21.1 Tomaten kweken
Klassiek veredelen: veelbelovende planten uitkiezen, kruisen en uit de nakomelingen de
beste kiezen, langdurig proces.
(Modern veredelen) Genomics: de kennis van het genoom van het plantenras. Je hoeft niet
te wachten tot een tomaat bijv. rijp is, omdat je al een bepaald gewenst allel in het laboratorium
kan spotten en de geschikte planten zo kan selecteren; tijdwinst.
Ook kan je bij cellen het aantal chromosomen verdubbelen met colchicine (plantengif), wat het
vormen van trekdraden tijden mitose verhindert en daardoor ook het uiteengaan van de
chromatiden: non-disjunctie, hierdoor krijg je een cel met 4 ipv 2 homologe chromosomen:
tetraploide cel. Dit kan leiden tot nieuwe eigenschappen, nadelig of voordelig.
Zelfbestuivers (geslachtelijk): stuifmeel uit de meeldraden komt op de stamper van
dezelfde bloem. Hierdoor versmelten stuifmeelkorrels (de mannelijke gameten,
geslachtscellen) met eicellen (de vr. gameten) van dezelfde bloem. Hommels kunnen ook
stuifmeel achterlaten op de stempel van de stamper en zo eicellen bevruchten. Bij het kruisen
van verschillende planten moet het handmatig.
Ongeslachtelijke voortplanting: de nakomelingen zijn genetisch identiek aan de ouderplant
en elkaar (kloon).
Via genetische modificatie ontstaan planten met extra allelen voor nieuwe eigenschappen. Gaat
het om allelen van eigen soort, dan ontstaan cisgene planten. Gaat het om allelen van andere
soorten, dan gaat het om transgene planten. Bij beide isoleer je het gewenste allel (T71M) uit
het donororganisme. Je kiest een geschikte bacteriesoort om het allel over te brengen.
Bacteriën bezitten naast hun grote cirkelvormige DNA ook kleinere stukken: plasmiden. Je
bouwt het te verplaatsen allel in bij een plasmide van de bacterie, die nu de vector
(transportmiddel) is van het allel. Je laat de bacterie delen tot een kloon bacteriën met het
gewenste allel. Deze breng je samen met losse niet-gedifferentieerde tomatencellen, waarin in
een aantal de plasmide binnendringt en het allel dus ook. Dat komt in het DNA van de plant. Je
kunt de cellen opsporen door het markergen aan het allel. Dit geeft bijv. resistentie tegen een
antibioticum, de cellen die dit niet hebben sterven. De overgebleven cellen gaan op
weefselkweek: uit een klompje cellen ontstaat een nieuwe plant (T71M1 en bron 4).
21.2 Water
Kwekers gebruiken automatische druppelbevloeiing zodat de planten en lucht zo droog mogelijk
blijven, waardoor de kans dat schimmels problemen geven kleiner is. Een schimmel kan de
toevoer van water verhinderen bij infectie. Schimmels groeien uit sporen, haploïde cellen die
dienen voor de vermeerdering van schimmels. De sporen zweven overal. Als het in de grond
komt bij wortels, kiemt hij en groeit de wortels binnen, waarna de haploïde cellen als
schimmeldraden, het mycelium, de stengel in groeien. In de transportkanalen vormt het
mycelium nieuwe sporen die na kieming ze verstoppen en de plant verwelkt/vergeelt.
Planten nemen water met mineralen op via wortelharen; grote opperhuidcellen aan de
uiteinden van jonge worteltoppen (T91B). De wortelharen vergroten het opp. en zo de
capaciteit om water op te nemen. Na opname gaan water en mineralen via celwanden
(apoplast-route) of via celmembranen en grondplasma (symplast-route) richting de centrale
cilinder met transportvaten. Hier omheen ligt de endodermis van de wortel (T91B). De
endodermiscellen hebben in de celwanden de bandjes van Caspari. Zij vormen een laagje
waterdicht cement tussen de cellen in de muur van de endodermis. Water en mineralen komen
niet verder via de apoplast-route, maar moeten via de symplast-route om in de centrale cilinder
te komen. Daar gaan water en mineralen verder in de houtvaten.
