H39 Het gedrag en hormonen van
planten
p. 894 t/m 923
H39.1 Signalen
Signalen werken d.m.v. receptie, transductie en respons. In dit geval kijken we naar de
signalen die verstuurd worden tijdens het proces van de-etiolering, het proces waarin een
plant zich aanpast van groeien in het donker naar groeien in het licht. Dus hoe gaat de plant
van het alleen groeien in lengte, naar het groeien van bladeren, produceren van chlorofyl en
groeien van de wortels?
Receptoren zijn eiwitten die wanneer ze signalen opvangen, vervormen. De receptor bij
de-etiolering is een phytochroom (fotoreceptor) en zit in het cytoplasma, in tegenstelling tot
de meeste receptoren.
Wanneer een receptor wordt geactiveerd, volgt een second-messenger, onderdeel van de
transductie. De second-messengers zijn kleine moleculen en ionen die het signaal
versterken en doorgeven van receptor naar respons eiwitten. In het geval van de-etiolering
zijn dit Ca2+ en cGMP. De activatie van het phytochroom zorgt voor het openen van
Ca2+poorten en dus de stijging van [Ca2+]. Daarnaast vervormt het phytochroom ook
waardoor het Guanylyl cyclase activeert. Hierdoor wordt cGMP gemaakt.
De second-messengers zorgen uiteindelijk voor een respons, een activiteit in de cel. Vaak
houdt dit in dat er enzymen worden geactiveerd. Er zijn twee typen responsen:
transcriptionele regulatie en post-translationele modificatie
- transcriptionele regulatie vergroot of verlaagt de synthese van een bepaald stuk
mRNA, coderend voor een specifiek enzym. De regulatie wordt gedaan door
Transcriptiefactoren welke vaak geactiveerd worden d.m.v. fosforylatie.
- toenemen van de transcriptie: activator
- verminderen van de transcriptie: repressor
- post-translationele modificatie activeert bestaande enzymen. Vaak gebeurt dit door
de fosforylatie van aminozuren. Dit zorgt voor een verandering in activiteit en
hydrofobie. Veel second-messengers doen dit direct, zonder post-translationele
modificatie. Het uiteindelijke gevolg is vaak een verandering in eiwitsynthese.
- signalen moeten ook
weer uitgeschakeld worden. Dit
gebeurt door eiwit fosfatases,
enzymen die specifieke eiwitten
een fosfaatgroep afnemen, en ze
zo uitschakelen.
, H39.2 Verschillende hormonen en hun functies
Plantenhormonen zijn lang niet altijd hetzelfde als dierlijke hormonen. Sommige
plantenhormonen kunnen, in tegenstelling tot dierlijke hormonen, alleen lokaal een werking
uitoefenen en sommige werken pas bij een enorm hoge concentratie. Omdat deze
hormonen zo verschillen met de dierlijke hormonen, worden ze vaak plant growth regulators
of plant hormones genoemd. Hier volgen een paar voorbeelden met hun functies van
plantenhormonen
Auxine
Auxine (indolazijnzuur) is een plantenhormoon verantwoordelijk voor
de ontwikkeling en architectuur van een plant. Een plant groeit
richting het licht (phototropisme). Dit komt door de top die
waarneemt waar het meeste licht vandaan komt. Deze stuurt
vervolgens signalen (auxine) richting de cellen aan de schaduwkant
van de stam/stengel, welke dan elongeren. De cellen aan de
schaduwkant worden langer, terwijl de cellen aan de lichte kant
hetzelfde blijven. Gevolg: de plant buigt richting het licht. Hierbij is
belangrijk dat auxine van de top naar de targetcellen
getransporteerd kan worden en de top blootgesteld blijft
aan het licht. Zo niet, dan kan er geen licht
waargenomen worden en kan er geen auxine
getransporteerd worden. Dit is overigens onafhankelijk
van de zwaartekracht. Dus wanneer een plant
ondersteboven groeit, kan auxine nog steeds bij de
targetcellen komen.
Niet alleen phototropisme wordt geregeld door auxine. Ook pattern formation, de ruimtelijke
indeling van de plant. Wanneer een de top van een tak geen auxine verstuurd, suggereert
het dat de tak niet nuttig is en zullen er onder de tak nieuwe takken groeien. Ook phyllotaxy,
de verdeling van bladeren aan een tak, net als de patronen van de vaten in een blad worden
door auxine beïnvloed. Hoge concentraties auxine in een specifiek stuk van een takje zorgt
voor het groeien van bladeren aan dat stuk.
Hoe werkt auxine nou? Het stimuleren van cel-elongatie komt door de binding van auxine
aan receptoren in het plasmamembraan. Dit werkt alleen bij een specifieke concentratie, bij
te veel inhibeert het juist cel-elongatie en zorgt het voor ethyleen productie, waar we straks
op terugkomen. De Acid Growth Hypothesis stelt dat: Na binden, zorgen protonpompen voor
een hogere [H+] in de celwand. Dit zorgt voor een hoger membraanpotentiaal en een lagere
pH. Gevolg is dat eiwitten genaamd expansine actief worden. De expansine breekt
waterstofbruggen tussen cellulose microfibrillen. Daarnaast zorgt de verhoogde
membraanpotentiaal voor de opname van ionen en water, waardoor de turgordruk toeneemt.
planten
p. 894 t/m 923
H39.1 Signalen
Signalen werken d.m.v. receptie, transductie en respons. In dit geval kijken we naar de
signalen die verstuurd worden tijdens het proces van de-etiolering, het proces waarin een
plant zich aanpast van groeien in het donker naar groeien in het licht. Dus hoe gaat de plant
van het alleen groeien in lengte, naar het groeien van bladeren, produceren van chlorofyl en
groeien van de wortels?
