Samenvatting biologie thema 4 (klas 5) (Isis)

Thema 4 planten Isis

Bij geslachtelijke voortplanting versmelten de kernen van twee geslachtcellen (gameten). Er ontstaat een bevruchte eicel (zygote). Bij de vorming van geslachtcellen vindt meiose plaats.

Bij gesl voortplanting van zaadplanten spelen bloemen een belangrijke rol. Er zijn bloemen met één stamper en bloemen met tientallen stampers.

De meeldraden en stamper(s) zijn de voortplantingsorganen. In de helmknoppen van de meeldraden vindt meiose plaats. De haploïde cellen die hierbij ontstaan, ontwikkelen zich uit tot stuifmeelkorrels (pollenkorrels). In het vruchtbeginsel van een stamper bevinden zich een of meerdere zaadbeginsels; uit elk ontstaat één eicel na meiose.
De wind neemt stuifmeelkorrels van de meeldraden mee, die op stempels van dezelfde plantensoort terecht moet komen (bestuiving). Bij zelfbestuiving komt dit op de eigen plant terecht en bij kruisbestuiving komt het op een andere plant van dezelfde soort terecht.
Na bestuiving groeit er uit de stuifmeelkorrel een stuifmeelbuis door de stijl naar het zaadbeginsel (in het vruchtbeginsel). Bij bevruchting versmelt de kern van de stuifmeelkorrel met de kern van de eicel. De zygote ontwikkelt zich tot embryo (kiem), waaruit weer een nieuwe plant ontstaat. Als een zaadbeginsel een zygote bevat, ontwikkelt deze zich tot zaad, en tijdens deze ontwikkeling zal het vruchtbeginsel zich ontwikkelen tot vrucht.

Het embryo ontwikkelt zich tot een kiemplant. Reservevoedsel (zetmeel en eiwitten) uit de zaadlobben wordt verbruikt. Zetmeel (amylum) wordt afgebroken tot glucose. De glucose wordt verbruikt bij dissimilatie in het kiemplantje. Een ander deel wordt gebruikt bij de vorming van cytoplasma.
Als het stengeltje en de zaadlobben boven de grond uitkomen, wordt er bladgroen (chlorofyl) gevormd. In deze delen kan dan fotosynthese plaatsvinden, zodat het plantje niet meer afhankelijk is van het reservevoedsel.
Als het reservevoedsel op is verschrompellen de zaadlobben en vallen ze af. Planten die zaden hebben met twee zaadlobben behoren tot de klasse tweezaadlobbigen (dicotylen). Anderen, die slechts één zdlob hebben, behoren tot de eenzaadlobbigen (monocotylen); bij deze planten is reservevoedsel opgeslagen in het endosperm (kiemwit) van de zaden.

Levensomstandigheden: er moet voldoende water zijn en mineralen (voedingszouten). Ookk is zuurstof, koolstofdioxide en licht nodig en een geschikte temperatuur.
Bij de ontwikkeling van een plant vinden er veranderingen plaats in de cellen (gaan specialiseren), in de organen (veranderen of nieuwe ontstaan). Groei vindt plaats door mitose, celdeling en plasmagroei. Bij planten vinden delingen alleen plaats in meristemen (deelweefsels), die zich in de toppen van wortels/stengels, in knoppen, jonge bladeren en in het cambium bevinden.
De toppen van stengels en wortels zijn groeipunten.
Na mitose, celdeling en plasmagroei blijft één van de dochtercellen in het meristeem liggen. Deze blijft deelvaardig en zal naar verloop van tijd opnieuw delen. De andere dochtercel komt buiten het meristeem terecht, die komt steeds verder van het groeipunt af te liggen, doordat er steeds meer cellen tussen komen. Een cel die buiten het groeipunt terechtkomt, ondergaat celstrekking. De cel groeit langwerpig uit, doordat er veel water wordt opgenomen in de vacuolen.
Er komt één grote centrale vacuole en er komt wandstandig cytoplasma (=tegen de celwand).

De cellen en celwanden kunnen hierdoor in vorm gaan verschillen (celdiferentiatie). De meeste cellen ondergaan ook celspecialisatie. Aan het uiteinde van een worteltop zit het wortelmusje (dode, verslijmde cellen, bescherming).

