Stofftransport Der Pflanzen

ISBN-13: 9783540062301 / Niemiecki / Miękka / 1973 / 284 str.

U. La1/4ttge; Ulrich L'Uttge

Opis

Mit der vorliegenden Arbeit habe ich versucht, einen Gesamtiiberblick tiber den Stofftransport bei Pflanzen zu geben. Da ich einerseits aIle mir wichtig erscheinenden Gesichtspunkte berticksichtigen wollte, da aber andererseits Raum und Zeit begrenzt waren, muBte die Darstellung die Mitte suchen zwischen einem vereinfachenden, die Probleme reprasen tativ behandelnden Lehrbuchstil und einem nach V ollstandigkeit stre benden, aIle Verastelungen erfassenden Handbuchstil. Der Leser wird bemerken, daB das Pendel einmal mehr nach der einen und dann wieder mehr nach der anderen Seite ausschlagt. Subjektiv durch meine besonde ren Forschungsinteressen bedingte Schwerpunkte waren nicht zu ver meiden und sollten wohl auch nicht vollig fehlen. Literaturzitate muBten knapp gehalten werden. Es war nicht angebracht, hier irgendeinen Grad von Vollstandigkeit anzustreben. Wo es moglich war, habe ich auf zusammenfassende Ubersichten hingewiesen. Spezial arbeiten wurden tiberall dort angegeben, wo meine Darstellung unmittel bar auf ihnen fuBt. Eine frtihere Arbeit (Protoplasmatologia Band VIlli 7b) und eine wiederholt fUr fortgeschrittene Studenten gehaltene Vor Ie sung tiber den Stofftransport bei Pflanzen waren mir als Material sammlung sehr ntitzlich. Die einzelnen Kapitel dieses Buches sind selbstandige Einheiten und fUr sich verstandlich. Durch starke Untergliederung und entsprechende Hin weise zu den einzelnen Abschnitten im Text wurde versucht, die wichtig sten Querverbindungen deutlich zu machen. Die Gesamtdarstellung befaBt sich von Kapitel zu Kapitel mit fortschreitend komplexeren Systemen, so wie die Evolution zuerst primitive Organismen mit ganz einfachen Transportmechanismen geschaffen hat und dann allmahlich zu hochentwickelten Organismen mit einer Ftille von gegenseitig ab hangigen Transportsystemen fortgeschritten ist."

