Experimentelle Pflanzenphysiologie

Diese Einführung in die Methoden enthält konkrete Anleitungen zur Durchführung von Experimenten, wie sie jeder Student im Rahmen seiner Praktika zur Pflanzenphysiologie zu absolvieren hat. Diese Experimente sind in zwei Kategorien eingeteilt: zuerst "Demonstrations-Experimente" als in der Regel einfach auszuführende Versuche zur Veranschaulichung bestimmter physiologischer Sachverhalte. Sie haben vor allem didaktischen Charakter und sind weitgehend deduktiv dargestellt. Im Gegensatz dazu stellt die andere Kategorie "Analytische Experimente" vor, für die eine induktive Darstellungsweise gewählt wurde. Das Thema dieser Versuche ist als "Problem" formuliert, und ihre Durchführung wird im Detail nur für ein "Grundexperiment" dargestellt, welches den prinzipiellen experimentellen Ansatz und die Methodenbeschreibung enthält. Mit diesen Anleitungen ist es dann möglich, die entsprechenden physiologischen oder methodischen Fragestellungen selbständig zu bearbeiten.

Inhalt
1. Qualitative und quantitative Analyse von Pflanzenmaterial.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 1.1 Chemischer Nachweis der Makroelemente.- 1.2 Biologischer Nachweis verschiedener Kohlenhydrate mit Bäckerhefe.- 1.3 Präparative Trennung der Carotin-Isomeren aus Karottenwurzeln durch Säulenchromatographie.- Analytische Experimente.- 1.4 Bestimmung von Frischmasse, Trockenmasse und Wassergehalt bei Weizenkeimlingen.- 1.5 Chemischer Nachweis verschiedener Kohlenhydrate.- 1.6 Isolierung und Nachweis von Fett (Triacylglycerol).- A.SOXHLET-Extraktion16.- B. Extraktion nach BLIGH und DYER.- C. Nachweis von Fett in der Lipidfraktion.- 1.7 Isolierung und Nachweis von Protein.- 1.8 Isolierung und Nachweis von Nucleinsäuren.- 1.9 Trennung der Blütenfarbstoffe (Flavonoide) der Rose.- A. Zweidimensionale chromatographische Analyse der Flavonoid-Glycoside.- B. Chromatographische Analyse der Flavonoid-Aglyca nach saurer Hydrolyse.- 1.10 Isolierung und Nachweis der Alkaloide des Schöllkrauts.- 1.11 Bestimmung und Trennung der Photosynthesepigmente.- A. Bestimmung der Pigmente im Rohextrakt.- B. Isolierung der Pigmente durch Dünnschichtchromatographie.- 1.12 Bestimmung der Speicherstoffe von Samen: Vergleichende Messungen an Weizen, Erbse und Raps.- A. Proteinbestimmung.- B. Stärkebestimmung.- C. Triacylglycerolbestimmung.- 1.13 Bestimmung des Gesamt-Zuckergehalts und des Ascorbatgehalts in Früchten.- A. Zuckerbestimmung.- B. Ascorbatbestimmung.- 2. Enzyme.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 2.1 Qualitativer Nachweis einiger Enzyme (Katalase, Peroxidase, Phenoloxidase, Amylase, Phosphorylase).- 2.2 Histochemischer Enzymnachweis (Peroxidase).- 2.3 Präparative enzymatische Darstellung von Glucose-1-Phosphat.- Analytische Experimente.- 2.4 Nachweis und quantitative Bestimmung von Proteinase (Endopeptidase) aus Maisendosperm mit einem Radial-diffusionstest.- 2.5 Die kinetische Charakterisierung eines Enzyms (Peroxidase der Meerrettichwurzel).- 2.6 Elektrophoretische Trennung von Isoenzymen (Peroxidase und Katalase von Senfkeimlingen).- 2.7 Operationale Kriterien der Enzymaktivitätsbestimmung (Fumarase in den Kotyledonen des Senfkeimlings).- 3. Isolierung von Zellen, Protoplasten und Organellen.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperiment.- 3.1 Isolierung von Zellen aus Geweben.- Analytische Experimente.- 3.2 Isolierung von Protoplasten aus Haferblättern.- 3.3 Isolierung von Chloroplasten aus Spinatblättern.- A. Isolierung durch fraktionierende Zentrifugation (ungereinigte Chloroplasten).- B. Weitere Reinigung durch Dichtegradientenzentrifugation.- 3.4 Isolierung von Mitochondrien aus Kartoffelknollen.- 3.5 Trennung und enzymatische Charakterisierung von Chloroplasten, Mitochondrien und Peroxisomen aus Gurkenkotyledonen.- 4. Photosynthese.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 4.1 Photoreduktion von Methylenblau (Modellreaktion zur Funktion des photochemisch aktiven Chlorophylls).- 4.2 Fluoreszenz von Chlorophyll in vitro und in vivo.