenlijk worden genoemd pteridofyten. Deze planten delen bepaalde plesiomorofische of voorouderlijke structurele en ontwikkelingskenmerken. Het is dus soms nuttig bij het bespreken van de vergelijkende sporofytenstructuur van vaatplanten om de parafyletische pteridofyten te contrasteren met de monofyletische spermatofytenof zaadplanten. Bovendien, terwijl bedektzadigen (bloeiende planten) zijn een groep zaadplanten, ze hebben veel van hun eigen unieke structurele kenmerken die hen onderscheiden van gymnospermen (de groep bestaande uit niet-angiospermous zaadplanten).

Relaties tussen grote bestaande groepen landplanten. Deze fylogenetische boom toont de relatieve relaties tussen bestaande landplanten, met de nadruk op vaatplantengroepen. Merk op dat de relaties tussen bestaande groepen naaktzadigen worden weergegeven als onopgelost. Recente moleculaire fylogenetische analyses geven aan dat bestaande gymnospermen monofyletisch zijn, wat in tegenspraak is met de traditionele opvatting dat bestaande gymnospermen een parafyletische groep zijn. Hoe dan ook, gymnospermen zijn parafyletisch wanneer uitgestorven groepen worden opgenomen. Krediet: E.J. Hermsen (DEAL).

Overzicht van sporofytenstructuur

De studie van de plantstructuur omvat: morfologie, de studie van vorm, en anatomie, de studie van de interne structuur (cellen, weefsels, enz.). Paleobotanie gebruikt beide disciplines om fossiele planten te analyseren.

Organen en orgaansystemen van het plantenlichaam

De sporofyt van vaatplanten (hierna eenvoudigweg de plant genoemd) omvat drie basiscategorieën van niet-reproductieve of vegetatieve, organen. Dit zijn de wortels, stengels en bladeren. Wortels zijn organen die meestal ondergronds voorkomen en de plant in de grond verankeren. Ze functioneren ook in het absorberen van water en soms in opslag. Stengels zijn vaak (maar niet altijd) bovengrondse constructies. Stengels dragen de bladeren en dienen ook als leidingen tussen wortels en bladeren. Ten slotte zijn bladeren laterale aanhangsels aan de stengel. Hun belangrijkste functie is fotosynthese. Een stengel en zijn bladeren samen staan ​​​​bekend als a schieten.

Plantenorganen kunnen in tweeën worden gegroepeerd orgaansystemen. Alle scheuten (stengels en bladeren) van een plant staan ​​samen bekend als de schiet systeem, terwijl alle wortels samen de vormen wortelstelsel. Sporangia (sporenproducerende structuren) worden gedragen op gemodificeerde bladeren of scheuten, dus sporangium-dragende organen kunnen ook worden beschouwd als onderdeel van het scheutsysteem.

Vegetatieve organen en orgaansystemen van de sporofyt van de vaatplant. Het scheutsysteem omvat alle stengels, bladeren en reproductieve structuren (sporangia, kegels, bloemen, enz.). Het wortelstelsel omvat alle wortels. Krediet: E.J. Hermsen (DEAL).

Groei

Groei is het proces waarbij een plant in omvang (lengte, hoogte of omtrek) toeneemt door celdeling (nieuwe cellen toevoegen) en celexpansie. Actieve celdeling is meestal geconcentreerd in regio's die bekend staan ​​als: meristemen. Naarmate cellen door nieuwe groei op afstand van de meristemen worden verwijderd, beginnen ze te differentiëren. Differentiatie is het proces waarbij een cel een specifieke identiteit en functie aanneemt in het plantenlichaam. Zodra een cel volledig is gedifferentieerd, of volwassen, deelt het vaak niet - en kan het in veel gevallen ook niet - verder verdelen.

Vasculaire plantsporofyten hebben twee hoofdcategorieën van meristemen die bijdragen aan de groei: apicaal en lateraal. Andere soorten meristemen kunnen echter bijdragen aan de groei van stengels en uitzetting van bladeren (bijv. intercalaire meristemen, marginale meristemen).

Apicale meristemen

Apicale meristemen zijn meristemen aan de uiteinden van wortels en stengels die lengte toevoegen aan deze organen. De groei van apicale meristemen staat bekend als primaire groei. Primaire groei produceert ook de bladeren. De primaire meristemenprotoderm, grondmeristeem, en progamium-omvat gedeeltelijk gedifferentieerde cellen. De primaire meristemen zijn te vinden in regio's die nog steeds groeien tussen het apicale meristeem en de volledig volgroeide weefsels van de stengel, het blad en de wortel. Ze komen overeen met de drie weefselsystemen van vaatplanten (hieronder besproken).