Behalve in lengte kunnen planten ook in dikte groeien, dit wordt mogelijk gemaakt door een ringvormig meristeem dat cambium heet. Bij de meeste kruidachtige planten sterven stengels ieder jaar af, en dus is de diktegroei daar beperkt.
Houtachtige planten (boom, struik) hebben stengels die meerdere jaren blijven staan. In het cambium vinden mitose, celdeling en plasmagroei plaats. Na elke deling blijft één van de twee dochtercellen liggen, de andere komt er buiten te liggen. Naar binnen toe worden steedscellen bijgevormd die zich ontwikkelen tot houtcellen en naar buiten toe steeds cellen die zich ontwikkelen tot bastcellen. De houtcellen kunnen houtvatenworden, de bastcellen bastvaten.
Uit het cambium ontstaan elk jaar een laaghout en een dun laagje bast. Elke nieuwe laag ligt tussen het cambium en de aanwezige lagen in.
Voorjaarshout: In het voorjaar vervoert de stam van een boom veel water met opgeloste stoffen uit de knoppen. Er ontstaan wijde houtvaten met dunne wanden, zodat veel water kan worden vervoerd.
Zomerhout: Er ontstaan steeds nauwere houtvaten met dikkere wanden. Het voorjaarshout is lichter van kleur en anders van structuur.
In de herfst en winter vinden er geen delingen plaats in het cambium. Het zomerhout + voorjaarshout is dus een jaargrens, jaarring. Doordat uit het cambium naar binnen toe steeds meer houtcellen ontstaan, wordt het mergparenchym in het midden van de stam samengedrukt. Ook de houtvaten in de oudere jaarringen (kernhout) worden samengedrukt, waardoor bij oude bomen de eerste jaren moeilijk te tellen zijn. Er wordt hierdoor alleen bij sprinthout water met opgeloste stoffen vervoerd, de jongste jaarringen.
Op bepaalde plaatsen ontstaan uit het cambium parenchymcellen, hierdoor ontstaan mergstralen uit het hout; die zorgen voor transport van stoffen van de buitenkant naar het midden van de stam en omgekeerd (radiaal transport).
Om de diktegroei bij te houden, vindt er deling plaats in de mergstralen van de bast. In de bast ontstaan daardoor breed uitwaaierende mergstralen. Door het dikker worden van de stam scheuren bast en schors in; in de scheuren wordt kurk gevormd. Kurk wordt gemaakt door het kurkcambium.

Groeistoffen zijn plantenhormonen die de groei regelen.
Bioloog Went (1926) toonde aan dat in de uiterste top van de stengel een stof (auxine) wordt geproduceerd die de rekbaarheid van celwanden groter maakt,wat de lengtegroei door celstrekking bevorderd. Deze groep plantenhormonen noemen we auxinen.
Licht heeft invloed op de concentratieverdeling van auxine; de concentratie is lager aan de belichte zijde van een stengeltop dan aan de schaduwkant. Het gevolg: de stengeltop groeit in de richting van het licht (doordat de schaduwkant langer wordt gaat de bloem dus hangen naar de lichtzijde). Dit is fototropie. We spreken hierbij van positieve fototropie omdat de stengel naar het licht toe groeit. Ook de zwaartekracht speelt een rol, dit heet geotropie. Een stengeltop groeit tegen de zwaartekracht in, negatief dus. Een worteltop is positief geotroop. Een worteltop reageert anders op auxinen dan stengeltoppen. De optimale auxineconcentratie is in een wortel veel lager dan in de toppen.
In het donker ontstaan onvolledig ontwikkelde planten met langge, slappe, bleekgele stengels en kleine bladeren. We noemen deze planten geëtioleerd. Dit principe wordt gebruikt bij het kweken van planten, zoals witlof; in het donker worden de knoppen langer en ontwikkelen ze weinig steunweefsel.

Er vindt bij planten koolsof assimulatie (fotosynthese) en dissimilatie plaats. Ook zijn ze autotroof; ze nemen alleen anorganische stoffen op. De glucose die ontstaat bij fotosynthese wordt voor een deel gebruikt voor opbouw en herstel van de plant en het vormen van reservestoffen. Ook wordt het verbruikt bij dissimilatie. De zuurstof wordt voor het grootste deel afgegeven, maar wordt ook gebruikt bij aërobe dissimilatie (verbranding), waar weer CO2 uit ontstaat die ze gebruiken.

