Grundlagen der Pflanzenbiologie und Biochemie

Pflanzenbiologie und biochemische Grundlagen

Pflanzen: Sie sind vielzellig (plurizellulär), bestehen aus organischen Stoffen und betreiben autotrophe Photosynthese. Sie verfügen über Leitgefäße für den Stofftransport.

Bryophyta (Moose)

Moose leben in der Nähe von Wasser (H₂O), da sie dieses zur Fortpflanzung benötigen. Sie besitzen keine Leitbündel oder Gefäße und sind kleinwüchsig. Sie pflanzen sich in einem zweiphasigen Zyklus fort, sowohl geschlechtlich als auch ungeschlechtlich.

Pteridophyta (Farne)

Farne besitzen Leitgefäße und gehören zu den Kormophyten (Pflanzen mit echtem Gewebe).

Spermatophyten (Samenpflanzen)

Diese weisen die oben genannten Merkmale auf, werden hier jedoch im Kontext ohne Früchte und Samen beschrieben.

Bioelemente und die Bedeutung des Wassers

Bioelemente: Dies sind chemische Elemente, die Lebewesen (wie den Menschen) aufbauen. Man unterscheidet zwischen Primärelementen (C, O, N oder H) und Sekundärelementen (wie Na und K).

Eigenschaften des Wassers

Wasser weist eine hohe Wärmekapazität und eine hohe Oberflächenspannung auf. Es erfüllt strukturelle sowie mechanische Funktionen und dient als hervorragendes Lösungsmittel für polare Substanzen. Zudem kann es als Kühlmittel wirken.

Salzmineralien

Mineralsalze liegen entweder ausgefällt, gelöst oder an organische Moleküle gebunden vor. In gelöster Form regulieren sie den pH-Wert und osmotische Prozesse.

Kohlenhydrate und ihre Funktionen

Kohlenhydrate: Dies sind Verbindungen aus Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H) und Sauerstoff (O). Sie haben eine energetische Funktion und/oder sind struktureller Natur.

Monosaccharide

Diese bestehen aus Ketten von 3 bis 7 Kohlenstoffatomen. Sie besitzen eine Polyalkohol-Funktion sowie eine Aldehyd- oder Keton-Gruppe, je nachdem, ob das C-Atom in der Mitte oder am Ende der Kette steht. Sie sind wasserlöslich und schmecken süß.

Disaccharide und Polysaccharide

Disaccharide: Makromoleküle, die in Wasser unlöslich sein können. Bei Homopolysacchariden wiederholt sich das Monomer. Je nach Bindungsform (Alpha- oder Beta-Konfiguration) dienen sie als Speicher oder als Strukturelemente.

• Stärke: Eine Verbindung aus Glukose, die Pflanzen als Reserve dient.
• Galactose: Bestandteil des Disaccharids Laktose sowie von Glykoproteinen.
• Zellulose: Bestandteil der pflanzlichen Zellwände; sie besteht aus linearen Glukoseketten mit Beta-Bindungen.

Lipide: Fette und Fettsäuren

Fette (Lipide): Diese sind nicht wasserlöslich (apolar). Ihre Bindungen sind hydrophob und wasserundurchlässig. Sie dienen als Reserve und bestehen aus C, H und O. Man unterteilt sie in saponifizierbare (verseifbare) Lipide, wenn sie Fettsäuren enthalten, und nicht-saponifizierbare Lipide, wenn dies nicht der Fall ist.

Fettsäuren

Dabei handelt es sich um langkettige, unverzweigte Moleküle mit einer geraden Anzahl an Kohlenstoffatomen. Man unterscheidet gesättigte und ungesättigte Fettsäuren (mit Doppelbindungen). Einige besitzen Zonen mit Affinität zu Wasser.

Hydrolyse: Ein chemischer Prozess, bei dem Bindungen aufgebrochen werden.

Saponifizierbare Lipide

Diese enthalten Fettsäuren und können einfach (Wachse und Acylglycerine) oder komplex (Phospholipide) aufgebaut sein. Sie besitzen einen hohen Schmelzpunkt, sind apolar und wirken als wasserabweisende Schichten auf Oberflächen.

• Monoglyceride: Ester aus einem Alkohol mit drei OH-Gruppen und einer Fettsäure.
• Triglyceride: Sie dienen der thermischen Isolierung und fungieren als mechanische Polster.