Spis treści

1. Kapitel. Ausgangspunkte.- 1.1 Der Stoff- und Energiefluß durch eine höhere Pflanze.- 1.2 Primitive Urorganismen als Modelle.- 1.3 Zusammenfassender Vergleich.- 1.4 Literatur.- 2. Kapitel. Potentiale und Transport.- 2.1 Das chemische Potential.- 2.1.1 Die Diffusion.- 2.1.2 Die Diffusion durch Membranen als Sonderfall.- 2.1.3 Die Messung des Permeabilitätskoeffizienten.- 2.1.4 Permeabilität, Reflexionskoeffizient und Osmose.- 2.2 Das elektrische und das elektrochemische Potential.- 2.2.1 Die Diffusion von Elektrolyten.- 2.2.2 Die Ionendiffusion durch Membranen.- 2.2.2.1 Die Nernstsche Gleichung.- 2.2.2.2 Membranpotentiale.- 2.2.2.3 Die Gleichung konstanten Feldes oder die Goldman-Gleichung.- 2.2.2.4 Die Messung einiger wichtiger Größen.- 2.2.2.5 Die Ussing-Teorell-Beziehung.- 2.3 Kriteria für den aktiven Transport.- 2.3.1 Der Transport gegen Gradienten als Kriterium für den aktiven Transport.- 2.3.2 Passiver Transport gegen chemische und elektrochemische Gradienten.- 2.3.2.1 Kongruenter und inkongruenter Transport.- 2.3.2.2 Negative Osmose.- 2.3.2.3 Transport durch Träger oder Carrier.- 2.3.3 Die Abhängigkeit vom Stoffwechsel als Kriterium für den aktiven Transport.- 2.3.4 Definitionen des aktiven Transportes.- 2.4 Anhang.- 2.4.1 Einige der am meisten benutzten Konstanten und Symbole in alphabetischer Reihenfolge.- 2.4.2 Praktische Formen wichtiger Gleichungen.- 2.5 Literatur.- 3. Kapitel. Zellwand und Zellmembran: Eine erste Komplizierung des Modells.- 3.1 Die Zellwandphase.- 3.1.1 Strukturelle Voraussetzungen für den Zellwandtransport.- 3.1.2 Zellwandräume als Transportphasen: Das Konzept des Free Space.- 3.2 Die Membranphase.- 3.2.1 Die historische Entwicklung der Membranforschung.- 3.2.1.1 Das Danielli-Davsonsche Membranmodell und das Konzept der „unit membrane“ (Elementarmembran).- 3.2.1.2 Membrantransport-Theorien und das Danielli-Davson-Modell.- 3.2.1.3 Membranporen.- 3.2.2 Die moderne Membranforschung.- 3.2.2.1 Moderne Membranmodelle.- 3.2.2.2 Membrantransportmechanismen und die modernen Membranmodelle.- 3.3 Literatur.- 4. Kapitel. Die vereinfachenden Modelle der Transportphysiologen.- 4.1 Das Modell mit den beiden Kompartimenten Außen und Innen.- 4.1.1 Die äußere Diffusionsbarriere von Pflanzenzellen.- 4.1.2 Die doppelte Michaelis-Menten-Kinetik der Ionenaufnahme.- 4.1.2.1 Die kinetische und qualitative Charakterisierung von System 1 und System 2 der Ionenaufnahme.- 4.1.2.2 Der Mechanismus von System 1 und System 2 der Ionenaufnahme.- 4.1.2.3 Die Fragenach der cytologischen Lokalisation von System 1 und System 2 der Ionenaufnahme.- 4.2 Das Modell mit den drei Kompartimenten Außen -Cytoplasma — Vacuole.- 4.2.1 Die Torii-Laties-Hypothese.- 4.2.1.1 Die Ionenaufnahme durch vacuolisiertes und nicht-vacuolisiertes Wurzelgewebe.- 4.2.1.2 Warum können wir zwei Mechanismen beobachten, wenn wir die Ionenaufnahme in Abhängigkeit von der Außenkonzentration untersuchen?.- 4.2.1.3 Die Synthese und Kompartimentierung organischer Säuren im Zusammenhang mit der Ionenaufnahme.- 4.2.1.4 Einige weitere Belege für die Torii-Laties-Hypothese.- 4.2.2 Weiterführende Vorstellungen.- 4.2.2.1 Test der Modelle durch Computer-Simulation.- 4.2.2.2 Multiphasische Aufnahmesysteme.- 4.2.2.3 Übersicht.- 4.2.3 Kompartimentsanalyse.- 4.2.3.1 Direkte Kompartimentsanalyse: Coenoblastische Algenzellen.- 4.2.3.2Indirekte Kompartimentsanalyse: Die Isotopenaustauschkinetik.- 4.2.3.3 Aktive Ionenfluxe am Plasmalemma und am Tonoplasten von Algenzellen und Zellen höherer Pflanzen.- 4.3 Modelle mit zwei cytoplasmatischen Kompartimenten.- 4.3.1 Unerwartete Kinetik der Ionenaufnahme und des Ionenaustausches bei Zellen höherer Pflanzen.- 4.3.2 Elektrophysiologische Messungen an den coenoblastischen Zellen von Valonia.- 4.3.3 Kinetische Untersuchungen an Nitella.- 4.4 Zusammenfassung und Ausblick.- 4.5 Literatur.- 5. Kapitel Zusammenhänge zwischen der Feinstruktur des Cytoplasmas und Transportfunktionen: Die weitere Komplizierung des Modells.- 5.1 Beobachtungen über Stofftransport in membranumgebenen Vesikeln.- 5.1.1 Exocytose.- 5.1.2 Endocytose.- 5.1.3 Transport in Bläschen innerhalb der Zelle.- 5.2 Die stoffliche Eigenständigkeit von Organellen.- 5.2.1 Allgemeine Diskussion.- 5.2.2 Die Ionenaufnahme in Chloroplasten.- 5.3 Besonderheiten des Cytoplasmas von Drüsenzellen.