Fotosynthese vindt vooral plaats in het palissadeparenchym (cellen) van bladeren. Deze bevatten veel bladgroenkorrels. Verbranding vindt plaats in alle plantencellen, zowel in het licht als in het donker. Bij bladeren vinden opname en afgifte van CO2 en O2 plaats door diffusie via huidmondjes en luchtholtes. Via de intercellulaire ruimten diffunderen de gassen van buiten naar alle cellen en andersom. 's Nachts zijn de huidmondjes gesloten. Bij jonge stengels/wortels vindt gaswisseling plaats door de opperhuid; in de opperhuid van kruidachtige stengels kunnen huidmondjes voorkomen.

Bij veel houtige stengels bevinden zich kurkporiën (lenticellen)in de schors; niet-verkurkte delen met parenchym in de kurklaag van de schors. Deze staan in verbinding met de mergstralen. Er vindt daar via diffusie van gassen plaats naar/van centraal gelegen delen.

De intensiteit van fotosynthese is de snelheid waarmee glucose wordt gevormd en zuurstof vrijkomt. Deze is afhankelijk van de hoeveelheid en de kleur van het licht, de beschikbare CO2 en water, de temperatuur en de hoeveelheid chlorofyl (bladgroen). De beperkende factor is de factor die het laagst ligt ivm de anderen.
Ook de aërobe dissimilatie (verbranding) wordt beïnvloed door het milieu, zoals temperatuur en hoeveelheid O2. Men vergelijkt de hoeveelheid O2 die in het licht wordt opgenomen/afgegeven met de hoeveelheid O2 in het donker. Ook kunnen ze dit doen met CO2.

Het transport in zaadplanten gebeurt vooral via houtvaten en bastvaten. Houtvaten ontstaan uit boven elkaar gelegen houtcellen. De houtcellen zetten tegen de verticale primaire celwanden dikke secundaire celwanden af van cellulose en houtstof (lignine). De dwarsdoorsnede tussen de op elkaar liggende cellen (en tot slotte ook de cellen zelf) verdwijnen.
Bij groeiende planten worden ringvormige/spiraalvormige secundaire celwanden afgezet. Bij later gevormde houtvaten zijn de sec celwanden netvormig of is vrijwel de hele primaire celwand bedekt. Hier komen stippels voor (openingen). Hier wordt geen secundaire celwand afgezet, waardoor zijwaarts transport mogelijk blijft.
Via houtvaten worden vooral water en zouten van de wortels, via de stengels naar de bladeren vervoerd (anorganische sapstroom).
Bij bastvaten verdwijnen de dwarswanden tussen de cellen niet, maar komen er openeningen in. De cellen verdwijnen niet, wel de celkernen. De bastvatcellen leven dus erg kort, dode bastvaten worden dichtgedrukt. Bastvaten vervoeren water en assimulatieproducten van de bladeren naar alle delen van de plant (organische sapstroom).

Houtvaten en bastvaten liggen in de centrale cilinder. De buitenste laag cellen hiervan heet de endodermis. Het vervoer van water en zouten naar de endodermis gaat via de celwanden. In celwanden bevindt zich een netwerk van kleine poriën die met elkaar verbonden zijn. Door capillaire werking stroomt er water met opgeloste stoffen vanuit de bodem de wortels in. Difussie speelt dus ook een rol.
De celwanden om de endodermiscellen die niet evenwijdig met de omtrek van de wortel lopen, bevatten kurkbandjes (bandjes van Caspary). Ze zijn ondoorlatend voor water en zouten en vormen een scheiding tussen de schors en de centrale cilinder.
De endodermiscellen zorgen voor een actief transport vvan zouten naar de centrale cilinder, waardoor de osmotische waarde in de centrale cilinder groter dan die in de schors is. Door osmose gaat er water naar de centrale cilinder. De endodermiscellen fungeren hierbij als semipermeabel membraan. De bandjes van Caspary verhinderen dat water met opgeloste zouten via de celwanden weer terugstroomt naar de schors. Het water met de zouten stijgt daardoor in de houtvaten, wat we worteldruk noemen.
Het transport in houtvaten is het gevolg van verdamping van water uit de bladeren en van capillaire werking.
Door de capillaire werking van de houtvaten wordt het water als een soort 'draad' omhooggetrokken. Het is mogelijk doordat de houtvaten nauw zijn. De cohesiekrachten waardoor de moleculen bij elkaar blijven en de adhesiekrachten waarmee de watermoleculen aa de houtvatwand worden vastgehouden, zijn samen groter dan de zwaartekracht.