Apicale en primaire meristemen. Links: langsdoorsnede van de scheuttop van coleus (Plectranthus, een angiosperm), met het apicale meristeem van de scheut en de primaire meristemen, de hoornachtige uitsteeksels aan weerszijden van het apicale meristeem ontwikkelen zich bladeren. Rechts: langsdoorsnede van de worteltop van tarwe (Triticum) het apicale wortelmeristeem bevindt zich direct boven de wortelkap. Credits: Coleus-spruitpunt en tarwewortelpunt (BlueRidgeKitties, via flickr, CC BY-NC-SA 2.0). Afbeeldingen gewijzigd van originelen.

Laterale meristemen (cambia)

Laterale meristemen, ook wel cambia of secundaire meristemen, bevinden zich in wortels en stengels en vergroten de diameter van deze structuren. Groei uit cambia staat bekend als: secundaire groei. Levende pteridofyten hebben geen secundaire groei. Zaadplanten kunnen al dan niet secundaire groei hebben, afhankelijk van het taxon.

Een houtachtige stengel of wortel heeft twee belangrijke concentrische gebieden: hout is omgeven door blaffen. In een typische houtachtige zaadplant dragen twee soorten laterale meristemen cellen bij aan deze regio's. De vasculair cambium is een laag delende cellen tussen het hout en de schors. Het produceert vaatweefsel aan de binnenkant (xyleem) en aan de buitenkant (floëem), en draagt ​​zo bij aan de groei van zowel het hout als de schors. De Kurk cambium ontwikkelt zich in de schors en voegt vooral beschermende lagen toe kurk naar de schors.

Schors omvat het hele gebied buiten het vasculaire cambium. Naast weefsels die door de cambia worden geproduceerd, kan het ook weefsels omvatten die zijn geproduceerd door primaire groei. Hout bestaat volledig uit xyleem (meer specifiek secundair xyleem of xyleem geproduceerd door secundaire groei).

Vasculair cambium. Dwarsdoorsnede van een houtachtige den (Pinus) stang. Het vasculaire cambium is een laag delende cellen die zich tussen het hout en de schors bevindt. Merk op dat het vasculaire cambium cellen produceert, zowel aan de binnenkant als aan de buitenkant, de cellen worden in nette rijen geproduceerd. In deze jonge stengel is nog veel primair weefsel in de bast aanwezig en is er geen goed ontwikkelde kurklaag. Voor een goed voorbeeld van kurk, zie de dwarsdoorsnede van geboortekruid (Aristolochia) perderm hieronder. Krediet: vier jaar Pinus (Fayette A. Reynolds MS/Berkshire Community College Bioscience Image Library, via flickr, CC0 1.0/Public Domain Dedication). Afbeelding gewijzigd van origineel.

Weefsels en weefselsystemen

Weefsels zijn gebieden van cellen in het plantenlichaam die functioneel en fysiek met elkaar verbonden zijn. Er zijn twee basiscategorieën van weefsels in het plantenlichaam, eenvoudig en complex. Eenvoudige weefsels bestaan ​​uit één type cel, terwijl complexe weefsels meer dan één type cel bevatten. Weefsels kunnen ook worden geclassificeerd als: primaire weefsels of secundaire weefsels. Primaire weefsels worden geproduceerd door groei vanuit de apicale en primaire meristemen, terwijl secundaire weefsels worden geproduceerd door groei vanuit de cambia.

Weefsels kunnen verder worden gegroepeerd in weefselsystemen. Weefselsystemen kunnen meer dan één type weefsel omvatten. De drie weefselsystemen en hun weefsels zijn:

Huidweefselsysteem

Het dermale weefselsysteem bedekt het buitenoppervlak van het plantenlichaam. Het primaire dermale weefsel is de opperhuid, die uit het protoderm rijpt. De epidermis is meestal één cellaag dik en bestaat voornamelijk uit epidermaal cellen. Het secundaire dermale weefsel is de periderm, die wordt geproduceerd door het kurkcambium en deel uitmaakt van de schors van houtachtige planten. Periderm bestaat uit meerdere cellagen, inclusief buitenste beschermende lagen kurk cellen (die dood zijn als ze volwassen zijn), het kurkcambium en een typisch dunne binnenste zone van levende cellen. De huidweefsels zijn complex (bestaande uit meer dan één celtype).

