Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

 
Zed
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Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 11.03.2009 - 22:36 Uhr  ·  #1
Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

Warum dieser Artikel? Ich finde die Informationen, die man zu den Pflanzenhormonen bekommt sehr dürftig, und deshalb fasse ich die vorhanden Informationen einfach mal zusammen.

Quellen: Das Botanikskript meines Professors, Sachbücher und http://www.biologie.uni-hamburg.de/b-online/ sowie http://www.chemgapedia.de/vsengine/topics/de/vlu/index.html

Vorab: Die Informationen, die man zum Thema erhält, sind sehr spärlich, da das Thema noch nicht viel erforscht ist und man viele komplexe Zusammenhänge noch nicht heraus gefunden hat. Aber nichts desto trotz kann man schon Rückschlüsse auf Grund des vorhanden Materials zu lassen.


Zu aller erst einmal komme ich zu den Hormonen im Tierreich um den Begriff besser zu erfassen:
Hormone gelten als Botenstoffe (chemische Signalsubstanzen), die von Zellen synthetisiert werden. Sie steuern die Aktivitäten anderer Zellen die sich an entfernten Orten im Organismus befinden. Seinerseits unterliegt das Hormonsystem der Kontrolle des Zentralen Nervensystems.
Im klassischen Sinne sind Hormone Substanzen, die in bestimmten Geweben gebildet werden und anschließend in die Blutbahn gelangen und somit zum Zielort transportiert werden. Dort werden sie erkannt und leiten spezifische Reaktionen ein. Diese Reaktion kann man in zwei Kategorien unterteilen. Die reversible Reaktion: Steuerung von Stoffwechselaktivitäten und die irreversible Reaktion: diese beinhaltet die Wachstum- und Differezierungsvorgänge.
Hormone gehören unterschiedlichen Stoffklassen an. Die wichtigsten bzw. die bekanntesten sind Peptid- oder Steroidhormone (z.b. Sexualhormone).
Sie wirken auf verschiedener Weise. Die Peptidhormone, sind, wie der Name schon andeuten lässt, durch Peptidbindungen miteinander verknüpfte Aminosäuren. Sie sind nicht fett löslich und können somit die Zellmembran nicht durchdringen. Hormone (Effektoren) werden auf der Zellmembran von spezifischen Rezeptoren (meist Proteine) erkannt und gebunden. Dadurch verändern sie ihre Konformation und Aktivität. Das wiederum animiert intrazelluläre Botenstoffe (Second Messenger - z.b. cAMP), die ihrerseits eine chemische Kettenreaktion in der Zelle in Gang bringen.
Die Steroidhormone wirken etwas anders. Sie können in die Zelle eindringen und werden dort von einem intrazellulären Rezeptor erkannt. Sie werden in den Zellkern transportiert und üben da ihre Wirkungen aus - Steuerung von Genexpressionen.
Es gibt noch weit aus mehr Hormone, die jeweils anders wirken können, dies sind lediglich Beispiele.


Im Pflanzenreich ist es allerdings grundverschieden.
Gründe, die dafür sprechen: Es gibt kein Blutkreislauf in einer Pflanze. Es konnte bislang noch kein Hormon isoliert werden, das die tierischen Kriterien erfüllt. Und es ist kein Zentrales Nervensystem vorhanden.
Trotz dessen bringt es die Pflanze zum geregelten Wachstum, zu determinierende Differenzierungsschnitte, zu unterschiedliche Stoffumsatzraten in Zellen und es gibt auch in gewissen Maßen Kommunikation zwischen Zellen. Es sind dementsprechend Regulatormoleküle - Effektoren - gegenwärtig. Davon existieren mindestens sechs Molekülklassen.

- Auxine,
- Cytokinine,
- Gibberelline,
- Abscisinsäure,
- Jasmonate und
- Äthylen / Ethylen.


