Donnerstag, 8. Mai 2008

4. Elaborate

Geöffnete, zur Klappfalle ausgebildete Blattspreite der Venusfliegenfalle. Im Detail: Vergrösserung zweier Fühlborsten hinter einer dickeren Sperrborste

4. Elaborate

Der Fangmechanismus Mit Hilfe des Bio Skrips und dem Internet, haben wir die Antwort auf die Frage des Fangmechanismus herausgefunden. Es hat sich herausgestellt, dass unsere Vermutungen über den Ablauf des Mechanismus der Wirklichkeit sehr nahekommen. Auf den Blättern der Venusfliegenfalle befinden sich tatsächlich Borstenhaare. Diese Borstenhaare sind sehr berührungsempfindlich und lösen die Reiz-Reaktionskette des Fangmechanismus aus. Die Borstenhaare, auch "Sinnesborsten" genannt, reagieren erst bei einer zweimaligen Reizung desselben Tasthaares oder nach Berührung zwei verschiedener Borsten. Sobald die Reizung ausgelöst ist, steigt das Ruhepotenzial von-150 mV auf ein Aktionspotenzial von etwa o mV, welches sich mit einer Geschwindigkeit von 1-3m/s über die Blattfläche fortpflanzt.( Es ist noch nicht bekannt, durch welche Ionenflüsse ein Aktionspotenzial herforgerufen wird. Man vermutet eine rasche Ca(2+)-Ionenverschiebung von der Zellwand in das Cytoplasma der Zelle.) Das Aktionspotenzial löst in einem zeitlichen Abstand von <20s den Verschluss der Klappe aus. Das Einklappen der Blätterhälften wird durch den Turgordruck (Turgor= der osmotisch bedingte Spannungszustand der Zelle bzw. der Druck des flüssigen Zellinhaltes auf die Zellwad) der Zellen auf der Oberseite der Mittelrippe bewirkt.Nach etwa 30 min hat sich der Turgordruck der Zelle durch Wasseraufnahme wieder aufgebaut und die Blätter öffnen sich wieder.

3. Explain

Wie "sieht" die Pflanze, dass Nahrung da ist?
Der Fangmechanismus

Die verschiedenen Statusarten der Pflanze
http://alt.fleischfressendepflanzen.de/gattungen/dionaea/dionaea.html

YouTube (Fütterung durch Mensch)
Venusfliegenfalle-->Plant eating insect

YouTube (die Falle schnappt zu!!)
Carnivorous Plant Dionaea Muscipula eating a bee insect

YouTube (Pflanze frisst Raupe)
Dionaea muscipula vs Caterpillar

Ausführliche Arbeit über die Venusfliegenfalle
http://bionik.fbsm.hs-bremen.de/downloads/referate/1semWS0405/Dionaea_Muscipula.pdf

Mittwoch, 7. Mai 2008

4. Elaborate

Wie kann die Venusfliegenfalle als Fleischfresser ihre Nahrung verarbeiten?

Verknüpfungen von 2. Explore und 3. Explain:

Wenn... die Venusfliegenfalle ihre Nahrung aus erbeuteten Insekten nimmt.
und... diese in pflanzeneigene Nährstoffe umwandelt,
dann... braucht die Pflanze ein Verdauungssystem.

Die Pflanze besitzt ein Verdauungssystem. Es besteht aus Säuren und Enzymen. Diese werden von der Innenseite der Blattlappen produziert. Die Beute wird mit bakterieller Unterstützung verdaut. Die Nährstoffe werden mittels Drüsen aufgenommen.


Wenn... die Pflanze ein Verdauungssystem besitzt.
und... damit ihre Nahrung zersetzt,
dann... muss die Venusfliegenfalle Verdauungsenzyme bereitstellen;
und dann... muss sie diese Enzyme in ins Opfer einspritzen oder es darin eintauchen.


Das Verdauungssekret enthält Eiweiss abbauende Enzyme, die Proteasen.
Der Verdauungsvorgang dauert, je nach Grösse des Insekts, ca. 10 Tage.
Anhand des vorhandenen Eiweisses des Opfers erkennt die Pflanze, ob der Beutezug erfolgreich war. Kleinere Insekten können sich aus den Fängen der Pflanze wieder befreien. So werden nur genügend nahrhafte Opfer verdaut.
Entscheidet sich die Pflanze für das Insekt, wird die Falle vollständig geschlossen und zusammengepresst. Manchmal sind die Umrisse der Beute zu erkennen. Die Verdauungssäfte umschliessen die Nahrung. Die Beute kann noch mehrere Tage überleben, wenn es weder erstickt noch erdrückt wird.