Vasculair weefselsysteem

Het vaatweefselsysteem (minder vaak het fasciculaire weefselsysteem genoemd) geleidt voedsel en water door het plantenlichaam. De twee soorten vaatweefsel zijn floëem, of het voedselgeleidende weefsel, en xyleem, of het watergeleidende weefsel. Floëem en xyleem zijn complexe weefsels en omvatten geleidende cellen en andere celtypen. De geleidende cellen zijn zeef elementen in het floëem en tracheaire elementen in het xyleem (een tracheïde is een soort tracheair element). Vaatweefsel kan primair of secundair zijn, afhankelijk van de oorsprong. Als het uit het procambium rijpt, is het primair, als het zich uit het vasculaire cambium ontwikkelt, is het secundair.

In bladeren is vaatweefsel vaak gerangschikt in een of meer aderen of vaatbundels (strengen) die complexe netwerken kunnen vormen. De aderen zijn omgeven door een gebied van grondweefsel (hieronder besproken) dat de mesofyl.

Opstelling van vaatweefsel in een blad. Links: Schema van een blad, met de bladsteel (stengel) en nerven in paars. Het gehele uitgezette deel van het blad waarin de nerven zijn ingebed is het blad. De stippellijn geeft aan waar het blad zou worden gesneden om een ​​dwarsdoorsnede te maken. Rechts: Dwarsdoorsnede van het blad met de vaatbundels ingebed in het mesofyl. Krediet: E.J. Hermsen (DEAL).

In de stengel varieert de opstelling van primair vaatweefsel. Het kan bijvoorbeeld in een massieve cilinder (protostele), een holle cilinder rond een centraal merg (siphonostele), of in afzonderlijke vaatbundels rond een merg (eustele). Het primaire vaatweefsel van de wortel heeft typisch de vorm van een protostele (massieve cilinder) met een centrale streng van gelobd xyleem en floëem tussen de lobben van xyleem.

Opstelling van primair vaatweefsel in assen (stengels en wortels). De bovenstaande diagrammen tonen assen (wortels of stengels) in dwarsdoorsnede (dwarsdoorsnede). Links: Protostele, stevig vaatweefsel zonder merg. Deze rangschikking is typisch voor wortels en lycofytenstengels. Midden: Siphonostele, vaatweefsel in een ring rond een merg deze opstelling is typerend voor varenstengels. Rechts: Eustele, vaatweefsel in bundels rond een merg deze opstelling is typerend voor zaadplantenstengels. Krediet: E.J. Hermsen (DEAL).

In stengels en wortels met secundaire groei vormt het secundaire xyleem typisch een continue ring binnenin een continue ring van secundair floëem. Het xyleem en het floëem worden gescheiden door een dun vasculair cambium of een laag ongedifferentieerde delende cellen. Secundair xyleem is ook bekend als hout. Alle weefsels buiten het vasculaire cambium maken deel uit van de schors. Secundair floëem maakt dus deel uit van de schors.

Relatieve rangschikking van secundaire weefsels in een volwassen houtachtige stengel. Dit diagram toont de relatieve rangschikking van secundaire weefsels in een volwassen zaadplantstengel in dwarsdoorsnede. Merk op dat sommige van de primaire weefsels in het midden van de houtachtige stengel worden vastgehouden. De gele pijlen tonen de richtingen van celdeling die cellen toevoegen aan het secundaire floëem en secundaire xyleem. Een houtachtige wortel zou qua anatomie vergelijkbaar zijn, behalve dat het midden van de stengel zou bestaan ​​​​uit een gelobde streng primair xyleem zonder merg. Bij jonge houtachtige stengels kunnen er enkele primaire weefsels achterblijven tussen het secundaire floëem en het periderm (zie voor een voorbeeld de dwarsdoorsnede van een jonge dennenstam hierboven op deze pagina). Deze worden vaak verpletterd en vernietigd/afgeworpen naarmate de stengel ouder wordt. Krediet: E.J. Hermsen (DEAL).