Door verdamping uit de bladeren (= omdat lucht in de luchtholtes/intercellulaire verzadigd is met waterdamp) is er een waterstroom van de wortels tot in de bladeren. Het is een passief proces; het kost de plant geen energie. De bijdrage van de worteldruk aan de opwaartse saptstroom is minimaal bij de meeste, bij sommige speelt het in het voorjaar een rol: bij de berk bijv. is de worteldruk in het voorjaar voldoende om water en sacharose omhoog te persen naar de knoppen, de verdamping is dan nog gering in de bladeren.
Ook bij hoge luchtvochtigheid is de verdamping uit de bladeren heel klein. Als gevolg van de worteldruk kunnen bij sommige planten druppels aan de bladeren hangen, sommige hebben er zelfs orgaantjes voor, waterporiën, die het naar buiten persen.

Met een watercultuur kan worden onderzocht welke stof een plant nodig heeft, zoals spoorelementen (chloor, koper, mangaan, zink). Hier hebben ze maar weinig van nodig.
Spoorelementen zijn vooral nodig om enzymen goed te laten werken.
Als soorten planten in een watercultuur met een volledige voedingsoplossing (alle nodige elementen) terechtkomen, nemen ze ionen selectief op (verschillende hoeveelheden per soort).
Overdag wordt er meer glucose gevormd dan er bij dissimilatie wordt verbruikt. Het overschot wordt gebruikt voor opbouw en herstel van de plant en voor de vorming van reservestoffen. Glucose wordt omgezet in andere koolhydraten, in vetten en eiwitten. Een groot deel wordt omgezet in zetmeel en tijdelijk opgeslagen in cellen van het palissadeparenchym en sponsparenchym. Door zetmeel wordt voorkomen dat de osmotische waarde van de bladcellen teveel zou stijgen.
Vooral 's nachts wordt het zetmeel omgezet in sacharose (suiker) en via bastvaten afgevoerd naar andere delen van de plant. Sacherose kan weer terug worden omgezet in glucose voor dissimilatie.
Grote hoeveelheden reservestoffen worden opgeslagen in de celen van zaden en in de cellen van verdikte delen (aardappel bijv). Het kan ook weer worden terugvervoerd, wat dmv houtvaten plaatsvindt. Zetmeel is opgeslagen in amyloplasten (zetmeelkorrels). Glucose, fructose en sacharose bevinden zich in het vacuolevocht.
Glucose en fructose worden vooral opgeslagen in vruchten; sacharose in stengels en wortels.
Vetten zijn opgslagen als druppels in het cytoplasma, zoals in de zaden van zonnebloemen.
Eiwitten bevinden zich in het vacuolevocht of als aleuronkorrels in het cytoplasma.
Weefsels in planten zijn stevig door turgor. Zowel bij houtachtige als bij kruidachtige planten kunnen ook speciale steunweefsels voor stevigheid zorgen. Die bestaan uit vezels (sklerenchymvezels). Deze zijn ontstaan uit langgerekte sklerenchymcellen. Tegen de primaire celwand is een dikke secundaire celwand afgezet die naast cellulose veel houtstof bevat. Daarna sterven de cellen binnen de wand af.
Vezels liggen in bundels, bijv aan de buitenkant van een stengel. Ook een vaatbundelschede bestaat uit vezels.

Als een plant veel water verdampt, loopt het gevaar uit te drogen. Meeste planten hebben eigenschappen dat tegen te gaan; de opperhuid van bladerren is bedekt met een waslaagje, de cuticula. Ook kruidachtige stengels hebben dit. De huidmondjes van planten worden meestal 's nachts gesloten (geen fotosynthese). Het openen en sluiten gebeurt door vormverandering van de sluitcellen. Als de turgor van de sluitcellen afneemt, sluit het huidmondje doordat de opening tussen de sluitcellen kleiner wordt. De turgor is afhankelijk van de osmotische waarde van het vacuolevocht. De turgorveranderingen vinden niet alleen plaats door verdamping, maar ook onder invloed van licht en verandering in het CO2-gehalte van de sluitcellen. Voor dit allemaal is ATP nodig, wat verkregen wordt door dissimilatie van glucose.
Bij veel planten liggen de huidmondjes voornamelijk aan de onderzijde van de bladeren, zodat de wind de verdamping minder goed kan afvoeren. Planten in een droge omgeving hebben bladeren met een klein oppervlak, een dikke cuticula, weinig (diep verzonken) huidmondjes en soms stekels op de bladeren (bescherming tegen dieren). 