Zuurstofgehalte en temperatuur van de bodem hebben invloed op de wateropname. Dit wijst op
actieve processen. De benodigde ATP maken de cellen alleen bij genoeg zuurstof en een juiste
temperatuur. De actieve processen zijn de celmembranen aan de binnen- en buitenzijde van de
endodermiscellen. Hier gaan mineralen tegen het concentratieverschil in naar de centrale
cilinder, waardoor de concentratie hier stijgt. Door osmose volgt water en daardoor een lichte
overdruk die het water via de houtvaten naar boven perst: de worteldruk. De planten
druppelen via poriën water uit hun bladeren.
Houtvaten (xyleemvaten) zijn nauwe buisjes die ontstaan uit langgerekte cellen met een door
houtstof versterkte celwand (T81E). De celinhoud is afgestorven en de tussenwanden zijn
verdwenen. Wat rest zijn holle buisjes met ringen of spiralen van houtstof, die voorkomen dat ze
inklappen bij watertransport.
Watermoleculen zijn polair; aan één kant een negatieve elektrische lading en aan de andere
kant een positieve, waardoor ze elkaar aantrekken: cohesie. Ook trekken ze aan de wanden
, van de houtvaten en andersom: adhesie. Dit helpt ze in de nauwe vaten omhoog. Een
‘waterdraad’ in een houtvat is door de cohesie tussen de watermoleculen erg sterk.
Door verdamping ‘zuigen’ bladeren water via de houtvaten op uit de wortels:
verdampingsstroom. Er stroomt meer water door een plant dan cellen gebruiken, waarmee
mineralen meekomen die cellen nodig hebben. Verdamping zorgt voor verkoeling van de
bladeren. De zwaartekracht, verdampingsstroom, worteldruk en cohesie- en adhesiekrachten
leveren samen de waterpotentiaal Ψ, ofwel waterdruk. Die van zuiver water is 0. Het wordt
lager door opgeloste stoffen, de verdamping door bladeren en door cohesie- en
adhesiekrachten. Het is dus gelijk of lager dan 0. Het verschil in Ψ tussen 2 plaatsen bepaald de
watertransportrichting stroomt van minder negatief naar meer negatief. De opgeloste zouten
in houtvaten zorgen voor meer negatief dan in de schorscellen en in de top van de plant is het
nog negatiever door de verdamping en daardoor de concentratie opgeloste stoffen die hoger is.
Water stroomt dus vanuit de schors van de wortels via de houtvaten naar de top.
Verdamping is vooral via openingen in bladeren en stengels (T91A). Zijn de huidmondjes
gesloten, dan is er geen verdamping. Staan ze open, dan neemt dit toe met de temperatuur en
windsterkte. Een hoge luchtvochtigheid remt de verdampingssnelheid.
21.3 Fotosynthese
Fotosynthese is het proces waarbij planten uit CO2 en H2O glucose maken met als afvalstof
zuurstof. De nettovergelijking is: 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2. Lichtenergie (fotonen)
wordt omgezet in chemische energie (glucose). Planten zijn dus fotoautotroof. Net als
chemoautotrofe organismen nemen ze geen organische stoffen op voor hun energievoorziening.
Fotosynthese vindt plaats in de bladgroenkorrels/chloroplasten. Bij beweging van deze
chloroplasten spelen de motoreiwitten actine en myosine een rol. De actinefilamenten zijn
onderdeel van het celskelet. De myosinemoleculen kunnen de chemische energie uit ATP
omzetten in Ek, waardoor ze langs de actinefil. kunnen bewegen. Als de myosinemol. aan
organellen vastzitten, bewegen deze mee door het grondplasma: cytoplasmastroming.
Details van chloroplasten zie je in T79D. In het stroma ligt het chloroplast DNA en de
thylaköiden, die op stapeltjes liggen (grana).