Wenn... eine fleischfressende Pflanze die Insekten verdaut.
und... nicht alles von der Beute verwerten kann (z. B. Beine, Chitinrumpf).
dann... müsste die Pflanze die Reste ausscheiden oder in sich einschliessen.


Nach der Verdauung öffnet sich das Blatt mit unverdauten Überresten wieder.
Die unverdaubaren Reste wie Chitinpanzer und Beine werden durch Regen und Wind ausgewaschen.

Wenn... Insekten ihr Energiespender darstellen.
und... sie dadurch auf die Fotosynthese verzichten kann,
dann... kann die Pflanze auf nährstoffarmen Boden gedeihen;
und dann... braucht eine Jungpflanze einen grossen Energievorrat bis zur Entwicklung der Falle;
und dann... bräuchte die Pflanze kein grünens Chlorophyll und keine Blätter;
oder dann... kombiniert sie die Energiegewinnungsmethoden.

Die Pflanze kann autotroph leben. Sie braucht viel Sonne um sich zu entwickeln.
Wenn die Pflanze keine Beute fängt, bleiben die Fangblätter klein.
Die Nährstoffversorgung der Wurzeln ist nahezu bedeutungslos.
Die Venusfliegenfalle wächst an nährstoffarmen, sandigen Böden.
Der Boden darf nicht gedüngt werden.

3. Explain

Wie kann die Venusfliegenfalle als Fleischfresser ihre Nahrung verarbeiten?

http://www.zimmerpflanzenlexikon.info/lexikon.php?id=284

Verdauung:
Ist die Falle vollständig geschlossen und zusammengepresst, werden Säuren und Enzyme von den Verdauungsdrüsen auf der Innenseite der Blattlappen produziert und das Insekt mit bakterieller Unterstützung verdaut. Die einzigen Überbleibsel dieses Prozesses sind Reste des Chitinpanzers und der Flügel. Eine Falle ist für zwei bis drei Mahlzeiten ausgelegt. Danach stirbt sie ab.

http://www.fleischfressendepflanzen.de/db/species.ffp?id=642

Verdauung:
Ist eine Beute gefangen, sprechen Eiweissrezeptoren (über chem. Reizung --> Chemonastie) an, die die Produktion der Verdauungssekrete (Eiweiss abbauende Enzyme --> Proteasen) auslösen.

http://www.insektivoren.com/dionaea.html

Verdauungsaktivierung:
Anhand des vorhandenen Eiweisses des Opfers erkennt die Pflanze, ob der Beutezug erfolgreich war. Ist ein Tier gefangen schliesst sich die Falle mit der Zeit vollkommen, dann legt sich das Blatt ganz eng um das Insekt. Nicht selten kann man von aussen die Form des Insektes an dem Blättern abgedrückt sehen (siehe auch Bild o.l.). Die Beute erstickt. Die Zähne greifen dann oft nicht mehr ineinander, sondern stehen sternförmig nach aussen. Die Verdauungsdrüsen umschliessen das Tier vollkommen. Die Verdauung beginnt und ist nach ca. 10 Tagen abgeschlossen. Die Pflanze öffnet sich dann wieder. Zurück bleibt der Chitinpanzer (Bild r.) des Insekts, der durch Wind und Regen ausgewaschen wird. Bis zu drei Mal kann ein Blatt Beute fangen und verdauen, dann stirbt es ab. Einmal konnte ich beobachten, wie die Pflanze eine Spinne aufgrund der langen Beine nur die Hälfte erwischt hat. Das Tier hat nach drei oder 4 Tagen immer noch gelebt. Dann habe ich die Falle geöffnet. Heraus kam eine angedaute Spinne, deren Panzer schon ganz farblos war. Die gefangenen Beine waren bereits abgelöst. Das Tier bewegte sich aber noch auf den verbleibenden 3-4 Beinen fort, bis ich ihm den Gnadentod gewährte. Findet die Pflanze kein Eiweiss nach dem Schliessen der Falle vor, öffnet sie sich in den nächsten zwei Tagen wieder. Allerdings ist die Lebensdauer begrenzt. Nach max. 10 Fangversuchen stirbt das Blatt ab.


http://de.wikipedia.org/wiki/Venusfliegenfalle:

Wurzelbedeutung:
Das Wurzelsystem dient hauptsächlich der Verankerung der Pflanze im Untergrund und zur Wasseraufnahme; für die Nährstoffversorgung sind die Wurzeln nahezu bedeutungslos.
Die Venusfliegenfalle wächst an dauerfeuchten, sonnigen und offenen Standorten auf nährstoffarmem, sandigem Boden.

