V5 Hf 11 Planten

• Biologie
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

V5 Hf 11 Planten

We gaan de voorkennis over dit onderwerp ophalen aan de hand van een casus. De leerlingen beantwoorden deze voor de les om na te gaan wat ze al weten over dit onderwerp. Ze vullen hun antwoorden aan het eind van de les aan met hun nieuwe kennis. 

Het plantenrijk kan je verdelen in 5 groepen.

De groep wieren zijn waterplanten met een eenvoudige bouw. Ze hebben geen wortels, stengels, bladeren of vaatstelsels. 

De overige 4 groepen zijn de landplanten. De mossen zijn primitieve landplanten die net als de wieren geen wortels, stengels, bladeren of vaatstelsels bevatten. 

De andere 3 groepen landplanten hebben deze structuren wel. Deze groep noemen we daarom de vaatplanten. Dit is de groep planten waar het in dit hoofdstuk over gaat.

De vaatplanten worden opgedeeld in zaadvormende planten en spoorvormende planten. 

De spoorvormende planten zijn de paardenstaarten en de varens. Alle planten uit deze groepen zijn kruidachtig en vormen dus geen hout. 

De laatste groep zijn de zaadplanten. Deze planten kunnen kruidachtig zijn of houtachtig, wat betekent dat een deel van deze groep hout kan vormen. 

Alle vaatplanten hebben 3 soorten weefsels: 

1) Het dekweefsel of epidermis is de buitenste laag van de plant, die de plant beschermt tegen waterverlies en infectie. 

2) Het vaatweefsel bestaat uit 2 soorten transportvaten, die water en voedingsstoffen door de plant transporten. Deze vaten noemen we de houtvaten en bastvaten. 

3) Al het weefsel dat zich tussen de andere 2 weefsel bevind noemen het vulweefsel. Dit is dus een verzamelnaam voor alle overige weefsels. Deze weefsels vervullen allerlei functies in de plant zoals fotosynthese, opslag en stevigheid. 

Het vaatweefsel bestaat uit 2 soorten transportvaten. De bastvaten en de houtvaten. Bij kruidachtige planten liggen deze vaten in de stengel in een vaatbundel bij elkaar. De houtvaten liggen in de binnenkant van de bundel en worden ook wel het xyleem genoemd. De bastvaten liggen aan de buitenkant van de bundel en worden ook wel het floëem genoemd. 

In de wortels liggen de houtvaten in een kruis aan de binnenkant en liggen de bastvaten eromheen aan de buitenkant. In de binas worden de houtvaten altijd aangegeven met een rode kleur en de bastvaten met een blauwe kleur. 

In de bladeren liggen de transportvaten in de nerven. De houtvaten liggen aan de bovenkant en de bastvaten liggen aan de onderkant. 

De ligging van het xyleem en floëem kan je in de binas vinden in tabel 91 A, B en C. 

Door de vorming van houtcellen en bastcellen kunnen houtvaten en bastvaten ontstaan. 

De eerste stap is voor de bastcellen en houtcellen gelijk. Ze vormen eerst een tweede verticale celwand van cellulose en lignine (houtstof). 

Om een houtvat te vormen verdwijnen de dwarswanden van de houtcellen volledig en sterven de cellen in zijn geheel af, waardoor er een houtvat overblijft. 

Om een bastvat te vormen komen er gaatjes in de dwarswanden en verdwijnen enkel de celkernen. 

Het transport in planten kan in 2 richtingen plaats vinden: omhoog en omlaag. 

De houtvaten vervoeren water en voedingszouten van de wortels omhoog via de stengels naar de bladeren. Aangezien de houtvaten dus alleen anorganische stoffen vervoeren, noemen we dit de anorganische sapstroom. 

De bastvaten vervoeren water met assimilatieproducten, zoals glucose, eiwitten en vetten van de bladeren naar alle delen van de plant. Ook vervoeren ze stoffen van de opslag plek naar alle delen van de plant. Deze stroom kan dus zowel omhoog als omlaag zijn. Aangezien er in deze stroom organische stoffen worden vervoerd, noemen we dit de organische sapstroom. 

Om de assimilatieproducten te kunnen maken voor groei en ontwikkeling heeft de plant allerlei stoffen nodig, zoals zuurstof, koolstofdioxide, water en zonlicht. 

Wat is het verschil tussen groei en ontwikkeling?

