Planten weten wel hoe laat het is

Planten gebruiken licht voor veel meer processen dan alleen voor fotosynthese. Zo is er ook licht nodig voor de kieming van zaden, de ontwikkeling en stand van bladeren, het openen van huidmondjes en de bloei. Om licht op te vangen gebruiken plantencellen onder andere fytochromen. Dit zijn eiwitten die van vorm veranderen in rood licht en in (voor mensen onzichtbare) verrood licht. De vormverandering van de moleculen leidt tot een reactie in de cellen. Die reactie is ‘s morgens anders dan ’s avonds.

Opdrachten
1  Bekijk de video Hoe planten klok kijken – Dasha Savage (1.30-4.00).
Welke reactie bewerken fytochromen in de cellen van stengels, bladeren en bloemen?

2  Bekijk de video Phytochrome signaling in plants.
Licht toe dat de meeste zaden vooral kiemen in het voorjaar wanneer er nog geen bladeren aan de struiken en bomen zitten.

3  Licht op molecuulniveau toe hoe het komt dat zaden waarop rood licht valt, wel kiemen, maar zaden die verrood licht krijgen, niet kiemen.

4  De video Hoe planten klok kijken – Dasha Savage laat zien dat bij zonsondergang de activiteiten van planten verminderen. Doordat het zonlicht een langere weg aflegt door de atmosfeer, bereikt verhoudingsgewijs veel verrood en weinig rood licht de planten.
Gebeurtenissen in een plantencel bij zonsondergang zijn:
1 Het aantal Pfr-moleculen in de cel neemt af.
2 De transcriptie van bepaalde genen neemt af
3 Pfr-moleculen nemen verrood licht op.
4 De Pfr-moleculen veranderen in Pr-moleculen.
Zet deze gebeurtenissen in de juiste tijdsvolgorde.

5  Ook in het donker veranderen de Pfr-moleculen in Pr-moleculen. Alleen gebeurt dit veel minder snel dan onder invloed van verrood licht. Dit betekent dat na lange nachten alle gedurende de dag gevormde Pfr-moleculen terug zijn gevormd in Pr-moleculen. Maar in de loop van het voorjaar worden de nachten in Nederland steeds korter.
Licht toe dat veel planten in het voorjaar gaan bloeien als de nachten steeds minder lang worden.

6  De vormverandering van het fytochroom vindt plaats doordat een deel van het eiwit in het rode licht volledig ‘omklapt’ door een dubbele elektronbinding. Het stuk van het eiwit na de dubbele binding krijgt een heel andere oriëntatie.
Licht toe hoe een dergelijke vormverandering van het eiwit kan leiden tot het binden van transcriptiefactoren.

7  Licht toe hoe plantenkwekers planten (zoals rozen) in bloei kunnen brengen op een moment in het jaar dat zij normaal gesproken niet bloeien.

 

Bronnen
Ted-Ed: Hoe planten klok kijken – Dasha Savage
Diêp Anh Tuân: Phytochrome signaling in plants

Meer weten?
Engineers online: Waarom planten verrood licht gebruiken
National Library of Medicine: Phytochrome signaling mechanisms

 

Wil je meer weten over onze biologie methode Nectar?

Naar website

Meer informatie over dit onderwerp kun je vinden in Nectar (4e editie) 6 vwo 20 Planten en H18 Eiwitten