Warum brauchen Pflanzen Mikronährstoffe?
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- Johann Kaufer
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Transkript
1 Warum brauchen Pflanzen Mikronährstoffe?
2 Mikronährstoffe besitzen bereits in kleinen Mengen (ppm) eine hohe physiologische Wirksamkeit. Bei höheren Gehalten (ppm!) wirken sie toxisch.
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4 Wirkung in Enzymen im Grundgerüst in der prostethischen Gruppe (aktives Zentrum) Aktivatoren/Inhibitoren der enzymatischen Prozesse Harmonisch abgestuftes Verhältnis der Mikronährstoffe zueinander (Wechselwirkungen) und zu den Makronährstoffen
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6 B Kein Bestandteil oder Cofaktoren von Enzymen, primäre kausale Wirkung? % in den Zellwänden (zellwandstabilisierende Polysaccharide, Ester mit Hydroxylgruppen von Zuckern, Phenolen) oder Polycarbonat-Borat-Ca-Komplexe: deshalb schwer beweglich. B- Störung der Entwicklung von Cambialzellen Gewebsveränderungen (beeinträchtigte Zellstreckung, mangelnde Differenzierung, Absterben meristematischer Gewebe) Blockierung der Zellwandsynthese? Verschiebung des Anteils Zellulose Glucane, Pectine.
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8 B+ Steigerung der Phosphataufnahme B- Nucleotid- P-Fraktionen beeinträchtigt Nucleinsäuresynthese! Proteinhaushalt (mehr AS) Rückwirkung auf Zellwandbildung und Integrität der Membranen (Funktionieren der H + -ATPasepumpe) weniger phosphorylierte Zucker
9 B+ Hemmung der Phosphoglucomutase mehr Zellulose, Stärke, weniger Zuckerstoffwechsel Regulation im Pentosephosphatzyklus B- Komplexbildungen reduziert Abzweigung des Shikimatweges mehr Phenole (Braunfärbungen, Lignifikation Erhöhung der Peroxidase- und Phenoloxidaseaktivitäten).
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11 Cl Kein Bestandteil von Stoffen, Wirkung nur in Ionenform Osmoregulans (Turgordruck, Stomatabewegung)
12 Cl Kein Bestandteil von Stoffen, Wirkung nur in Ionenform Osmoregulans (Turgordruck, Stomatabewegung) Plasmaquellung (Funktion des Plasmas) H + /Cl - Cotransport Plasma Vakuole (Ansäuerung) Membranpotential (Reizphysiologie, Stress)
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14 Cl Kein Bestandteil von Stoffen, Wirkung nur in Ionenform Osmoregulans (Turgordruck, Stomatabewegung) Plasmaquellung (Funktion des Plasmas) H + /Cl - Cotransport Plasma Vakuole (Ansäuerung) Membranpotential (Reizphysiologie, Stress) Photolyse des Wassers am PS II, Cofaktor des Mn- Enzyms (O 2 -Freisetzung)
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16 Cl Kein Bestandteil von Stoffen, Wirkung nur in Ionenform Osmoregulans (Turgordruck, Stomatabewegung) Plasmaquellung (Funktion des Plasmas) H + /Cl - Cotransport Plasma Vakuole (Ansäuerung) Membranpotential (Reizphysiologie, Stress) Photolyse des Wassers am PS II, Cofaktor des Mn- Enzyms (O 2 -Freisetzung) Cofaktor bei der Asparaginsynthese (Langstreckentransport von AS)
17 Fe Fe 2+ Fe Fe Fe 3+ Bildung von Komplexen über coordinative Bindungen, Redox-Reaktionen Fe 2+ Auslösen von Teilungsvorgängen in meristematischen Zellen Hämine (Fe(III)Prot), Katalasen, Peroxidasen (Entgiftung von H ), Cytochromoxidase (Endatmung (FeCuhältig) Bildung von H 2 O) Cytochrome (Elektronentransportketten! Redoxsysteme)
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19 Eisen-Schwefelproteine (Thiolgruppen, anorg. S) Flavoproteine H 2 O 2 (z. B. Polymerisation von Lignin, Suberin) Leghämoglobin N 2 -Bindung Ferredoxin (Speicher und Überträger von e -, zahlreiche Stoffwechselprozesse) z. B.: Nitratreduktion, Nitritreduktion Enzyme: Nitrogenase (N 2 -Bindung + Mo) Lipoxygenase (Lipidstoffwechsel), NADH- Cytochromoxidase, Fe-SOD (O 2- H 2 O 2 ) u. a.
20 Chlorophyllbildung! Fe-Mangel (Ringbildung unterbleibt, Chlorose) Biosynthese von Porphyrinen (vgl. auch Katalase, Peroxidase, Cytochrome u.a.)
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22 Chlorophyllbildung! Fe-Mangel (Ringbildung unterbleibt, Chlorose) Biosynthese von Porphyrinen (vgl. auch Katalase, Peroxidase, Cytochrome u.a.)