Waarom kunnen planten hun hele leven doorgroeien en mensen niet?

Bij de ontwikkeling ontstaan er nieuwe organen en weefsels. 

Bij groei neemt de massa of lengte toe. 

De celdelingen voor groei en ontwikkeling vinden plaats in deelweefsel ofwel meristemen. Er bevinden zich deelweefsels in de toppen van de stengel en de wortels, in knoppen en in jonge bladeren. 

Lengtegroei kan plaatsvinden in de meristemen in de toppen van stengels en wortels. Deze meristemen noemen we daarom de groeipunten. 

De meristemen bestaan uit stamcellen. Deze cellen gaan zich delen en ondergaan plasmagroei, waardoor er 2 dochtercellen ontstaan: 

1) één dochtercel blijft in het deelweefsel om opnieuw te delen. 

2) de andere dochtercel ondergaat celstrekking, waardoor de cel groeit door opname van water in de vacuole. 

Op deze manier kan de dochtercel van vorm veranderen en een specifieke functie krijgen. 

Dit proces kan plaatsvinden in zowel kruidachtige planten als houtachtige planten. 

Houtachtige planten kunnen naast lengtegroei ook diktegroei ondergaan. Deze groei vind plaats in een ringvormig deelweefsel dat het cambium heet. 

Bij het delen blijft één van de dochtercellen in het cambium. De andere cel wordt een houtcel of bastcel. Het cambium vormt naar binnen toe houtcellen en naar buiten toe bastcellen. Het cambium wordt altijd meer houtcellen dan bastcellen. 

In het voorjaar vind de groei van de boom plaats. In deze periode heeft de boom grote, wijde houtvaten nodig om veel water en stoffen te kunnen vervoeren om te gebruiken bij deze groei. Dit hout noemen we het voorjaarshout. 

In de zomer worden de houtvaten steeds nauwer en dikker. Dit hout noemen we het zomer hout. 

Al het hout dat in één jaar wordt gevormd, noem je een jaarring. De grens tussen het voorjaarshout en zomerhout noemen we de jaargrens. Door het aantal jaarringen te tellen kan je bepalen hoe oud een boom is. 

In de bast zijn er geen jaarringen te onderscheiden, omdat de bastvaten een korte levensduur hebben en snel worden samengedrukt. 

Om te groeien, zowel in de lengte als in de dikte moeten planten water met voedingszouten opnemen. Dit doet de plant via de wortelharen. De wortelharen zijn uitgroeisels van epidermis cellen, om het oppervlakte van de wortel zo groot mogelijk te maken. 

Het water diffundeert door de permeabele celwanden van de epidermis en het schors van de wortelharen. 

Water en sommige voedingszouten worden opgenomen door passief transport. 

Andere stoffen zoals ionen en mineralen worden opgenomen door middel van actief transport. 

Het water komt aan bij de endodermis. In de endodermis liggen de bandjes van Caspary. Dit zijn structuren die ervoor zorgen dat de celwanden van de endodermis impermeabel zijn. Voedingszouten worden dus door middel van actief transport naar de centrale cilinder gebracht. In de centrale cilinder liggen bastvaten en de houtvaten. 

Wat zou er gebeuren als de bandjes van Caspary niet bestonden?

Door het actieve transport worden er dus voedingszouten opgenomen in de centrale cilinder, waardoor de osmotische waarde omhoog gaat. Hierdoor wordt er door osmose ook water naar de centrale cilinder getransporteerd. 

Door de impermeabele celwanden van de endodermis kunnen de zouten en het water niet meer terug naar de schors, waardoor de druk in de wortel stijgt. Dit noemen we de worteldruk. Door deze druk wordt het water met de opgeloste stoffen omhoog de houtvaten ingeduwd. 

We gaan de antwoorden op de casus van vorige les aanvullen met informatie en kennis uit deze les.

Water met voedingszouten worden door de houtvaten in de plant vervoerd van de stengels, waar het water wordt opgenomen naar de bladeren. Het water moet dus tegen de zwaarte kracht in, maar hoe kan dat? 

Er zijn 3 processen die hiervoor zorgen: 

1) Waterdruk 

2) Capillaire werking

3) Verdamping

We gaan ze een voor 1 doorlopen. 

Wij zijn hier een ingezoomed stukje van een wortel. Water met voedingszouten wordt opgenomen via de celwanden van de epidermis- en schorscellen. 

