FIZJOLOGIA ROŚLIN wykład 1

Zadaniem fizjologii roślin jest poznanie

-szczegółowych zjawisk zachodzących w żywej roślinie

-procesów odpowiedzialnych za te zjawiska

-mechanizmów uczestniczących w regulacji tych procesów

-zalezności między organizmem i otaczającym go środowiskiem

Fizjologia roślin jest nauką o funkcjonowaniu organizmów roślinnych.

Od powstania rośliny do wydania nasion.

Dzięki temu że nie mogą się przemieszczać to maja szereg przystosowań do środowiska.

Fizjologia roślin ma interdyscyplinarny charakter, czyli musimy mieć podstawowe informacje.

W chloroplastach energia słoneczna zamieniana na energię chemiczną.

Błony komórkowe:

-jest to struktura która powoduje wyodrębnienie poszczególnych przedziałów, komórka posiada system endomembran( powodują kompartymentacje komórki), oddzielających różne jakościowo przedziały – przebiegają różne procesy co powoduje że różne białka,pH itp. Są oddzielone.

- w błonach komórkowych są struktury selektywne bariery między różnymi jakościowo przestrzeniami.

Bez względu na ich lokalizację błony są zbudowane w identyczny sposób. 2 warstwa lipidowa i białka.

Są subtelne różnice na składzie fosfolipidów lub rodzaju białka.

Lipidy – w pojedynczej cząsteczce są 2 różne regiony

-hydrofilowy – wodolubne, główka

-hydrofobowy-ogon

Cząsteczka amfipatyczna – ma właściwości hydrofilowe i hydrofobowe.

Amfipatyczny charakter lipidów sprawia że tworzą one dwuwarstwę, która spontanicznie zamyka się w pęcherzyki – struktury stabilne i energetycznie korzystne.

Białka transbłonowe – penetrujące całą strukturę.

Białka powierzchniowe – wiążą się z siłami elektrostatycznymi z polarnymi głowami lipidów lb białek transbłonowych. Są wiążące się z lipidami i wiążące się z białkami transbłonowymi

Fragment hydrofobowy – penetruje blony mają strukturę alfa helisy. Umożliwiają zakotwiczenie

Hydrofilowe są poza warstwą i są tam gdzie nie woda.

W niektórych białkach transbłonowych niektóre penetruje blonę tylko raz to białka receptorowe.

Są też takie co przecinają ją kilkakrotnie, to jest inny układ – część hydrofobowa – przylegają do łańcuchów i hydrofilowa- wytwarza por. (w jego wnętrzu jest woda).

W tych białkach są zarówno hydrofobowe i hydrofilowe ale będą różnie skierowane. Filowe do kwasów a fobowe do pora.

Funkcje białek błonowych

-transport – selektywna bariera

-łączenie – utrzymanie struktury (białka strukturalne)

-receptorowe białka – pod wpływem zmian przekazywanyjest sygnał do wnętrza komórki

-enzymatyczne bialka – w blonie, wydzielają enzymy

BILAŁA TRANSPORTUJĄCE

Transport bierny- odbywa się spontanicznie zgodnie z gradientem stężeń. Czasem jest dyfuzja prosta, lecz czasem sa potrzebne nośniki – kanały i jest to dyfuzja ułatwiona.

Transport aktywny – wbrew gradientowi stężeń, by mógł być to jest dodatkowa energia by móc dokonać transportu.

Kanały

-są to białka integralnie wbudowane w błonę, tworzą pory i przez nie są transportowane na drodze dyfuzji. Transport ten jest związany tylko z transportem biernym. Większość z nich to kanały jonowe.

Białka kanałowe mogą przyjmować różne stany konformacyjne. Stan otwarty umożliwiający przepływ jonów oraz stan zamknięty.

Otwierają się tylko w określonych przypadkach:

-kanały zależne od zmiany napięcia

-kanały zależne od ligandu

-kanały aktywowane naprężeniem mechanicznym

Kanały napięciozalezne:

-model slizgajacych się fragmentów alfa helis – są czujnikiem napięcia- czyli jeżeli jest dodatnionaładowany i jeżeli pojaw się dodatni obok to one się odpychają i jest otwarte, a jeżeli jest + i – to się zamyka. Należą tu kanały potasowe, sodowe oraz wapniowe

Kanały aktywowane ligandem

-jak przyłączy się odpowiedni zw,chemiczny „agonista” to jest otwarcie a jak się odłączy to kanał się zamyka. Zawsze po otwarciu następuje zamknięcie, by nie było ciągłego kontaktu.

Nagroda nobla za badania dotyczące kanałów potasowych i wodnych. – Jeden pan zajmował się kanałami wodnymi a drugi potasowymi i oni udowodnili w jaki sposób jest selektywność i co powoduje działanie kanałów.

TRANSPORT AKTYWNY

Aby było to wymagany jeststały dostęp energii metabolicznej, ta energia polaryzuje błonę i jest tzw siła transportowa – za to odpowiadają pompy protonowe, ona tylko w jednym kierunku transportuje, w sposób wektorowy i transportuje H+ z cytoplazmy na zewnątrz kom, Prowadzi doasymetrycznego rozmieszczenia sia ładunków i powstania gradientu chemicznego H+.

Transportery aktywne

- transportery pierwotne: są takie, które do przeniesienia wykorzystują energię chemiczną.