23 Chlorophyllbildung! Fe-Mangel (Ringbildung unterbleibt, Chlorose) Biosynthese von Porphyrinen (vgl. auch Katalase, Peroxidase, Cytochrome u.a.) Photosynthese Elektronentransportkette aus verschiedenen Häminen und Fe-S-Proteinen Aktivierung von Enzymen z. B. Arginase, Xanthinoxidase
24 Mn Mn 2+ Mn Mn Mn 3+ Integraler Bestandteil von Enzymen Photosynthese! Mn-haltiges Enzym, Elektronentransport, Pigment zu P680 O 2 -Freisetzung (Cl) MnSOD Schutz vor Sauerstoffradikalen (H 2 O 2 )
25 Cofaktor Nitratreduktion: Nitrit NH 3 (Mn- hohe Nitritgehalte) Energiestoffwechsel:
26 Cofaktor Nitratreduktion: Nitrit NH 3 (Mn- hohe Nitritgehalte) Energiestoffwechsel: Oxydationsreaktionen, Decarboxylierungen im Citratzyklus
27 Cofaktor Nitratreduktion: Nitrit NH 3 (Mn- hohe Nitritgehalte) Energiestoffwechsel: Oxydationsreaktionen, Decarboxylierungen im Citratzyklus Proteinsynthese DNA-abhängige Polymerase Reduktive Aminierung und Transaminierung, Verknüpfung von Peptidbindungen Abbau von Reserveeiweiß ( z. B. Peptidasen) Aromatenbildung und Ligninbiosynthese Wuchsstoffhaushalt (IAA-Oxidase bei Mn-Mangel erhöht, Abbau) Wachstumsstörungen (red. Zellstreckung)
28 Zn Zn Zn Zn 2+ Bestandteil von Enzymen Carboanhydrase, Anionenaustausch, C 4 -HCO 3 -für PEP-Carboxylase, (C 3?)
29 Zn Zn Zn Zn 2+ Bestandteil von Enzymen Carboanhydrase, Anionenaustausch, C 4 -HCO 3 -für PEP-Carboxylase, (C 3?) Alkoholdehydrogenase SOD (CuZn-Enzym) Entgiftung, bei Mangel Chlorophyllschädigung Asc-Peroxidase, GSH-Reduktase, Entgiftung DNA-RNA-Polymerasen, Proteinbiosynthese (bei Zn- Anreicherung von Nitrat und org. Säuren, Aminosäuren)
30 Cofaktor (Aktivator)
31 Cofaktor (Aktivator) Hexokinase (Glu + ATP Glu 6 P + ADP RUBISCO Stärkesynthese Aktivierung von Chromosomenabschnitten, Regulation SH-haltiger Enzyme, Stabilisierung von Ribosomen (Eiweißstoffwechsel) Zn- Synthese von IAA reduziert, Abbau gefördert Wachstumsstörungen
32 Mo Mo Mo VI Mo V Mo Metallkomponente wichtiger Enzyme Nitratreduktase (MoFe-Protein)
33 Mo Mo Mo VI Mo V Mo Metallkomponente wichtiger Enzyme Nitratreduktase (MoFe-Protein) Mn- Nitratanreicherung (Störung im AS-Stoffwechsel) Nitrogenase Schlüsselenzym bei N 2 -Fixierung Hydrogenase N 2 -Bindung H 2 2 H + + 2e -
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35 Cu Cu Cu 2+ Cu + Cu Cu-Protein Plastocyanin im PS I Cu-Enzyme in Redoxsystemen, Cu-haltige Peroxidasen (z.b. Thyrosinase), Laccase, Ligninstoffwechsel
36 Cu Cu Cu 2+ Cu + Cu Cu-Protein Plastocyanin im PS I Cu-Enzyme in Redoxsystemen, Cu-haltige Peroxidasen (z.b. Thyrosinase), Laccase, Ligninstoffwechsel Cu- geringe Lignifizierung Abbau von Polyaminen Ascorbinsäureoxidation Mitochondrien: Fe und Cu-haltige Cytochromoxidase (e - Transport, Endatmung!) Cu-Zn-SOD Entgiftung von O 2-, Cu- Chl-Zerstörung Aminosäurestoffwechsel NO 2 NH 3, Einbau von NH 3 in Carbonsäuren
37 Elemente für spezielle Stoffwechselprozesse Se Glutathionperoxidase (in Pflanzen?) Radikalentgiftung Na Halophyten, C4 und CAM-Pflanzen: Beteiligung am Transport von Metaboliten zwischen Mesophyll- und Bündelscheidenchloroplasten Co Dipeptidasen, B 12 : N 2 -Bindung (Beteiligung) Einfluss auf Methioninsynthase u.a. Ni Bestandteil der Urease (Abbau eiweißreicher Reservestoffe, z. B. Leguminosen)
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