Het bereikt de endodermis, waar de bandjes van Caspary in liggen. De stoffen kunnen niet meer verder en moeten vanaf dit punt actief worden getransporteerd naar de centrale cilinder waar de houtvaten liggen. 

De voedingszouten worden dus actief getransporteerd naar het centrale cilinder, waardoor de osmotische waarde toeneemt. 

Water gaat altijd van een plek met een lage concentratie stoffen naar een plek met een hoge concentratie stoffen. Ook het water wordt dus de centrale cilinder ingezogen. 

Hierdoor ontstaat er een druk in de wortel en dit noemen we de worteldruk. Het water met de zouten wordt hierdoor omhoog het vat ingeduwd. 

Hoe komt dat? 

Dat kunnen we uitleggen aan de hand van het waterpotentiaal. Dit is heel simpel gezegd een maat om te bepalen hoe water zich verplaatst in een organisme. 

Het water gaat altijd van een plek met een hoge waterpotentiaal naar een plek met een lage waterpotentiaal. 

Het waterpotentiaal is hoger in de grond om de wortel heen, dan in de wortel. Hierdoor stroomt het water dus de wortel in. 

Het waterpotentiaal is afhankelijk van 2 factoren: het osmotische potentiaal en het druk potentiaal. 

Opgelost stoffen trekken water aan. Water wil namelijk altijd van een plek met een lage concentratie aan stoffen naar een plek met een hoge concentratie aan stoffen. 

Het osmotische potentiaal wordt dan ook bepaald door de hoeveelheid opgelost stoffen: hoe meer opgeloste stoffen er aanwezig zijn, hoe lager of negatieve het osmotische potentiaal is. 

Water gaat altijd van een hoge naar een lage potentiaal: hoe meer opgelost stoffen, hoe lager of negatiever de osmotische potentiaal, hoe meer water er wordt aangetrokken. 

De andere variabele is de drukpotentiaal. Dit is een waarde voor de druk die water uitoefent op de celwand. 

Het water wil altijd van een plek met een hoge druk naar een plek met een lage druk. 

Hoe hoger de druk, hoe hoger het potentiaal. 

Hier zien we een cel met een hele hoge druk en dus een hoog drukpotentiaal. Het water gaat in dit geval dus uit de cel naar een plek met een lagere potentiaal. 

Samen met de osmotische druk bepaald de drukpotentiaal dus hoeveel water een cel in of uitgaat. 

ψw = ψs + ψp

Dit proces gebeurd dus ook in de wortels. Door de actieve opname van de zouten wordt de osmotische druk negatiever, waardoor het waterpotentiaal lager wordt. Hierdoor wordt er ook water in de cel opgenomen. 

Door de bandjes van Caspary kan het water en de zouten niet meer terug naar het schors, waardoor de druk in de centrale cilinder steeds toeneemt. Dit is de worteldruk. Het water wordt dan omhoog het houtvat ingeduwd. 

Naast de wortel druk draagt ook de capillaire werking hieraan bij. 

Capillaire werking is een verschijnsel waarbij vloeistoffen in een buis stijgen door cohesie- en adhesiekrachten. 

Cohesiekracht ontstaat doordat dezelfde soort moleculen elkaar aantrekken. In dit geval dus de watermoleculen. 

Adhesiekracht ontstaat doordat verschillende soorten moleculen elkaar aantrekken. In dit geval trekken de celwanden de watermoleculen aan. 

Op deze manier wordt het water omhoog het vat ingetrokken. 

Hoe kleiner de buis is, hoe beter dit proces verloopt. Een houtvat is een hele kleine buis. 

De laatste kracht die helpt bij het vervoeren van water naar de bladeren is de verdamping. 

Water verdampt uit de luchtenholten en intercellulaire ruimten van het blad naar de lucht om de plant heen via de huidmondjes. 

Er is minder water, dus de concentratie van stoffen is hoger. Een hogere stoffenconcentratie betekent een negatievere osmotische druk. 

Het waterpotentiaal wordt lager. 

Water gaat altijd van een hoge naar een lage concentratie dus het water wordt omhoog gezogen uit de houtvaten. 

De huidmondjes kunnen afhankelijk van het waterpotentiaal open en dichtgaan, waardoor de plant de verdamping kan stopzetten. 