In de membranen van de thylakoïden liggen twee
fotosystemen (I en II, T69B). Beide bevatten een combinatie
van verschillende fotopigmenten (T67i): het
antennecomplex. Het proces begint in II. Een
antennecomplex in II vangt energiepakketjes uit het zonlicht
op. Dat brengt in een centraal chlorofylmolecuul binnen het
antennecomplex (T69B) elektronen in aangeslagen toestand,
waardoor ze wegschieten uit het chlorofylmolecuul en in een
elektronenacceptor in het thylaköidmembraan komen. Ze
passeren elektronendragers die de elektronen beurtelings
ontvangen en afgeven: redoxsysteem. Ze komen terecht in I.
Ook hier krijgen ze een hoger niveau door fotonen. Via een
kort redoxsysteem komen ze bij de slotelektronenacceptor
NADP+ (T67L) in het stroma. H+-ionen in het stroma binden
aan de NADP+ met de energierijke elektronen. Er ontstaat
energierijk NADPH,H+. Doordat elektronen II verlaten ontstaat
een elektronentekort daar, wat opgevuld wordt met elektronen
uit H2O.
Enzymen in II splitsen H2O in O2, +waterstofionen (protonen)
en -elektronen: 2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e-. De protonen (H+) blijven in het binnenste van de
thylakoïd, het lumen; O2 verlaat de bladgroenkorrel en de elektronen vullen de opengevallen
plaatsen op in het centrale deel van het chlorofylmolecuul van II.
De elektronen raken van II naar I hun verhoogde energie in stappen kwijt bij de overdracht van
de ene naar de andere elektronenacceptor. Een deel hiervan is indirect een energiebron voor
ATP (T69B1). Een van de stoffen van het redoxsysteem pompt namelijk actief protonen vanuit
het stroma het lumen in. De energie hiervoor leveren de langsstromende elektronen. Ook de
splitsing van H2O bij II vormt een bron van protonen in het lumen. Het concentratieverschil in
protonen tussen stroma en lumen vormt de directe energiebron voor de synthese van ATP. De
protonen stromen via het membraaneiwit ATP-synthase (T69B2) vanuit het lumen het stroma
in, dus tegengesteld aan de pomprichting van ‘de stof’. Dit levert ATP-synthetase energie op
ATP te maken uit ADP en Pi (T67L).
Klassiek veredelen: veelbelovende planten uitkiezen, kruisen en uit de nakomelingen de
beste kiezen, langdurig proces.
(Modern veredelen) Genomics: de kennis van het genoom van het plantenras. Je hoeft niet
te wachten tot een tomaat bijv. rijp is, omdat je al een bepaald gewenst allel in het laboratorium
kan spotten en de geschikte planten zo kan selecteren; tijdwinst.
Ook kan je bij cellen het aantal chromosomen verdubbelen met colchicine (plantengif), wat het
vormen van trekdraden tijden mitose verhindert en daardoor ook het uiteengaan van de
chromatiden: non-disjunctie, hierdoor krijg je een cel met 4 ipv 2 homologe chromosomen:
tetraploide cel. Dit kan leiden tot nieuwe eigenschappen, nadelig of voordelig.
Zelfbestuivers (geslachtelijk): stuifmeel uit de meeldraden komt op de stamper van
dezelfde bloem. Hierdoor versmelten stuifmeelkorrels (de mannelijke gameten,
geslachtscellen) met eicellen (de vr. gameten) van dezelfde bloem. Hommels kunnen ook
stuifmeel achterlaten op de stempel van de stamper en zo eicellen bevruchten. Bij het kruisen
van verschillende planten moet het handmatig.
Ongeslachtelijke voortplanting: de nakomelingen zijn genetisch identiek aan de ouderplant
en elkaar (kloon).
Via genetische modificatie ontstaan planten met extra allelen voor nieuwe eigenschappen. Gaat
het om allelen van eigen soort, dan ontstaan cisgene planten. Gaat het om allelen van andere
soorten, dan gaat het om transgene planten. Bij beide isoleer je het gewenste allel (T71M) uit
het donororganisme. Je kiest een geschikte bacteriesoort om het allel over te brengen.
