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Mineralstoffwechsel physiologische und ökologische Aspekte Theorie im Rahmen der 3st. Übung: „Wachstum und Stoffwechsel der Pflanzen“ (3 SWSt, 4 ECTS,

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1 Mineralstoffwechsel physiologische und ökologische Aspekte Theorie im Rahmen der 3st. Übung: „Wachstum und Stoffwechsel der Pflanzen“ (3 SWSt, 4 ECTS, LV-Nr , WS 2014) Bachelor-Studium Biologie SP Pflanzenwissenschaften Modul B BPF 3

2 Casparyscher Streifen (rot angedeutet) ist die wichtigste Barriere gegen die chemisch “feindliche” Außenwelt der Pflanze! Die embryonale Wurzelspitze und die endogenen Seitenverzweigungen sind „Schwachstellen“ im System - hier umgehen die im Wasserstrom mitwandernden Ionen die “Kontrollstelle Endodermis”

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5 Klassische Versuchsanordnung, mit der Emanuel EPSTEIN seíne bahnbrechenden Erkenntnisse zur Analogie der Ionenaufnahme-Kinetik mit der Kinetik enzymatischer Reaktionen gewann! „excised barley roots“

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7 Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit (V) einer Enzymreaktion (Stärke-Phosphorylase) von der Konzentration des Substrats (S) und die Ableitung der Kardinalwerte V max und K M. Direkte Auftragung der Messwerte. K M = Michaelis-Konstante V max = maximale Reaktionsgeschwindigkeit

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21 „Rhizosphäre“ gedachter Bodenzylinder unterschiedlicher Mächtigkeit, der die Pflanzenwurzel umgibt, und der durch die Lebenstätigkeit der Wurzel verändert wird

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29 + Na +, Mg ++, Ca ++ in bes. ökol. Situationen

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31 + Na +, Mg ++, Ca ++ in bes. ökol. Situationen

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35 + Na +, Mg ++, Ca ++ in bes. ökol. Situationen

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41 - Magnesium SO 2 -Schäden NaCl-Schäden - Phosphor - Stickstoff - Mangan - Eisen - Kalium

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44 Kationen: Anionen: K + SO 4 -- Ca ++ ausgewogen !H 2 PO 4 - /HPO 4 -- Mg ++ NO 3 - (Fe, Mn, Zn, Ca) (Cl, Mo, B, Si) Nährelemente, aufgenommen als Kationen: Anionen: K + SO 4 -- Ca ++ unausgewogen !H 2 PO 4 - /HPO 4 -- Mg ++ Kationenüberschuss – „cation excess“ NH 4 + (Fe, Mn, Zn, Ca) (Cl, Mo, B, Si)

45 Ökologische Aspekte des Mineralstoffwechsels („Ökologie des Mineralstoffwechsels“) Wie kommen Pflanzen mit sehr einseitigen und extremen Mineralstoff- und Ionenbedingungen im Substrat zurecht ? Beispiele: * Pflanzen auf Kalk- und Silikatstandorten - unterschiedliche pH-Werte, Mineralstoffverfügbarkeit, Aluminium- Toxizität; unterschiedliches Angebot an Stickstoff-Formen (Ammonium-, Nitrat-Stickstoff), u.a. * Salzpflanzen (Halophyten) - Überschuss an toxischem NaCl * Schwermetallpflanzen – Überschuss an tox.Schwermetallen (Zn, Cu, Ni, Cr,..) * Ruderalpflanzen – einseitige „Luxusernährung“ mit Stickstoff, Phosphor,…

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50 Salz: Citrat iso-Citrat) Salz: Malat Succinat Fumarat Salz: Glycerat Oxalat Freie Säure:

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