Lehrbuch Der Pflanzenphysiologie

ISBN-13: 9783642964541 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 619 str.

Hans Mohr; Peter Schopfer

Spis treści

1. Zur Zielsetzung der Physiologie.- Das Selbstverständnis der Physiologie.- Heterogenität der Physiologie.- Grenzen des Reduktionismus.- Die pragmatische Haltung.- Gesetzesaussagen in der Biologie.- Allsätze in der Physiologie.- Systemtheorie.- Leitende Gesichtspunkte.- Biochemie und Physiologie.- 2. Einige theoretische Grundlagen der Physiologie.- Prinzipien wissenschaftlichen Arbeitens.- Bezugsgrößen.- Das Kausalitätsprinzip in der Physiologie.- Einfaktorenanalyse.- Mehrfaktorenanalyse.- Formulierung von Sätzen.- Merkmale und Variabilität.- Darstellung von Daten.- Das Problem der Extrapolation.- 3. Die Hierarchie der Komplexität.- 4. Die Zelle als Konstrukt.- 5. Die Zelle als morphologisches System.- Zelle und Evolution.- Die meristematische Pflanzenzelle.- Die ausgewachsene Pflanzenzelle.- Die verholzte Pflanzenzelle.- 6. Die Zelle als genphysiologisches System.- Die Lokalisation der genetischen Information.- Chromatin und Chromosomen.- Die RNA der Zelle.- Paradigmen der Molekularbiologie.- Das Jacob-Monod-Modell der Regulation.- Die Kaskadenregulation bei Eukaryoten.- Genom, Piastom, Chondrom, Plasmon.- 7. Die Zelle als teilungsfähiges System.- Der Zellcyclus.- Die Regulation der Mitoseintensität.- Die Determination der Teilungsebene.- Zellcyclus und Zelldifferenzierung.- 8. Polarität — eine Grundeigenschaft der Zelle.- Phänomene.- Die Bedeutung der Zellpolarität.- Polaritätsinduktion durch Licht.- Polaritätsinduktion durch polarisiertes Licht.- Polarität und bioelektrisches Feld.- Polarität und Signalsubstanz.- 9. Kern-Plasma-Wechselwirkungen bei Acetabularia.- Der Organismus.- Die Vorzüge von Acetabularia als experimentelles System.- Einflüsse des Plasmas auf den Primärkern.- Die Bedeutung des Kerns für die spezifische Morphogenese.- Kernabhängige, spezifische Enzymsynthese.- Enzymsynthese und Formmerkmale.- Kern-Plastiden-Beziehungen.- 10. Intrazelluläre Morphogenese.- Morphogenese der Mitochondrien.- Morphogenese der Piastiden.- Morphogenese der Microbodies.- 11. Die Zelle als energetisches System.- Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik.- Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik.- Die Zelle als offenes System, Fließgleichgewicht.- Das chemische Potential.- Das chemische Potential von Wasser.- Die Anwendung des Wasserpotential-Konzepts auf den Wasserzustand der Zelle.- Das chemische Potential von Ionen.- Das Membranpotential.- Energetik biochemischer Reaktionen.- Phosphatübertragung und Phosphorylierungspotential.- Redoxsysteme und Redoxpotential.- 12. Die Zelle als metabolisches System.- Die biologische Katalyse.- Metabolische Kompartimentierung der Zelle.- Transportmechanismen an Biomembranen.- Stoffaufnahme der Zelle.- Energie transformation an Biomembranen.- Prinzipien der metabolischen Regulation.- 13. Photosynthese als Energiewandlung.- 14. Photosynthese als Funktion des Chloroplasten.- Die Elemente des Photosyntheseapparates.- Der photochemische Bereich.