Die klassische Definition zu Hormonen ist nicht zutreffend, deshalb spricht man von Phytohormonen (Pflanzenhormonen). Die Ausbreitung von Phytohormonen verläuft wie folgt: zum Beispiel Auxin verbreitet sich von Zelle zu Zelle, Cytokinie werden über das Leitbündelsystem transportiert. Äthylen beispielsweise breitet sich über die intralzellulären Gasräume (besser bekannt als Interzellularen) aus.
Befunde weisen darauf hin, dass Hormone in die Pflanzenzelle eindringen und intrazellulär Vorgänge regulieren. Calciumionen übernehmen die Rolle des sek. Messengers.
Die Wirkung der einzelnen Hormone umfasst ein breites und komplexes Spektrum. Im Experiment konnte herausgefunden werden, dass, wenn unmittelbar nach Zuführen von Hormonen eine Reaktion eintritt, die Aktivitäten von vorhanden Enzymen oder Membraneigenschaften verändert werden. Falls die Reaktion erst Stunden später eintritt, ist wahrscheinlich die Genexpression betroffen.

Die Differenzierungsprozesse in einer Pflanze (http://classic.unister.de/Unis…234_1.html) werden durch ein vielschichtiges und ausbalanciertes Gleichgewicht gleichzeitig anwesender Regulatormoleküle und externen Faktoren (wie zum Beispiel Lichtverhältnisse und oder Temperatur etc.) gesteuert. Hormone können auch als Mittler zwischen externen Signalen nd physiologischer Aktivität fungieren.
Hormone wirken entweder gleichgerichtet oder einander entgegengesetzt. Im Vergleich zu tierischen Hormonen ist die Zahl an unterschiedlichen Phytohormonen sehr gering.
Die Erforschung von Hormonen ist noch lange nicht beendet, da es noch viele Ungereimtheiten gibt. Wie zum Beispiel die Rezeptoren bei Zellen - zum quantitativen Erfassen der Wirkungen von Hormonen fehlen die Tests - usw.
Chemisch betrachtet zählen die Phytohormonen zu den sekundären Pflanzenstoffen.

Kommen wir zu den Auxinen.

F. WENT hat die Auxinen (Wuchsstoffe) benannt. Sie wurden experimentell anhand von Koleoptilen von Gräsern untersucht. Indol-3-Essigsäure (kurz IES) ist ein Tryptophan Derivat. Es kommt in der Konzentration von 10^-8 Mol/L in den Zellen vor. Auxine sind oft glykosyliert oder an Proteinen gebunden. Außerdem muss eine hormonell wirkende Substanz folgende Strukturmerkmale aufweisen:

Zitat
- Im Molekül muss ein Ringsystem mit mindestens einer Doppelbindung vorliegen.
- Der Doppelbindung benachbart muss eine Seitenkette vorhanden sein.
- Es wird eine Karboxylgruppe benötigt, die durch ein oder zwei C-Atome vom Ringsystem getrennt ist.


Die Ausbreitung in der Pflanze verfolgt durch einen aktiven – zugleich polaren Transport durch IES-spezifische Carrier.
Auxine haben eine wichtige Rolle in dem pflanzlichen Organismus.
Sie fördern das Streckenwachstum von Koleptilen, der Sprossachse und der Wurzel. Liegt eine zu hohe Konzentration vor, hemmt es das Streckenwachstum. Der Grund liegt in der Förderung der Produktion von Äthylen, dies ist ein Hemmstoff für Streckenwachstum.
Weitere Eigenschaften von Auxinen:
- wirken bei der Differenzierung von Leitbündeln mit
- sie kontrollieren den Blattfall
- fördern das Aufbrechen von Baumknospen
- beschleunigen das Wachstum von jungen Trieben
- steigern die Teilungsrate von Kambien --> Dickenwachstum
- begünstigen das Auswachsen eines Ovars (in Teil des Fruchtknotens) zu einer Frucht
- sind für die Ausprägung und das Aufrechterhalten einer Apikaldominanz verantwortlich
- und vieles anderes