- 5.3.1 Drüsenfunktionen.- 5.3.2 Die Feinstruktur des Drüsencytoplasmas.- 5.3.2.1 Transfer Cells.- 5.3.2.2 Mitochondrienreichtum.- 5.4 Literatur.- 6. Kapitel. Metabolische Regulation von Transportprozessen.- 6.1 Die Respiration als Energielieferant für aktiven Transport.- 6.1.1 Die direkte Koppelung des aktiven Anionentransportes mit der Elektronenübertragung entlang der Atmungskette.- 6.1.1.1 Die Salzatmung und die Lundegårdh-Hypothese.- 6.1.1.2 Modell einer Redoxpumpe nach Robertson und Conway.- 6.1.1.3 Mögliche Koppelungsmechanismen zwischen respiratorischem Elektronenfluß und Membrantransportprozessen...- 6.1.2 ATP als Energielieferant für aktiven Transport.- 6.1.2.1 ATP als „allgemeine Energiewährung“ der Zelle.- 6.1.2.2 Hemmstoffversuche.- 6.1.2.3 Die Salzatmung und ATP-getriebener Ionentransport.- 6.1.3 Antrieb verschiedener aktiver Ionenflüsse in komplexen Systemen durch verschiedene Energiequellen.- 6.2 Die Ausnutzung von Lichtenergie durch den Transport.- 6.2.1 Beeinflussung von Membrantransportprozessen durch direkte Lichtwirkung auf die Membran.- 6.2.1.1 Photoelektrische Effekte.- 6.2.1.2 Lichteinwirkung auf hormonale Regulationssysteme.- 6.2.2 Die Photosynthese als Energiequelle für aktiven Transport.- 6.2.2.1 Die ersten Beweise für die Abhängigkeit von Transportprozessen von der Photosyntheseenergie.- 6.2.2.2 Vereinfachtes Schema der photosynthetischen Energieübertragungsreaktionen.- 6.2.2.3 Experimentelle Beeinflussung der Energieübertragungsreaktionen der Photosynthese und Korrelation mit Energie-abhängigen Transportprozessen.- 6.2.3 Spezielle Photosynthese-abhängige Transportmechanismen.- 6.2.3.1 Das Hexoseaufnahmesystem von Chlorella-Zellen.- 6.2.3.2 Ionenaufnahmemechanismen bei Algenzellen.- 6.2.3.3 Ionenaufnahmemechanismen bei Wasserpflanzenblättern.- 6.2.3.4 Ionenaufnahmemechanismen bei grünen Zellen von Luftblättern höherer Pflanzen.- 6.2.4 Die Koppelung zwischen Energie-übertragenden Reaktionen im Inneren der Chloroplasten und aktiven Transportmechanismen an entfernt liegenden Membranen.- 6.2.4.1 Die Koppelung durch chemische Mechanismen.- 6.2.4.2 Die Koppelung durch physikalische Mechanismen.- 6.3 Literatur.- 7. Kapitel. Kurzstreckentransport — Mittelstreckentransport — Langstreckentransport.- 7.1 Die Bedeutung einzelner Transportwege für den Mittelstrecken-und den Langstreckentransport.- 7.1.1 Apoplasmatische Transportwege.- 7.1.1.1 Der Zellwandtransport.- 7.1.1.2 Der Transpirationsstrom.- 7.1.2 Der symplasmatische Transport.- 7.1.2.1 Plasmodesmata als strukturelle Voraussetzung für den symplasmatischen Transport.- 7.1.2.2 Arisz’ Versuche zum symplasmatischen Transport.- 7.1.2.3 Der Mechanismus des symplasmatischen Transportes.- 7.1.2.4 Der symplasmatische Transport von Metaboliten bei der Photosynthese und der Photorespiration von C4-Pflanzen.- 7.1.3 Transport in Siebröhren.- 7.1.3.1 Der Assimilatferntransport als Sonderfall des symplasmatischen Transportes.- 7.1.3.2 Das Problem des Mechanismus des Siebröhrentransportes.- 7.1.4 Zusammenfassende Bemerkung.- 7.2 Die Koppelung von Kurzstrecken-, Mittelstrecken- und Langstreckentransport und der Übergang zwischen verschiedenen Transportwegen.- 7.2.1 Das Modell der Wurzel: Verschiedene Hypothesen zum Mechanismus des Ionentransportes aus der Außenlösung durch die Wurzel in die Xylem-Fernleitungsbahnen.- 7.2.1.1 Die Hypothese der Gefäßelementdifferenzierung.- 7.2.1.2 Die Hypothese der Endodermispumpe.- 7.2.1.3 Die Hypothese der Gefäßparenchympumpe.- 7.2.1.4 Die Hypothese des symplasmatischen Transportes durch die Wurzel.- 7.2.1.5 Die Hypothese der zwei Pumpen.- 7.2.2 Das Modell des Blattes.- 7.2.2.1 Das System Blattmesophyll-Stielzelle-Blasenzelle bei A triplex und Chenopodium.- 7.2.2.2 Die Salzdrüsen von Limonium.- 7.2.2.3 Die Verdauungsdrüsen der Nepenthes-Kannen.- 7.2.2.4 Die Nektarsekretion.- 7.2.2.5 Ionentransport im Dienste der Stomataregulation.- 7.2.3 Grenzen der verfügbaren Methoden.- 7.3 Die Transportregulation in der Pflanze als Ganzem.- 7.4 Literatur.- Verzeichnis der lateinischen Gattungs- und Artnamen.

O autorze

Until 2004 Ulrich Lüttge taught at the Institute for Botany at the TU Darmstadt. He is an experienced teacher and is concerned with membrane physiology and biochemistry, circadian rhythms among photosynthesis processes as well as the antioxidative defense system of plants