- Die Pigmentsysteme der Rot- und Blaualgen.- Der photosynthetische Elektronentransport.- Der Mechanismus der Photophosphorylierung.- Der biochemische Bereich.- Ein kurzer Blick auf die bakterielle Photosynthese.- 15. Energiegewinnung durch Dissimilation.- 16. Die Dissimilation der Kohlenhydrate.- Glycolyse.- Fermentation (alkoholische Gärung und Milchsäuregärung).- Citratcyclus und Atmungskette.- Cyanid-resistente Atmung.- Oxidative Phosphorylierung.- Oxidativer (dissimilatorischer) Pentosephosphatcyclus.- 17. Die Mobilisierung von Reservefett.- Lipolyse, ?-Oxidation der Fettsäuren und Glyoxylatcyclus.- Aufbau von Saccharose aus Succinat.- Anhang: Acetatverwertung bei Grünalgen.- 18. Die Photorespiration.- Photosynthese von Glycolat.- Metabolisierung des photosynthetischen Glycolats.- Anhang: Glycolatstoffwechsel bei Grün- und Blaualgen.- 19. Die Regulation des dissimilatorischen Gaswechsels.- Der Respiratorische Quotient.- Regulation des Kohlenhydratabbaus.- Anhang: Weitere Oxidasen pflanzlicher Zellen.- 20. Das Blatt als photosynthetisches System.- Messung der Photosyntheseintensität.- Brutto- und Nettophotosynthese.- Begrenzende Faktoren der apparenten Photosynthese.- Photosynthetische Adaptationsfähigkeit des Blattes.- Temperaturabhängigkeit der apparenten Photosynthese.- Der Einfluß von Sauerstoff auf die apparente Photosynthese.- Die Regulation des CO2-Austausches durch die Stomata.- 21. C4-Pflanzen und CAM-Pflanzen.- Das C4-Syndrom.- Der C4-Dicarboxylatcyclus.- Ökologische Aspekte des C4-Syndroms.- CAM, eine Alternative zur C4-Photosynthese.- Isotopendiskriminierung bei der CO2-Fixierung.- 22. Stoffwechsel anorganischer Ionen.- Mineralernährung der Pflanze.- Essentielle Mikroelemente.- Funktion der Nährelemente im Stoffwechsel.- Salzexkretion bei Halophyten.- 23. Der Stoffwechsel des Wassers.- 24. Ökologischer Kreislauf der Stoffe und der Strom der Energie.- Die Kreisläufe von Kohlenstoff und Sauerstoff.- Der Kreislauf des Stickstoffs.- Der Strom der Energie.- 25. Biogenetischer Stoffwechsel.- Primärer und sekundärer Stoffwechsel.- Der Shikimatweg.- Die Biogenese des Chlorophylls.- 26. Physiologie der Entwicklung.- Grundlegende Phänomene.- Physiologie des Wachstums.- Physiologie der Differenzierung.- Physiologie der Morphogenese.- 27. Photomorphogenese.- Der Lichtfaktor.- Wirkungsspektren.- Farbstoffe.- Das Phytochromsystem.- Die Hochintensitätsreaktion (HIR).- Die multiple Wirkung von Phytochrom.- Enzyminduktion und -repression durch Phytochrom.- Bedeutung von lag-Phasen bei der Phytochromwirkung.- Phytochrom Wirkungen auf dem Niveau der RNA.- Musterbildung bei der Photomorphogenese.- Zeitliche Muster bei der Enzyminduktion durch Phytochrom.- Überlegungen zur Primärwirkung des Phytochroms bei der Photomorphogenese.- Signalübertragung zwischen Organen.- Phytochromwirkungen auf die Entwicklung grüner Pflanzen.- Phytochrom und endogene Kontrollfaktoren.- Wechselwirkungen von Phytochrom und Cryptochrom.- 28. Wirkungen ultravioletter Strahlung.- Licht, Infrarot, Ultraviolett (UV).- Der inaktivierende Effekt des kurzwelligen UV.- Die selektive Inaktivierung der Chloroplastenbildung durch kurzwelliges UV.