Bacteriën bezitten naast hun grote cirkelvormige DNA ook kleinere stukken: plasmiden. Je
bouwt het te verplaatsen allel in bij een plasmide van de bacterie, die nu de vector
(transportmiddel) is van het allel. Je laat de bacterie delen tot een kloon bacteriën met het
gewenste allel. Deze breng je samen met losse niet-gedifferentieerde tomatencellen, waarin in
een aantal de plasmide binnendringt en het allel dus ook. Dat komt in het DNA van de plant. Je
kunt de cellen opsporen door het markergen aan het allel. Dit geeft bijv. resistentie tegen een
antibioticum, de cellen die dit niet hebben sterven. De overgebleven cellen gaan op
weefselkweek: uit een klompje cellen ontstaat een nieuwe plant (T71M1 en bron 4).
21.2 Water
Kwekers gebruiken automatische druppelbevloeiing zodat de planten en lucht zo droog mogelijk
blijven, waardoor de kans dat schimmels problemen geven kleiner is. Een schimmel kan de
toevoer van water verhinderen bij infectie. Schimmels groeien uit sporen, haploïde cellen die
dienen voor de vermeerdering van schimmels. De sporen zweven overal. Als het in de grond
komt bij wortels, kiemt hij en groeit de wortels binnen, waarna de haploïde cellen als
schimmeldraden, het mycelium, de stengel in groeien. In de transportkanalen vormt het
mycelium nieuwe sporen die na kieming ze verstoppen en de plant verwelkt/vergeelt.
Planten nemen water met mineralen op via wortelharen; grote opperhuidcellen aan de
uiteinden van jonge worteltoppen (T91B). De wortelharen vergroten het opp. en zo de
capaciteit om water op te nemen. Na opname gaan water en mineralen via celwanden
(apoplast-route) of via celmembranen en grondplasma (symplast-route) richting de centrale
cilinder met transportvaten. Hier omheen ligt de endodermis van de wortel (T91B). De
endodermiscellen hebben in de celwanden de bandjes van Caspari. Zij vormen een laagje
waterdicht cement tussen de cellen in de muur van de endodermis. Water en mineralen komen
niet verder via de apoplast-route, maar moeten via de symplast-route om in de centrale cilinder
te komen. Daar gaan water en mineralen verder in de houtvaten.
Zuurstofgehalte en temperatuur van de bodem hebben invloed op de wateropname. Dit wijst op
actieve processen. De benodigde ATP maken de cellen alleen bij genoeg zuurstof en een juiste
temperatuur. De actieve processen zijn de celmembranen aan de binnen- en buitenzijde van de
endodermiscellen. Hier gaan mineralen tegen het concentratieverschil in naar de centrale
cilinder, waardoor de concentratie hier stijgt. Door osmose volgt water en daardoor een lichte
overdruk die het water via de houtvaten naar boven perst: de worteldruk. De planten
druppelen via poriën water uit hun bladeren.
Houtvaten (xyleemvaten) zijn nauwe buisjes die ontstaan uit langgerekte cellen met een door
houtstof versterkte celwand (T81E). De celinhoud is afgestorven en de tussenwanden zijn
verdwenen. Wat rest zijn holle buisjes met ringen of spiralen van houtstof, die voorkomen dat ze
inklappen bij watertransport.
Watermoleculen zijn polair; aan één kant een negatieve elektrische lading en aan de andere
kant een positieve, waardoor ze elkaar aantrekken: cohesie. Ook trekken ze aan de wanden
, van de houtvaten en andersom: adhesie. Dit helpt ze in de nauwe vaten omhoog. Een
‘waterdraad’ in een houtvat is door de cohesie tussen de watermoleculen erg sterk.
Door verdamping ‘zuigen’ bladeren water via de houtvaten op uit de wortels:
verdampingsstroom. Er stroomt meer water door een plant dan cellen gebruiken, waarmee
mineralen meekomen die cellen nodig hebben. Verdamping zorgt voor verkoeling van de
bladeren. De zwaartekracht, verdampingsstroom, worteldruk en cohesie- en adhesiekrachten
leveren samen de waterpotentiaal Ψ, ofwel waterdruk. Die van zuiver water is 0. Het wordt
lager door opgeloste stoffen, de verdamping door bladeren en door cohesie- en
adhesiekrachten. Het is dus gelijk of lager dan 0. Het verschil in Ψ tussen 2 plaatsen bepaald de
watertransportrichting stroomt van minder negatief naar meer negatief. De opgeloste zouten
in houtvaten zorgen voor meer negatief dan in de schorscellen en in de top van de plant is het
nog negatiever door de verdamping en daardoor de concentratie opgeloste stoffen die hoger is.