Als er weinig water in de vacuole zit, is de drukpotentiaal laag en zijn de huidmondjes dicht. Er kan in dit geval geen verdamping plaatsvinden. 

Als er voldoende water in de vacuole zit, is de druk potentiaal hoog. De cellen veranderen van vorm, waardoor de huidmondjes opengaan. Er kan wel verdamping plaatsvinden. 

De druk in de plant is afhankelijk van de osmotische waarde van de vacuole. Als er meer opgelost stoffen zijn, is de osmotische potentiaal lager, de waterpotentiaal wordt lager. Water wilt de cel in, hierdoor neemt de druk op de celwanden toe. 

Gaswisseling bij planten

opname en afgifte van co2 en 02 

- O2 --> verbranding

- CO2 -> fotosynthese

Door de huidmondjes kan er dus zuurstof de plant uit en koolstofdioxide de plant in. 

De opname en afgifte van koolstofdioxide en zuurstof noemen we gaswisseling. Dit kan plaatsvinden tussen de plant en de lucht, maar ook tussen de cellen onderling. 

De koolstofdioxide in de plant wordt gebruikt tijdens de fotosynthese, waarbij glucose en zuurstof wordt gevormd. 

Een deel van deze zuurstof wordt gebruikt voor het dissimilatieproces in de plant. Hierbij komt koolstofdioxide vrij. Deze koolstofdioxide kunnen de planten weer gebruiken voor fotosynthese. 

Hoe kan het dan dat de plant overdag toch koolstofdioxide uit de lucht op moet nemen en dat er ook zuurstof door de plant wordt uitgestoten? 

Er vind in de plant overdag meer fotosynthese plaats dan dissimilatie. Hierdoor is de koolstofdioxide van de dissimilatie niet genoeg en wordt er meer zuurstof gemaakt dan er tijdens de dissimilatie wordt gebruikt. 

In de avond sluiten de huidmondjes, maar vind er toch nog dissimilatie plaats. Dat komt doordat 

Chloroplasten en pigment

De intensiteit van de fotosynthese is afhankelijk van meerdere factoren: 

1) de lichtintensiteit en golflengte van het licht

2) de temperatuur 

3) de beschikbare hoeveelheid CO2 en H2O

4) de hoeveelheid chlorofyl

De intensiteit van de fotosynthese wordt bepaald door de minst gunstige factor. 

Chlorofyl is een pigment dat zich bevind in de bladgroenkorrels. Het chlorofyl heeft een cruciale rol voor fotosynthese, omdat dit pigment de energie uit zonlicht kan absorberen. 

Hierboven zien we het elektromagnetische spectrum, dit is een spectrum van alle golflengtes van licht, waar zichtbaar licht deel van uitmaakt. 

De witte lijn weergeeft hoe goed het chlorofyl bepaalde golflengtes van licht op kan nemen. De zwarte lijn is de fotosynthese activiteit. 

Zoals je kan zien kan het chlorofyl alle soorten licht goed absorberen, behalve groen. De fotosyntheseactiviteit is bij groen licht dus ook aanzienlijk lager. 

Deze intensiteit van fotosynthese kan je meten en weergeven in een tabel. In dit geval is het gemeten bij een steeds hoger wordende lichtsterkte. 

De intensiteit van de fotosynthese wordt gemeten als ml O2 dat wordt geproduceerd tijdens een bepaalde tijdseenheid, bijvoorbeeld per uur. 

De intensiteit van de fotosynthese is afhankelijk van de factoren die ik eerder heb genoemd. 

Stel dat je enkel meet hoeveel O2 er door de plant wordt uitgestoten, heb je nog niet de intensiteit van de fotosynthese bepaald. Hoe komt dat? 

Een deel van de zuurstof wordt gebruikt tijdens de dissimilatie. 

Er wordt dus eerst bepaald hoeveel dat is en dat doe je in het donker als er geen fotosynthese plaatsvind. Er wordt dan gemeten hoeveel zuurstof de plant opneemt. 

Je kan dan bij verschillende lichtintensiteit de intensiteit van fotosynthese berekenen door de hoeveel afgegeven O2 op te tellen bij de hoeveelheid O2 die dissimilatie gebruikt. Dit is samen het totale aantal O2 dat tijdens de fotosynthese is gevormd. 