- Wirkungen des kurzwelligen UV auf Blütenpflanzen.- Der molekulare Mechanismus der destruktiven UV-Wirkung.- Photoreaktivierung.- Ein positiver UV-Effekt bei der Synthese von Flavonglycosiden.- 29. Wirkungen ionisierender Strahlung.- Anregende und ionisierende Strahlung.- Die Bedeutung ionisierender Strahlung für die experimentelle Biologie.- Typen ionisierender Strahlung.- Zum Vorgang der Ionisation.- Quantitative Angaben über Strahlung.- Ionisierungsdichte.- Zur Treffertheorie.- Wirkungen ionisierender Strahlung auf DNA.- Reparatur von Strahlenschäden an der DNA.- Strahlenwirkung auf Proteine.- Einige Phänomene zur Strahlenwirkung auf Organismen.- 30. Photomorphogenese bei Pilzen.- Pilze als Untersuchungsobjekte der Entwicklungsphysiologie.- Repräsentative Fallstudien.- Ein biochemisches Modell für die Photomorphogenese bei Pilzen: die Biosynthese von Carotinoiden.- 31. Physiologie der Hormonwirkungen.- Ein Überblick.- Cytokinine.- Gibberelline.- Abscisinsäure.- Äthylen (Athen).- Regulation der Mitoseaktivität durch Hormone.- Sequentielle Wirkung von Hormonen.- Hormonelle Integration bei der Samen- und Fruchtentwicklung.- Wechselwirkung zwischen Hormonen und Licht?.- Zur praktischen Verwendung der Hormone.- 32. Blütenbildung und Photoperiodismus.- Blütenbildung und Florigen.- Photoperiodismus.- Pfropfexperimente und Florigen.- Blütenbildung und Gibberelline.- Photoperiodische Phänomene unabhängig von der Blütenbildung.- Die Bedeutung des Photoperiodismus.- 33. Physiologie der circadianen Rhythmen.- Photoperiodismus und physiologische Uhr.- Die physiologische Uhr und die Umwelt.- Weitere ausgewählte Phänomene zur circadianen Rhythmik.- Die endogene Rhythmik als Systemeigenschaft.- Die Kopplung zwischen der inneren Uhr und den physiologischen Reaktionen.- 34. Physiologie der Temperaturwirkungen.- Homoio- und Poikilothermie bei Pflanzen.- Die Temperatur der Pflanze.- Physiologische Temperatureffekte.- 35. Physiologie der Seneszenz, der Ruhezustände und der Keimung.- Seneszenz.- Ruhezustände und Keimung.- 36. Physiologie der Regeneration.- Grundphänomene.- Ergebnisse von Organkulturen.- Ein technischer Einschub: Gewebekulturen.- Beweisführung für die Omnipotenz spezialisierter Zellen.- Parasexuelle Hybridisierung.- Physiologische Prozesse bei der Regeneration.- Zusammenwirken mehrerer Faktoren bei der Regeneration.- Regenerationsexperimente mit Blütenbildung.- 37. Physiologie der Transplantationen.- Das Pfropfen als Technik der Pflanzenphysiologie.- Chimären.- Anhang: Endotrophe Mykorrhiza.- 38. Physiologie der Tumorbildung.- Wundtumoren, verursacht durch ein Pflanzenvirus.- Wurzelhalsgallen.- Genetische Tumoren.- Zur Theorie der Krebsentstehung.- 39. Physiologie des Wasserferntransports.- Die beiden Transportsysteme der Pflanze.- Wasserbilanz.- Die Leitbahnen.- Klassische Experimente.- Transpiration.- Obere Grenze für die Höhe von Bäumen.- Permanenter Welkepunkt.- Analogiemodell für den Wassertransport in einer Pflanze.- Verteilung des Wasserpotentials in einem Baum.- Ein Blick auf die Wurzel.- Guttation und Wurzeldruck.