- 4.3 Licht, CO2, Chlorophyll und Enzyme als essentielle Faktoren der Photosynthese.- 4.4 Bildung von Assimilationsstärke im Blatt.- 4.5 Nachweis der Akkumulation von K+in den Schließzellen bei der lichtinduzierten Stomataöffnung.- Analytische Experimente.- 4.6 Polarographische Messung der photosynthetischen O2-Produktion (O2-Elektrode).- 4.7 Demonstration und Messung des photosynthetischen Elektronentransports (HILL-Reaktion) an isolierten Chloroplasten.- A. Demonstration der HILL-Reaktion.- B. Photometrische Messung der HILL-Reaktion.- 4.8 Messung der lichtinduzierten Protonenpumpe an isolierten Thylakoiden.- 4.9 Photosynthetische CO2-Fixierung und Assimilattranslocation im Blatt der Gartenbohne.- 4.10 Induktion des diurnalen Säurerhythmus bei der fakultativen CAM-Pflanze Mesembryanthemum crystallinum.- A. Messung des pH-Werts und des Säuregehalts.- B. Messung des Malatgehalts.- 4.11 Bestimmung des Lichtkompensationspunktes und des CO2-Kompensationspunktes der Photosynthese.- A. Lichtkompensationspunkt.- B. CO2-Kompensationspunkt.- 4.12 Regulation der Stomataöffnungsweite von Maisblättern durch Umweltfaktoren.- 5. Dissimilation.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 5.1. Fe-katalysierte Elektronenübertragung (Modellreaktion zur Funktion der Atmungskette).- 5.2 Spektroskopische Demonstration des Redoxzustandes der Cytochrome.- 5.3 Wärmeabgabe atmender Gewebe.- 5.4 Manometrischer Nachweis von Atmung und Gärung.- 5.5 Fermentation bei der höheren Pflanze.- 5.6 Aerobe und anaerobe Energiemobilisierung bei der Entwicklung von Weizen- und Reis- Keimlingen.- 5.7 Der Respiratorische Quotient (RQ).- 5.8 Fett ? Kohlenhydrat-Umwandlung bei der Keimung fetthaltiger Samen (Ricinus communis).- 5.9 Nachweis der dissimilatorischen Aktivität verschiedener Organe und Gewebe.- Analytische Experimente.- 5.10 Nachweis von Elektronen- und Protonentransport an der Plasmamembran von Maiswurzeln.- 5.11 Messung der aeroben und anaeroben Dissimilation von Hefezellen mit der WARBURG-Manometrie.- 5.12 Messung des respiratorischen Elektronentransports an isolierten Mitochondrien mit der O2-Elektrode.- 5.13 Induktion fermentativer Enzyme durch Anaerobiose in der Wurzel von Maiskeimlingen.- 6. Pflanzenernährung.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 6.1 Induktion katabolischer Enzyme durch das Substrat bei Bäckerhefe.- 6.2 Auslösung der Wurzelknöllchenbildung durch Rhizobiumbei der Gartenbohne.- 6.3 Reduktion von Fe3+an der Wurzeloberfläche von Gartenbohnen.- 6.4 Selektive Ionenaufnahme durch die Wurzel.- Analytische Experimente.- 6.5 Nachweis essentieller Nährelemente durch Mangelkultur von Senfkeimlingen.- 6.6 Wirkung von Eisenmangel auf die Entwicklung von Bohnenpflanzen.- 6.7 Ernährung heterotropher Pflanzenorgane: Kultur isolierter Tomatenwurzeln in künstlicher Nährlösung.- 7. Wasserzustand und Wassertransport.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 7.1 Osmose im ?-Gradienten (PFEFFERsche Zelle, TRAUBEsche Zelle; Modellversuche zum Wassertransport).- 7.2 Beobachtung von Plasmolyse und Deplasmolyse, mikroskopische Bestimmung der Grenzplasmolyse.- 7.3 Beobachtung des Wassertransports in den Leitbündeln.- 7.4 Transpirationsmessung mit dem Potetometer.- 7.5 Demonstration von Wurzeldruck, Exudation und Guttation.- Analytische Experimente.- 7.6 Bestimmung des Wasserpotentials (?) und seiner Komponenten (,? PT) als Funktion des Wassergehalts im Gewebe.- 7.7 Bestimmung der Grenzplasmolyse mit einem Biegetest.- 7.8 Der Wassertransport durch die Pflanze und seine Steuerung.- 7.9 Die Wirkung von Wasserstreß auf das Wachstum und andere physiologische Prozesse bei der Gartenbohne.- 8. Aufnahme und Translocation von anorganischen Ionen und organischen Molekülen.- Vorbemerkungen.- Demonstrationsexperimente.- 8.1 Modellversuche zum Mechanismus des Phloemtransports.- 8.2 Nachweis der Endodermisbarriere beim Wassertransport durch die Wurzel.- 8.3 Lokalisierung der transportaktiven Zone der Wurzel und Demonstration …

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