Dubbele bevruchting bij zaadplanten
Bevruchting: kern van stuifmeelkorrel versmelt met de eicelkern. Bij zaadplanten vindt er nog een andere versmelting plaats.
Stuifmeelkorrels ontstaan in de helmknoppen van de meeldraden, meestal op 4 plekken ontwikkelen zich een aantal stuifmeelkorrelmoedercellen (2n) Door meiose en celdeling ontstaan uit elke stuifmeelmc 4 haploïde cellen die zich ontwikkelen tot stuifmeelkorrels.
Tijdens de vorming van stuifmeelkorrels ontstaan er helmhokjes in de helmknop. Deze springen open en komen de stuifmelkorrels vrij.
In elk zaadbeginsel wordt een eicel met kern gevormd. In elk zaadbeginsel ontwikkelt zich een embryozakmoedercel. Door meiose en celdeling ontstaan uit de embryozakmc 4 haploïde cellen. Hiervan gaan er drie te gronde, de vierde cel krijgt al het cytoplasma en heet embryozak. Vervolgens vindt er drie keer mitose plaats. Er ontstaan hierdoor 8 hapoïde kernen. Eén van deze kernen is de eicelkern, twee andere kernen (de poolkernen) versmelten tot een diploïde kern (de secundaire embryozakken).
Ook in een stuifmeelkorrel ontstaan meerdere kernen. Voor de bestuiving deelt de kern van een stuifmeelkorrel zich; er vormt een kleine cel met een kern: de voortplantingskern (generatieve kern). De andere kern heet groeikern (vegetatieve kern).
Tijdens de groei van de stuifmeelbuis deelt de geslachtscel zich nog één keer (= 2x voortplantingskern). Als de stuifmeelbuis een zaadbeginsel heeft bereikt, groeit de buis naar de embryozak, de groeikern sterft af. De top van de stuifmeelbuis barst open en de beide voortplantingskernen komen in de embryozak. Een van de kernen versmelt met de eicelkern (=zygote) De andere versmelt met de secundaire embryozakkern; er ontstaat een kern die triploïd (3n) is. Er treedt een dubbele bevruchting op. De triploïde kern ontwikkelt zich tot een endosperm (kiemwit); deze bevat reservevoedsel voor het embryo en kiemplantje. Bij tweezaadlobbigen verdwijnt het kiemwit spoedig. Het reservevoedsel wordt vooral in de zaadlobben opgeslagen (bss 2).

Het tropisch regenwoud
De eerste planten die ontstaan zijn pioniers (kunnen door zon + water erg groot worden). De groeisnelheid is erg hoog bij de pioniers. Ze kunnen erg goed tegen temp- en vochtigheidverschil, wat in een regenwoud veel verschilt. Na de pioniers nemen grotere boomsoorten het over, het secundaire bos. Het is soortenarm en snelgroeiend. Daarna komt het oude secundaire bos. Ten slotte ontstaat het primaire bos (na enige eeuwen). Het bestaat uit verschillende lagen en veel verschillende boomsoorten. De ontwikkeling van pioniers naar primair bos heet successie.
De bodemlaag van veel tropische wouden is maar een meter dik en de vruchtbare aarde maar enkele centimeters, erosie en uitputting van de bodem kunnen leiden tot een kale vlakte. Dit heeft duizende jaren nodig om weer begroeid te raken.
Groeifactoren: Voedingsstoffen en licht kunnen de groei beperken.
Snel groeien is een overlevingsstrategie voor de planten, om zo zoveel mogelijk licht op te vangen. De bomen zijn verbonden met schimmeldraden die organische stoffen snel omzetten en doorgeven aan de wortels. Je kunt zeggen dat de plaats van verbruik (schimmel gebruikt afgevallen blad) ook de plek van productie (boom heeft blad geproduceerd) is.
Sommige planten leven op takken en stammen van bomen: de epifyten. Soms ook op bladeren door luchtvochtigheid: epifyllen. Ze ontnemen hun gastheer van licht, maar dat kan de boom vaak wel hebben. Zaden ontkiemen gewoon op de takken van bomen en de wortels groeien heel snel. Als de wortels eenmaal de grond bereiken, gaat de groei nog sneller. De luchtwortels van wurgvijgen groeien om de stam van de gastheer waardoor deze niet meer in breedte kan groeien en zal sterven. Klimplanten doen het andersom, die beginnen beneden en groeien omhoog. In tegenstelling tot bomen hebben ze weinig steunweefsel nodig en groeien hierdoor erg snel. Klim- en wurgplanten horen bij de hemi-epifyten.