- 40. Physiologie des Ionentransports.- Salzresistenz.- Ionenaufnahme.- 41. Physiologie des Ferntransports organischer Moleküle.- Das Problem.- Die Leitbahnen.- Transportmoleküle.- Zum Mechanismus des Siebröhrentransports.- Bidirektionelle Translocation.- Ein Blick auf die Wurzel.- Regulation der Translocations-Intensität durch Phytochrom.- Ein kurzer Vergleich der Transportsysteme.- 42. Physiologie der Bewegungen I: Freie Ortsbewegungen.- Die Bewegung der Rhizome.- Die freie Ortsbewegung begeißelter monadoider Zellen.- Die freie Ortsbewegung begeißelter Zellen unter dem Einfluß von Licht.- Die Phototaxis von Euglena gracilis.- Wirkungsspektren der Phototaxis.- Theorie der Phototaxis.- Simultaner oder sukzedaner Vergleich von Lichtsignalen?.- 43. Physiologie der Bewegungen II: Phototropismen.- Erscheinungsformen des Phototropismus.- Der Polarotropismus.- Das Wirkungsspektrum beim Phototropismus des Dikotylenkeimlings.- Die Geschwindigkeit der phototropischen Bewegung.- Der Phototropismus der Gramineen-Koleoptile.- Das Wirkungsspektrum beim Phototropismus der Gramineen-Koleoptile.- Der Phototropismus von Sporangiophoren.- Der Phototropismus von Sproßachsen, ein Rückblick.- 44. Physiologie der Bewegungen III: Geotropismen.- Grundphänomene.- Das Chararhizoid.- Das Statolithen-Konzept.- Die geotropische Reiz-Reaktionskette in der Gramineen-Koleoptile.- Die Induktion der geotropischen Reaktion.- Geotropische Experimente mit Wurzeln.- Geotropismus und Phytochrom.- Schlußbemerkung.- 45. Physiologie der Bewegungen IV: Weitere Bewegungsvorgänge.- Der Chemotropismus der Pollenschläuche.- Rankenbewegungen.- Turgorbewegungen.- Aktive und auffällige intrazelluläre Bewegungen.- 46. Physiologie elektrischer Phänomene.- Ausgangslage.- Geeignete Objekte.- Elektrische Potentialdifferenzen an Einzelzellen.- Erklärung des Membranpotentials.- Lichtabhängige Ionenpumpen.- Aktionspotentiale.- Schluß.- 47. Physiologie der Sexualität.- 1. Beispiel: Gametogenese bei Chlamydomonas.- 2. Beispiel: Gametenlockstoffe bei Braunalgen.- 3. Beispiel: Hormonale Integration bei der geschlechtlichen Fortpflanzung von Oedogonium.- 4. Beispiel: Ein Sexualhormon bei der Bierhefe, Saccharomyces cerevisiae.- 5. Beispiel: Antheridiol, ein Sexualhormon von Achlya.- Ein terminologischer Nachsatz.- Befruchtung bei den Blütenpflanzen.- 48. Physiologie des Generationswechsels.- Das Problem.- Vergleichend-entwicklungsgeschichtliche Daten.- Experimentelle Daten.- Ein ontogenetisches Modell.- Genetische Variabilität bei homosporen Farnen.- Die obligatorische Photomorphogenese der Farngametophyten.- 49. Physiologie und Ertragsbildung.- Zur Situation.- Zur Terminologie.- Systemsynthese, Produktsynthese.- Physiologie der Speicherung.- Produktionsfaktoren.- Ertragsgesetze.- Ein ökonomischer Aspekt: Rentabilität der Düngung.- Fixierung von atmosphärischem Stickstoff (N2).- Resistenz der Pflanzen gegen Anti-Produktionsfaktoren.- Herbicide.- Wachstumsregulatoren.- Produktivität und Photorespiration.- Eine photoelektrochemische Zelle.- Zitierte Literatur.

O autorze

Peter Schopfer ist Emeritus-Professor für Botanik der Universität Freiburg.