Verlassen wir jetzt die Auxine und betrachten die Cytokinine.
Sie fördern das Teilungswachstum von Geweben. Außerdem greifen sie in den Nukleinsäurestoffwechsel ein.
Der Entdecker dieser Hormonklasse war OVERBEEK.
Auch sie können glykosiert, an Aminosäuren oder Proteinen gehängt sein. Der chemische Aufbau sieht folgender Maßen aus: Kinetin ( 6 - ( 2 – Furfuryl – 7 – Aminopurin) ). Weiter will ich auf den Aufbau nicht eingehen, da es hier den Rahmen sprengen würde.
Cytokinine steigern die DNS-Replikationsrate und die RNS-Proteinsynthese. Des Weiteren verlangsamen sie den Alterungsprozess und stimulieren die Dunkelkeimung bei Lichtkeimern.
Sie werden in der Regel in der Wurzel, in jungen Früchten oder im Samen gebildet und gelangt über das Xylem (Teil des Leitbündels) in die Sproßorgane. Wenn der Nachschub unterbrochen wird, altert der darüber liegende Abschnitt schneller, als der darunter liegende.
Jetzt wird es interessant:
Das Zusammenwirken von IES und Kinetin plus das relative Verhältnis zueinander entscheidet ob sich, beispielhaft bei einer Tabakpflanze, das Kallusgewebe zu einer Wurzel oder einem Sproß entwickelt. IES alleine fördert lediglich die Zellstreckung, und das Kinetin bewirkt alleine rein gar nichts. Aber erst beide zusammen bewirken eine schnelle Zellteilung.

Daten zum Verhältnis von IES zu Kinetin:
3mg / 0,2 mg/l: wächst Kallusgewebe, wird Kinetin auf 0,02 mg/l gesenkt erfolgt eine Wurzelbildung. Wenn 0,03 mg/ 1.0 mg/l kommt es zur Sproßbildung.
Die Wechselwirkung von IES und Kinetin ist Calcium abhängit. Durch den Zusatz wird das Wachstumsmuster von Zellstreckung zu Zellteilung verschoben.
Einen einzigartigen Wirkmechanismus ist wie bei den Auxinen noch nicht bekannt.

Nun zu den Gibberelline:
Sie sind Diterpene und bestehen aus vier Isopreneinheiten, die zu einem Viererringsystem verbunden sind. Man unterscheidet zwischen den Gibberellinen mit 19 und solchen mit 20 C-Atomen. Das 20. C-Atom ist nicht Bestandteil eines der vier Ringe, sondern Teil einer Seitenkette.
Eine erhöhte Konzentration lässt sich in junges, wachsendes, meristematisches Achsengewebe, in apikalen Wurzelzellen, in jungen Früchten, in unreifen und keimenden Samen nachweisen. Transportiert wird es über das Leitbündelsystem ausgeübt und ein symplastischer (durch eine Zelle) Transport ist möglich. Es weist viele Wirkungen auf, unter anderem:

- stimulieren von Pollenbildung
- auswachsen von Pollenschläuchen
- induzieren die Entwicklung parthenokarper (ohne Befruchtung und ohne Samenbildung entstanden) Früchte
- manchmal entstehen bei Beigabe von Gibberellinen + Auxinen, doppelt so große Früchte

Machen wir uns auf zu der Ascisinsäure (ABA) – früher auch Dormin:
Sie verursacht Knospenruhe. Hemmt das Blattwachstum. Bringt das Knospenwachstum zur Ruhe und fördert die Ausbildung von ruhenden Knospen.
Auch sie ist ein Derivat (Terpen-derivat). Allgemein bewirkt sie Wachstumshemmung und Aufrechterhaltung der Knospenruhe.
Nach dem Austreiben sinkt die Konzentration in den Knospen ab und steigt wieder bei der Samen-Fruchtbildung. Sie ist ein Inhibitor (Hemmstoff) der Samenkeimung. In ruhenden Samen ist sie in hoher Konzentration vorhanden und bei keimenden Samen sinkt sie. Beim Keimprozess besteht ein Gleichgewicht von Auxinen, Gibberellinen, Cytokininen + ABA.
Ihre Funktion beim Blattabfall ist noch unklar, man weiß bisher, dass sie beim Fruchtabfall mitwirkt und einen regulierenden Einfluss auf den Wasserhaushalt ausübt. Da sie die Schließung der Stomata (Schließöffnungen) bewirkt und dadurch weiteren Wasserverlust vorbeugt. Indem sie die Kalium-Ionen Aufnahme von Schließzellen unterbindet. Kalium-Ionen sind essentiell für den Schließungsmechanismus. In einigen Fällen kam es vor, dass ABA die Wirkung von wachstumsfördernden Hormonen aufhab.
Mit ABA kann man vorübergend bestimmte Teile des Pflanzenstoffwechsels still legen.
Ein Beispiel zum Schluss: Samen der Tomate keimen nicht obwohl sie in einem feuchten Milieu liegen. Warum?