Verdauungsflüssigkeit:
....Wenn jedoch verwertbare Beute gefangen wurde, wird der Verschluss in der Folgezeit durch Wachstum noch verstärkt, um so die Falle vollständig zu versiegeln und ein Auslaufen von Flüssigkeit während der nun folgenden Verdauung zu verhindern. Dieses Wachstum kann zu einer Vergrösserung der Falle um bis zu 10 % nach der Verdauung führen. Aus kleinen, sitzenden Drüsen wird jetzt ein Verdauungssekret ausgeschieden, das Amylasen, Esterasen, Phosphatasen, Proteasen, Ribonukleasen und in kleinen Spuren auch Chitinasen enthält. Damit verdauen die Pflanzen die gefangenen Insekten und nehmen die gelösten Nährstoffe durch Drüsen auf; übrig bleiben unverdaute Reste wie Chitinpanzer und Beine. Die Verdauung kann je nach Grösse der Beute bis zu zehn Tage andauern, dann öffnet sich die Falle wieder und ist erneut einsatzbereit, nachdem die unverdaulichen Reste vom Regen oder Wind entfernt wurden. Eine Falle schliesst sich jedoch höchstens sieben Mal, dann stirbt das Blatt mit der Falle ab.

http://de.wikipedia.org/wiki/Amylasen

Amylasen:
Ihre Wirkung besteht darin, dass sie Polysaccharide (z. B. Stärke) an den Glykosidbindungen spalten und abbauen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Esterase

Esterase:
Esterasen sind Enzymen die in der Lage sind Ester niederer Carbonsäuren hydrolytisch in einen Alkohol und eine Säure aufzuspalten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphatase

Phosphatase:
Phosphatasen sind eine Gruppe von Enzymen die durch Wassereinlagerung (Hydrolyse) aus Phosphorsäureestern oder Polyphosphaten Phosphorsäure abspalteten.

http://de.wikipedia.org/wiki/Phosphors%C3%A4ureester

Phosphorsäureestern:
Phosphorsäureester oder Alkylphosphate sind Ester der Ortho-Phosphorsäure, die formal oder tatsächlich durch die Reaktion der Säure und Alkoholen unter Abspaltung von Wasser entstehen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Protease

Protease = Peptidase:
Peptidasen (Kurzform vom Peptidbindungshydrolasen) sind Enzyme, die Proteine oder Peptide spalten können. Dabei katalysieren sie die Hydrolyse von Peptidbindungen. Peptidasen werden häufig auch, insbesondere wenn grössere Proteine gespalten werden, als Proteasen, Proteinasen oder proteolytische Enzyme bezeichnen.

http://de.wikipedia.org/wiki/Ribonuklease

Ribonuklease:
Ribonukleasen (kurz RNasen, fälschlich auch RNAsen) sind Enzyme (Nukleasen), die die Hydrolyse von Ribonukleinsäuren in kleinere Fragmente katalysieren. Sie werden unterteilt in Endo- und Exoribonukleasen.
Da ständig neue RNA gebildet wird, muss die „Alte“, die bereits gelesen wurde, wieder abgebaut werden. Dies geschieht mithilfe der RNase, eines Enzyms, das Verbindungen des Zucker-Gerüstes der RNA trennt und somit die Monomere bildet, die wieder zur Bildung neuer RNA benötigt werden.


Donnerstag, 1. Mai 2008

2. Explore

Wie kann die Venusfliegenfalle als Fleischfresser ihre Nahrung verarbeiten?

Wenn... die Venusfliegenfalle ihre Nahrung aus erbeuteten Insekten nimmt
und... diese in pflanzeneigene Nährstoffe umwandelt,
dann... braucht die Pflanze ein Verdauungssystem.

Wenn... die Pflanze ein Verdauungssystem besitzt
und... damit ihre Nahrung zersetzt,
dann... muss die Venusfliegenfalle Verdauungsenzyme bereitstellen;
und dann... muss sie diese Enzyme in ins Opfer einspritzen oder es darin eintauchen.

Wenn... eine fleischfressende Pflanze die Insekten verdaut
und... nicht alles von der Beute verwerten kann (z.B. Beine, Chitinrumpf)
dann... müsste die Pflanze die Resten ausscheiden oder in sich einschliessen.

Wenn... Insekten ihr Energiespender darstellen
und... sie dadurch auf die Fotosynthese verzichten kann,
dann... kann die Pflanze auf nährstoffarmen Boden gedeihen;
und dann... braucht eine Jungpflanze eine grossen Energievorrat bis zur Entwicklung der Falle;
und dann... bräuchte die Pflanze kein grünens Chlorophyll und keine Blätter;
oder dann... kombiniert sie die Energiegewinnungsmethoden.

Wir stellen uns die Energiegewinnung der Pflanze, im Allgemeinen ähnlich, wie das menschliche Verdauungssystem vor. Die Pflanze wird die Nahrung mit Verdauungssäften zersetzen, um daraus Bau-, Betriebs- und Reservestoffe herzustellen.