1. transportery typu A, B, C- należą do P-ATPazy(powodują rozpad ATP, takie ATP azy muszą mieć ufosforylowany element.)posiadają w swojej strukturze konserwatywne sekwencje wiążące nukleotydy. Występują tylko w tonoplaście – otacza wakuolę. Ich cechą jest że mogą transportować flawonoidy, antocyjaniny, produkty rozkładu chlorofilu i ksenobiotyki(herbicydy i metale ciężkie).Cząsteczki te wiążą się z glutationem, reślinne przenośnikiABC nazywa się pompami GS – Xlub maja koniugaty glutationu GS= glu-cys-glu.Transport ten jest druetapowy:

-udział enzymów- glutation przyłącza się do substratu

-koniugat jest przetransportowany aktywnie z udziałem ATP downętrza wakuoli.

2. Ca2+-ATPazy: należą do P-ATPaz, sa wrażliwe na wanadan, przecina wielokrotnie błone komórkową, Struktura pompy wapniowej tonoplastu, która na N-końcu przyłącza się z Ca-ATPazą. Są 2 typy:

-IIa – niewrażliwe na kalmodulinę

-IIb –aktywowane przez kalmodulinę, kompleks wapń – kalmodulina powoduje aktywację enzymu po przyłączeniu do N- końca. N lub C koniec to tzw domena inhibitorowa – odcieńcie fizyczne tych końców.Ca – ATPazy mają utrzymywac niskie stężenie Ca w cytozolu. Pompy znajduja się w plazmolemie, ER, zewn i wewn błonie chloroplastowej.

3.pompy protonowe – w sposób kierunkowy transportują tylko H+. H+ - ATPaza – transportuje protony z cytoplazmy do apoplastu. Plazmolemmowa ATPaza ma 10 transdomen, jest również P-ATPazą, jest pojedynczym polipeptydem. Madomenę inhibitorową na C – końcu. Hydrofilny odcinek łańcucha z wolna grupą karboksylową stanowi domenę autoregulatorową. Najlepiej poznane bialko pod tym względem dzięki generacji fragmentu protonów może on być wykorzystany przez inne transportery czyli odżywianie roślin, powoduje że mogą być usuwane toksyczne jony, wyrzucając protony powoduje zakwaszenie apoplastu i aktywacji enzymu wzrostu, zapewnia odpowiednie pH.

Potranslacyjna modyfikacja przez fosforylacją – posiada C- koniec domenę autoinhibitorową. Inerakcja między tą domeną a domena katalityczną powoduje, że enzym jest nieaktywny, Jeśli powstanie fosfotreonina to przyłączy się białko 14,3,3 powoduje odsunięcie regionu autoinhibitorowego i powoduje to brak przeszody dla substratu ATP do białka i do transportu protonów.Fuzikokcyna – pochodzi z grzybów i przyłącza się do białka 14,3,3 tylko gdy dołączy się do fosforylowanejteroninie i stabilizuje je. Gdy enzym jest w niskiej aktywności hydroliza jest niemożliwa, gdy warunki pozwolą, czyli gdy ATPaza bd musiała zadziałać to enzym jest aktywowany – jony wapnia stymulują kinasę treoninową i tworzy ufosforylowaną treoninę …

4tonoplastowa pompa protonowa – V-ATPaza – swą budową przypomina ATPazy typu F0 i F1 – występujące w mmitochondriach, plastydach i komórkach bakteryjnych. V-ATPaza jest enzymem składającym się z dwóch sektorów V1- główka, region hydrofilowy, zbudowany z polipeptydow określane jako A-kataliza, B – 3 kopie regulatorowe, C,EE,G,H,DiF i V0 – integralny sektor- ccc –kanał protonowy i a – stator i d – trzonek. Transportuje protony z cytozolu do wakuoli – gdy jest zakwaszony cytozol. Wtedy jest asocjacja – połączenie V1 i V0, a dysocjacja – odłączenie V1 i V0.

Pirofosfataza – transportuje protony z cytozolu do wakuoli. wolnyNi i C koniec, wielokrotnie przecina tonoplast, CS1 – aminokwasy do których jest przyłączony pirofosforan, CS2 i CS3. Pirofosfataza generuje gradient umożliwiający transport innych substancji.

Pompy metali ciężkich:HMA, ich funkcje to: dostarczanie metali niezbędnych do syntezy metaloprotein( błony pęcherzyków Golgiego), usuwanie z cytoplazmy toksycznych metali (tonoplast i plazmmolemma)

Pompy protonowe plazmolemmy i tonoplastugenerują gradient wlwktrochemiczny błony i stanowią tzw. Pierwotną siłę protomotorycznąPMF wykorzystywana przez transportery wtórne do przenoszenia substancji przez błony.

transportery wtorne: do przeniesienia wykorzystuje pierwotną siłę motoryczną wbrew gradientowi stężeń, wytworzoną przez pompy protonowe.

Wtórny transport aktywny: współdziałanie pomp protonowych i transporterów wtórnych. Wygenerowany fragment protonów jest ponownie wykorzystywany .

Transport wtórny symport – sypmortery – w jednym kierunku , a antyportery – w 2 kierunkachnp, sodowo – protonowy,

Transportery sa wysokiego- HATS i niskiego powinowactwa – LATS.

Jak jest mało substancji to te wysokiego wyszukują substancję,jak jest dużo substancji to jest niskiego i one wtedy działają,

-konstytucyjne –ciągle

-Indukcyjne – indukowane substratem