Danke für euer Interesse.

Stand der Informationen: 2003



Anmerkung des Autors:
Hoffe es ist derartiges noch nicht vorhanden. Artikel wird demnächst fortgeführt. - - Jasmonate und
- Äthylen / Ethylen. fehlen noch! - Pflanzenmitel in denen sie vorhanden sind etc.
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 11.03.2009 - 22:47 Uhr  ·  #2
Huhu,
interessanter Beitrag den du da geschrieben hast

Hab auf dem Gebiet mein Forschungspraktikum gemacht (Versuch der Nachbildung/Synthese des ETR1-Ethen-Rezeptors) und hab dadurch bedingt recht viel mit Phytohormonen zu tun gehabt.
Also Freunde.. kein Obst/Gemüse neben reifen Äpfeln lagern, da diese Ethen produzieren

LG alex
Zed
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 11.03.2009 - 22:57 Uhr  ·  #3
Genau das kommt aber noch im nächsten beitrag
Danke (:
Zed
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 19.03.2009 - 11:29 Uhr  ·  #4
Was bewirken Auxine in Embryonen?

Abhängig von der Konzentration von Indol-3-Essigsäure und der Auxin Sensibilität der Zellen bewirkt der Auxingradient unterschiedliche Gentätigkeiten: In dem Bereich, wo die am geringsten Auxinkonzentration vorherrscht, entwickelt sich das Sprossmeristem. Die seitlich vom Meristem liegende erhöhten Konzentration ist notwendig für die Anlage der Kotyledonen (Keimblätter). An der Position mit der höchsten Konzentration, direkt an der Basis des Embryos, entwickelt sich das Gewebe der Wurzelspitze.
Im weiteren Prozess des Embryos bewirkt die Auxinverteilung, durch den polaren Auxintransport im Meristemgewebe, das Aufrechterhalten des Meristemcharakters und sie ist wichtig für das Entwickeln von Pflanzenorganen.
Die Konzentrationen von Auxinen in der Pflanze unterschieden sich dadurch, dass im Sprossmeristem wenig an Auxinen vorhanden ist, da es in den Bereichen der Blattanlagen Transport wird, und im Bereich der Wurzelspitze sich viele Auxine aufhalten.

Quelle: Strasburger - Lehrbuch der Botanik
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 22.04.2009 - 08:47 Uhr  ·  #5
danke für die gute einführung, mario.
Fortsetzung ausdrücklich erwünscht.
Azubi
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 25.04.2009 - 20:13 Uhr  ·  #6
Wow ehrlich ein super informativer Beiträg und bitte bitte mehr davon
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 26.04.2009 - 00:44 Uhr  ·  #7
Als ich den Titel gelesen habe, hatte ich völlig andere Assoziationen, nämlich die Wirkungsweise von Phytohormonen beim Menschen.

Genaueres weiß ich nicht darüber. Ich habe nur mal gehört, dass Phytohormone angewendet werden bei Menstruationsbeschwerden, und ich habe eine populärwissenschaftliche Schrift gelesen, die ich aber nicht mehr besitze, in der stand, dass zur Prophylaxe von Prostata-Leiden bestimmte Phytohormone Östrogen-Rezeptoren blockieren können und dadurch der Vergrößerung der Prostata entgegen wirken.