Grondweefselsysteem

Het grondweefselsysteem (ook wel het fundamentele weefselsysteem genoemd) vult de ruimten in het plantenlichaam tussen de dermale en vasculaire weefsels die het ontwikkelt vanuit het grondmeristeem. Grondweefsel is typisch primair weefsel. Het is voornamelijk te vinden in de volgende delen van het plantenlichaam:

  • schors: Het gebied tussen de epidermis en het vaatweefsel in de stengel en wortel.
  • Merg: Het gebied in het midden van de stengel, binnen het vaatweefsel (niet altijd aanwezig).
  • Mesofyl: Komt voor tussen en rond de vaatbundels van het blad.

Daarnaast ontstaat er grondweefsel tussen de vaatbundels in stengels met losse vaatbundels, zoals stengels met eusteles.

Er zijn drie soorten grondweefsel: parenchym, collenchym, en sclerenchym. Het zijn eenvoudige weefsels. De cellen waaruit deze weefsels bestaan, delen de naam van hun respectievelijke weefseltype: parenchymcellen, collenchymcellen, en sclerenchymcellen. Parenchymcellen hebben vaak dunne celwanden, terwijl collenchym- en sclerenchymcellen dikkere celwanden hebben. Collenchyma voegt ondersteuning toe aan niet-houtachtige stengels en bladeren, terwijl stijve sclerenchymcellen vaak dienen als ondersteuning of bescherming. Parenchym is veelzijdig en functioneert bij fotosynthese, opslag, genezing, enz.

Opmerking: Parenchymcellen en sclerenchymcellen komen niet alleen voor in het grondweefselsysteem. Ze zijn ook te vinden in het vaatweefsel.


Larry Rockwood is hoogleraar biologie en milieuwetenschappen en -beleid en voorzitter van de afdeling biologie aan de George Mason University in Fairfax, Virginia, VS. Hij behaalde zijn B.S. graad in biopsychologie en zijn Ph.D. graad in biologie aan de Universiteit van Chicago. Zijn vroege onderzoek werd uitgevoerd in Costa Rica, waar hij foerageerpatronen bestudeerde bij bladsnijdende mieren. Meer recentelijk heeft hij meegewerkt aan een verscheidenheid aan projecten, van mens-coyote-conflicten tot aspecten van vogelecologie en plantenecologie. Hij doceert al bijna 40 jaar inleidende ecologie, populatie-ecologie en tropische ecologie. In 2014 Dr Rockwood was presented with the David J. King Award in recognition of &ldquooutstanding contributions to enhancing teaching and learning&rdquo by George Mason University.

Request permission to reuse content from this site


9.2 Propagation of the Signal

Aan het einde van dit gedeelte kunt u het volgende doen:

  • Explain how the binding of a ligand initiates signal transduction throughout a cell
  • Recognize the role of phosphorylation in the transmission of intracellular signals
  • Evaluate the role of second messengers in signal transmission

Once a ligand binds to a receptor, the signal is transmitted through the membrane and into the cytoplasm. Continuation of a signal in this manner is called signal transduction . Signal transduction only occurs with cell-surface receptors, which cannot interact with most components of the cell such as DNA. Only internal receptors are able to interact directly with DNA in the nucleus to initiate protein synthesis.

When a ligand binds to its receptor, conformational changes occur that affect the receptor’s intracellular domain. Conformational changes of the extracellular domain upon ligand binding can propagate through the membrane region of the receptor and lead to activation of the intracellular domain or its associated proteins. In some cases, binding of the ligand causes dimerization of the receptor, which means that two receptors bind to each other to form a stable complex called a dimer. A dimer is a chemical compound formed when two molecules (often identical) join together. The binding of the receptors in this manner enables their intracellular domains to come into close contact and activate each other.

Binding Initiates a Signaling Pathway

After the ligand binds to the cell-surface receptor, the activation of the receptor’s intracellular components sets off a chain of events that is called a signaling pathway , sometimes called a signaling cascade. In a signaling pathway, second messengers–enzymes–and activated proteins interact with specific proteins, which are in turn activated in a chain reaction that eventually leads to a change in the cell’s environment (Figure 9.10), such as an increase in metabolism or specific gene expression. The events in the cascade occur in a series, much like a current flows in a river. Interactions that occur before a certain point are defined as upstream events, and events after that point are called downstream events.

Visuele verbinding

In certain cancers, the GTPase activity of the RAS G-protein is inhibited. This means that the RAS protein can no longer hydrolyze GTP into GDP. What effect would this have on downstream cellular events?