Water stroomt dus vanuit de schors van de wortels via de houtvaten naar de top.
Verdamping is vooral via openingen in bladeren en stengels (T91A). Zijn de huidmondjes
gesloten, dan is er geen verdamping. Staan ze open, dan neemt dit toe met de temperatuur en
windsterkte. Een hoge luchtvochtigheid remt de verdampingssnelheid.
21.3 Fotosynthese
Fotosynthese is het proces waarbij planten uit CO2 en H2O glucose maken met als afvalstof
zuurstof. De nettovergelijking is: 6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2. Lichtenergie (fotonen)
wordt omgezet in chemische energie (glucose). Planten zijn dus fotoautotroof. Net als
chemoautotrofe organismen nemen ze geen organische stoffen op voor hun energievoorziening.
Fotosynthese vindt plaats in de bladgroenkorrels/chloroplasten. Bij beweging van deze
chloroplasten spelen de motoreiwitten actine en myosine een rol. De actinefilamenten zijn
onderdeel van het celskelet. De myosinemoleculen kunnen de chemische energie uit ATP
omzetten in Ek, waardoor ze langs de actinefil. kunnen bewegen. Als de myosinemol. aan
organellen vastzitten, bewegen deze mee door het grondplasma: cytoplasmastroming.
Details van chloroplasten zie je in T79D. In het stroma ligt het chloroplast DNA en de
thylaköiden, die op stapeltjes liggen (grana).
In de membranen van de thylakoïden liggen twee
fotosystemen (I en II, T69B). Beide bevatten een combinatie
van verschillende fotopigmenten (T67i): het
antennecomplex. Het proces begint in II. Een
antennecomplex in II vangt energiepakketjes uit het zonlicht
op. Dat brengt in een centraal chlorofylmolecuul binnen het
antennecomplex (T69B) elektronen in aangeslagen toestand,
waardoor ze wegschieten uit het chlorofylmolecuul en in een
elektronenacceptor in het thylaköidmembraan komen. Ze
passeren elektronendragers die de elektronen beurtelings
ontvangen en afgeven: redoxsysteem. Ze komen terecht in I.
Ook hier krijgen ze een hoger niveau door fotonen. Via een
kort redoxsysteem komen ze bij de slotelektronenacceptor
NADP+ (T67L) in het stroma. H+-ionen in het stroma binden
aan de NADP+ met de energierijke elektronen. Er ontstaat
energierijk NADPH,H+. Doordat elektronen II verlaten ontstaat
een elektronentekort daar, wat opgevuld wordt met elektronen
uit H2O.
Enzymen in II splitsen H2O in O2, +waterstofionen (protonen)
en -elektronen: 2 H2O O2 + 4 H+ + 4 e-. De protonen (H+) blijven in het binnenste van de
thylakoïd, het lumen; O2 verlaat de bladgroenkorrel en de elektronen vullen de opengevallen
plaatsen op in het centrale deel van het chlorofylmolecuul van II.
De elektronen raken van II naar I hun verhoogde energie in stappen kwijt bij de overdracht van
de ene naar de andere elektronenacceptor. Een deel hiervan is indirect een energiebron voor
ATP (T69B1). Een van de stoffen van het redoxsysteem pompt namelijk actief protonen vanuit
het stroma het lumen in. De energie hiervoor leveren de langsstromende elektronen. Ook de
splitsing van H2O bij II vormt een bron van protonen in het lumen. Het concentratieverschil in
protonen tussen stroma en lumen vormt de directe energiebron voor de synthese van ATP. De
protonen stromen via het membraaneiwit ATP-synthase (T69B2) vanuit het lumen het stroma
in, dus tegengesteld aan de pomprichting van ‘de stof’. Dit levert ATP-synthetase energie op
ATP te maken uit ADP en Pi (T67L).