Es würde mich interessieren, ob die Autoren dieser Schrift etwas durcheinander gebracht haben, oder ob das so richtig ist. Dann fände ich es interessant, wenn das fachkundig vervollständigt würde.

Gruß Rainald
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Phytohormone bei Menschen

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Gepostet: 26.04.2009 - 13:07 Uhr  ·  #8
Mario hat mir in einer Privaten Nachricht einen interessanten Artikel geschickt, von dem ich hier eine kurze Inhaltsangabe eingeben möchte, weil ich glaube, dass das für alle interessant ist.

In dem Artikel geht es um Genistein, ein Pflanzenhormon aus der Gruppe der Phytoöstrogene.
Genistein kommt vor in Soja, Erdklee, Schwarzen Bohnen und vielen anderen Pflanzen. Die Konzentration in Soja ist recht hoch.

Es gibt Studien, die nachweisen, dass Genistein die Fruchtbarkeit von Schafen und Vögeln herab senkt. Die Pflanzen schützen sich damit als vor Fressfeinden.

Eine entsprechende schädliche Auswirkung auf den Menschen konnte nicht nachgewiesen werden auch nicht bei Asiaten mit hohem Soja-Konsum, wohl aber eine positive, Genistein senkt das Risiko für Brustkrebs. Asiatinnen mit hohem Soja-Anteil in der Nahrung haben ein um 25% verringertes Brustkrebsrisiko. Vor der Einnahme höher dosierter Präparate mit Genistein wird aber gewarnt, weil es dazu noch keine Untersuchungen gibt.

- Quelle: "GDCh (Gesellschaft Deutscher Chemiker) (2000), Genistein - Modellstoff zur Beschreibung endokriner Wirkungen von Phytoöstrogenen. BUA-Stoffbericht 222, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft S. Hirzel, Stuttgart, ISBN 3-7776-1037-2, ISSN 0179-2601"

Gruß Rainald
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Re: Was sind eigentlich Phytohormone und was bewirken sie?

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Gepostet: 03.06.2009 - 16:23 Uhr  ·  #9
Nach längerer Zeit komme ich mal endlich wieder dazu den Aufsatz aufzustocken.

Deshalb betrachten wir jetzt erst einmal das Phytohormon Ethylen.

Die Entdeckung des Ethylens beziehungsweise deren Wirkung war eher zufällig. Dimitri Neljubow hat um ca. 1901 beobachtet, dass Erbsenkeimlinge in der leuchtgashaltigen Laborluft eher dazu geneigt waren horizontal zu wachsen anstatt aufrecht - sie zeigten eine Hemmung des Längenwachstum und zugleich eine Verdickung der Stängel. Er nannte es „horizontale Nutation“ (hN).
Die Wirkung konnte dann auf Ethylen und Acetylen (kann vernachlässigt werden, da Ethylen eine stärke Wirkung erzielt) zurück geführt werden.

Dies war der Anstoß um weitere Experimente durch zuführen. Einige Zeit später hat man nachgewiesen, dass das Pflanzenhormon in reifen Früchten produziert wird. Außerdem konnte es darüber hinaus in vegetativen Gewebe identifiziert werden.
Erst um ca. 1935 waren die wichtigsten physiologischen Einflüsse von Ethylen bekannt und es führte zu ersten Anwendungen als Reifungshormon.

Beispielhaft ein paar Wirkungen:
- Förderung der Fruchtreife (z.B. Begasung von unreifen Bananen in einer Reifekammer)
- Förderung der Alterung (Seneszenz) von Blüten und Blättern
- dient als Stresshormon

Es gibt viele praktische Anwendungen, deshalb hier nur ein paar Beispiele:
- Die Ethylenbeigabe führt bei Bromelien zur Blütenentwicklung
- Bei Crysanthemen führt die Ethylenbeimischung zur Triebbildung

- Wenn Ethylen gehemmt wird, fördert man die Haltbarkeit (z.B. von Schnittblumen)
Ethylen.jpg
Ethylen.jpg (8.57 KB)
Ethylen.jpg
Strukturformel von Ethylen
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