You can see that signaling pathways can get very complicated very quickly because most cellular proteins can affect different downstream events, depending on the conditions within the cell. A single pathway can branch off toward different endpoints based on the interplay between two or more signaling pathways, and the same ligands are often used to initiate different signals in different cell types. This variation in response is due to differences in protein expression in different cell types. Another complicating element is signal integration of the pathways, in which signals from two or more different cell-surface receptors merge to activate the same response in the cell. This process can ensure that multiple external requirements are met before a cell commits to a specific response.

The effects of extracellular signals can also be amplified by enzymatic cascades. At the initiation of the signal, a single ligand binds to a single receptor. However, activation of a receptor-linked enzyme can activate many copies of a component of the signaling cascade, which amplifies the signal.

Link naar leren

Observe an animation of cell signaling at this site.

Methods of Intracellular Signaling

The induction of a signaling pathway depends on the modification of a cellular component by an enzyme. There are numerous enzymatic modifications that can occur, and they are recognized in turn by the next component downstream. The following are some of the more common events in intracellular signaling.

Phosphorylation

One of the most common chemical modifications that occurs in signaling pathways is the addition of a phosphate group (PO4 –3 ) to a molecule such as a protein in a process called phosphorylation. The phosphate can be added to a nucleotide such as GMP to form GDP or GTP. Phosphates are also often added to serine, threonine, and tyrosine residues of proteins, where they replace the hydroxyl group of the amino acid (Figure 9.11). The transfer of the phosphate is catalyzed by an enzyme called a kinase . Various kinases are named for the substrate they phosphorylate. Phosphorylation of serine and threonine residues often activates enzymes. Phosphorylation of tyrosine residues can either affect the activity of an enzyme or create a binding site that interacts with downstream components in the signaling cascade. Phosphorylation may activate or inactivate enzymes, and the reversal of phosphorylation, dephosphorylation by a phosphatase, will reverse the effect.

Second Messengers

Second messengers are small molecules that propagate a signal after it has been initiated by the binding of the signaling molecule to the receptor. These molecules help to spread a signal through the cytoplasm by altering the behavior of certain cellular proteins.

Calcium ion is a widely used second messenger. The free concentration of calcium ions (Ca 2+ ) within a cell is very low because ion pumps in the plasma membrane continuously remove it by using adenosine-5'-triphosphate (ATP). For signaling purposes, Ca 2+ is stored in cytoplasmic vesicles, such as the endoplasmic reticulum, or accessed from outside the cell. When signaling occurs, ligand-gated calcium ion channels allow the higher levels of Ca 2+ that are present outside the cell (or in intracellular storage compartments) to flow into the cytoplasm, which raises the concentration of cytoplasmic Ca 2+ . The response to the increase in Ca 2+ varies and depends on the cell type involved. For example, in the β-cells of the pancreas, Ca 2+ signaling leads to the release of insulin, and in muscle cells, an increase in Ca 2+ leads to muscle contractions.

Another second messenger utilized in many different cell types is cyclic AMP (cAMP) . Cyclic AMP is synthesized by the enzyme adenylyl cyclase from ATP (Figure 9.12). The main role of cAMP in cells is to bind to and activate an enzyme called cAMP-dependent kinase (A-kinase) . A-kinase regulates many vital metabolic pathways: It phosphorylates serine and threonine residues of its target proteins, activating them in the process. A-kinase is found in many different types of cells, and the target proteins in each kind of cell are different. Differences give rise to the variation of the responses to cAMP in different cells.

Present in small concentrations in the plasma membrane, inositol phospholipids are lipids that can also be converted into second messengers. Because these molecules are membrane components, they are located near membrane-bound receptors and can easily interact with them. Phosphatidylinositol (PI) is the main phospholipid that plays a role in cellular signaling. Enzymes known as kinases phosphorylate PI to form PI-phosphate (PIP) and PI-bisphosphate (PIP2).

The enzyme phospholipase C cleaves PIP2 to form diacylglycerol (DAG) and inositol triphosphate (IP3) (Figure 9.13). These products of the cleavage of PIP2 serve as second messengers. Diacylglycerol (DAG) remains in the plasma membrane and activates protein kinase C (PKC), which then phosphorylates serine and threonine residues in its target proteins. IK P3 diffuses into the cytoplasm and binds to ligand-gated calcium channels in the endoplasmic reticulum to release Ca 2+ that continues the signal cascade.


Bekijk de video: Fotosynthese lied (Januari- 2022).