Receptoren zijn eiwitten die wanneer ze signalen opvangen, vervormen. De receptor bij
de-etiolering is een phytochroom (fotoreceptor) en zit in het cytoplasma, in tegenstelling tot
de meeste receptoren.
Wanneer een receptor wordt geactiveerd, volgt een second-messenger, onderdeel van de
transductie. De second-messengers zijn kleine moleculen en ionen die het signaal
versterken en doorgeven van receptor naar respons eiwitten. In het geval van de-etiolering
zijn dit Ca2+ en cGMP. De activatie van het phytochroom zorgt voor het openen van
Ca2+poorten en dus de stijging van [Ca2+]. Daarnaast vervormt het phytochroom ook
waardoor het Guanylyl cyclase activeert. Hierdoor wordt cGMP gemaakt.
De second-messengers zorgen uiteindelijk voor een respons, een activiteit in de cel. Vaak
houdt dit in dat er enzymen worden geactiveerd. Er zijn twee typen responsen:
transcriptionele regulatie en post-translationele modificatie
- transcriptionele regulatie vergroot of verlaagt de synthese van een bepaald stuk
mRNA, coderend voor een specifiek enzym. De regulatie wordt gedaan door
Transcriptiefactoren welke vaak geactiveerd worden d.m.v. fosforylatie.
- toenemen van de transcriptie: activator
- verminderen van de transcriptie: repressor
- post-translationele modificatie activeert bestaande enzymen. Vaak gebeurt dit door
de fosforylatie van aminozuren. Dit zorgt voor een verandering in activiteit en
hydrofobie. Veel second-messengers doen dit direct, zonder post-translationele
modificatie. Het uiteindelijke gevolg is vaak een verandering in eiwitsynthese.
- signalen moeten ook
weer uitgeschakeld worden. Dit
gebeurt door eiwit fosfatases,
enzymen die specifieke eiwitten
een fosfaatgroep afnemen, en ze
zo uitschakelen.
, H39.2 Verschillende hormonen en hun functies
Plantenhormonen zijn lang niet altijd hetzelfde als dierlijke hormonen. Sommige
plantenhormonen kunnen, in tegenstelling tot dierlijke hormonen, alleen lokaal een werking
uitoefenen en sommige werken pas bij een enorm hoge concentratie. Omdat deze
hormonen zo verschillen met de dierlijke hormonen, worden ze vaak plant growth regulators
of plant hormones genoemd. Hier volgen een paar voorbeelden met hun functies van
plantenhormonen
Auxine
Auxine (indolazijnzuur) is een plantenhormoon verantwoordelijk voor
de ontwikkeling en architectuur van een plant. Een plant groeit
richting het licht (phototropisme). Dit komt door de top die
waarneemt waar het meeste licht vandaan komt. Deze stuurt
vervolgens signalen (auxine) richting de cellen aan de schaduwkant
van de stam/stengel, welke dan elongeren. De cellen aan de
schaduwkant worden langer, terwijl de cellen aan de lichte kant
hetzelfde blijven. Gevolg: de plant buigt richting het licht. Hierbij is
belangrijk dat auxine van de top naar de targetcellen
getransporteerd kan worden en de top blootgesteld blijft
aan het licht. Zo niet, dan kan er geen licht
waargenomen worden en kan er geen auxine
getransporteerd worden. Dit is overigens onafhankelijk
van de zwaartekracht. Dus wanneer een plant
ondersteboven groeit, kan auxine nog steeds bij de
targetcellen komen.
Niet alleen phototropisme wordt geregeld door auxine. Ook pattern formation, de ruimtelijke
indeling van de plant. Wanneer een de top van een tak geen auxine verstuurd, suggereert
het dat de tak niet nuttig is en zullen er onder de tak nieuwe takken groeien. Ook phyllotaxy,
de verdeling van bladeren aan een tak, net als de patronen van de vaten in een blad worden
door auxine beïnvloed. Hoge concentraties auxine in een specifiek stuk van een takje zorgt
voor het groeien van bladeren aan dat stuk.
Hoe werkt auxine nou? Het stimuleren van cel-elongatie komt door de binding van auxine
aan receptoren in het plasmamembraan. Dit werkt alleen bij een specifieke concentratie, bij
te veel inhibeert het juist cel-elongatie en zorgt het voor ethyleen productie, waar we straks
op terugkomen. De Acid Growth Hypothesis stelt dat: Na binden, zorgen protonpompen voor
een hogere [H+] in de celwand. Dit zorgt voor een hoger membraanpotentiaal en een lagere
pH. Gevolg is dat eiwitten genaamd expansine actief worden. De expansine breekt
waterstofbruggen tussen cellulose microfibrillen. Daarnaast zorgt de verhoogde
membraanpotentiaal voor de opname van ionen en water, waardoor de turgordruk toeneemt.