Leerdoelen

Geslachtelijke voortplanting vind in zaadplanten plaats in de bloemen door het samensmelten van een haploïde eicel met een haploïde stuifmeelkorrel -dit zijn de geslachtcellen van de bloem - tot een diploïde zygote, die kan uitgroeien tot een nieuwe plant. 

In een bloem liggen de geslachtsorganen van de plant. In een tweeslachtige bloem liggen zowel het mannelijke als het vrouwelijke geslachtsorgaan. In een eenslachtige bloem ligt een van de twee. 

We gaan nu de onderdelen van het mannelijke en vrouwelijke geslachtsorgaan bekijken. 

Het vrouwelijke geslachtsorgaan noemen we de stamper. 

Het onderste deel van de stamper noemen we het vruchtbeginsel. In het vruchtbeginsel bevinden zich de zaadbeginsels. 

In elk zaadbeginsel ligt één eicel. Na bevruchting kan elk zaadbeginsel dus uitgroeien tot een nieuwe plant. 

Het vruchtbeginsel groeit na de bevruchting uit tot de vrucht. 

Het bovenste gedeelte van de stamper noemen we de stempel. De stempel is plakkerig zodat de stuifmeelkorrels blijven kleven. Dit noemen we bestuiving. 

De stijl verbind de stempel met het vruchtbeginsel, zodat de stuifmeelkorrel na de bevruchting de zaadbeginsels kunnen bereiken. 

Het mannelijke geslachtsorgaan noemen we een meeldraad. De meeldraad bestaat uit 2 onderdelen. 

In het bovenste deel - de helmknop - worden de mannelijke geslachtscellen gemaakt door middel van meiose. Deze geslachtscellen noemen we de stuifmeelkorrels. 

De helmdraad verbind de helmknop met de bloem en positioneert de helmknop zodat bestuivers deze makkelijk kunnen bereiken. 

Bij het bestuiven van de plant komen er stuifmeelkorrels terecht op de stamper. 

De stuifmeelkorrel gaat nu een stuifmeelbuis vormen door de stijl naar het vruchtbeginsel. 

Uiteindelijk bereikt de stuifmeelbuis een zaadbeginsel, waardoor er bevruchting plaats kan vinden. De stuifmeelkorrel versmelt met de eicel. 

Bestuiving kan op 3 manieren plaatsvinden: 

1) zelfbestuiving - de stuifmeelkorrel van een bloem komen op de stamper van een andere bloem aan dezelfde plant. 

2) biotische factoren - bestuivers brengen de stuifmeelkorrels van de ene bloem over naar de stamper van de andere bloem. 

3) abiotische factoren - de stuifmeelkorrels worden meegevoerd door bijvoorbeeld de wind en komen zo op de stamper van de andere bloem terecht. 

Na de bevruchting groeit het vruchtbeginsel uit tot de vrucht en de zaadbeginsels tot de zaden. De zaden bestaan uit een kiem (het embryo) en reservevoedsel. 

In het vruchtbeginsel bevind zich ook de placenta. Hier zitten de zaden aan vast en deze bevat voedingsstoffen voor deze zaden. 

Planten kunnen zich ook ongeslachtelijk voortplanten, waarbij ze als het ware een kloon maken van zichzelf. Dit proces vind niet plaats door meiose, maar door mitose. 

1) Uitlopers - een plant vormt dunne stengels die over de grond heen lopen, waaruit op een andere plek een nieuwe plant kan groeien. 

2) Knollen - de stengel of wortel van de plant vormt ondergrondse verdikking, waarin voedingsstoffen opgeslagen liggen. Uit de knol kan een nieuwe plant groeien. 

3) Bollen - ondergrondse opslagstructuren met vlezige bladeren waarin voeding wordt opgeslagen. Uit de bollen kan ook een nieuwe plant groeien. 

Ongeslachtelijke voortplanting kan ook kunstmatig plaats vinden. 

1) Stekken - een nieuwe plant groei uit een afgesneden blad of stengel.

2) Enten - een nieuwe plant groeit uit een afgesneden blad of stengel. Dit wordt bijvoorbeeld vaak gedaan bij appelbomen. De nieuwe plant heeft dan de erfelijke eigenschappen van de donorplant. 

3) weefselkweek - een plantenweefsel wordt op een voedingsbodem met groeihormonen geplaatst. Hierdoor ontstaat er ongedifferentieerde weefsels, waaruit nieuwe planten kunnen groeien.