1. Powstanie życia na Ziemi:

1. Powstanie związków organicznych: aminokwasy, nukleotydy, lipidy

2. Agregacje związków organicznych – peptydy, kwasy nukleinowe. Kompartymentacja środowiska wodnego (zajmowanie wolnych nisz)

3. Komórki chemosyntetyczne i fotosyntetyczne

4. Fotosynteza (ok.3,5 mld)

- tlen (wydajniejsze wykorzystanie energii)

- ozon (ok. 2 mld, ochrona przed UV)

1. Wykształcenie szlaków metabolicznych, oddychania tlenowego.

Różnorodność pierwotnych form komórkowych – dostosowanie do środowiska: tlenowość, beztlenowość, autotrofizm, heterotrofizm

1. Pojawienie się komórek eukariotycznych (1,7 mld)

DNA odizolowane od wnętrz a komórki

1. Rozwój życia w kierunku brzegów (dostępność związków mineralnych jako czynnik limitujący rozwój). Brzeg bardziej wymagającym środowiskiem – wymuszone komplikacje struktur i wzrost różnorodnośći.

2. Pojawienie się organizmów wielokomórkowych – kolonie komórkowe, specjalizacje w obrębie kolonii

3. Wyjście na ląd – nowe wymagania środowiska (uniezależnienie od wody)

• Mikoryza arbuskularna – występowała już u pierwszych roślin lądowych. Ówczesny ląd był trudnym siedliskiem dla życia, a udział grzyba mikoryzowego mógł mieć zasadnicze znacznie w zasiedlaniu lądu. (Grzyb pobiera od rośliny np. cukry, a roślina od grzyba wodę i związki mineralne ponieważ nie miały jeszcze wtedy dobrze rozwiniętych organów takich jak korzenie czy łodygi)

• Ektomikoryza (mikoryza ektotroficzna) – grzybnia nie wnika do wnętrza komórki tylko je oplata

• Endomikoryza (mikoryza endotroficzna) – strzępki grzyba wnikają do wnętrza żywych komórek ryzodermy lub kory pierwonej. Wymiana związków zachodzi na drodze dyfuzji lub aktywnego transportu przez błony)

• Grzybnia ekstramatrykalna – ma dużą powierzchnię chłonną. Pobiera wodę, sole mineralne i udostępnia je korzeniowi. Grzyb ułatwia pobieranie fosforu, azotu, Zn, Mg, Cu. Grzyb otrzymuje substancje organiczne, głównie cukry.

• Mikoryza nie jest symbiozą. Roślina może żyć bez grzyba jednak jest to mało wydajne. Istnieje tylko kilka gatunków, które bez grzyba nie są w stanie rozwijać się i funkcjonować.

1. Powstanie życia – chronologia:

• 4,5 mld – powstanie Ziemi

• 3,85 – 3,5 mld – pierwsze żywe organizmy prokariotyczne

• 3,4 mld – pierwsze autotrofu

• 1,7 mld – pierwsze organizmy eukariotyczne

• 650mln – organizmy wielokomórkowe

• Ok. 450 mln – kolonizacja lądu przez rośliny

1. Pochodzenie komórek eukariotycznych – seryjna endosymbioza:

1. Komórka prokariotyczna ze ścianą komórkową,

2. Komórka prokariotyczna bez ściany komórkowej (plazmolemma z rybosomami)

3. Liczne endocytostomy, początek kompartymentacji komórki

4. DNA otoczone spłaszczonymi cysternami ER, pierwsze elementy cytoszkieletu

5. Prymitywny fagocyt z prawdziwym jądrem, ER i aparat Golgiego

6. Pochłonięcie prkursora mitochondrium – bakterii purpurowej

7. Pochłonięcie prekursora chloroplastu – sinicy

8. Fotosyntetyzująca komórka eukariotyczna.

4. Ewolucja komórki eukariotycznej:

• Transfer genów z mitochondrium i chloroplastów do jądrowego DNA

• Adaptacja do transkrypcji jądrowej i cytoplazmatycznej oraz do warunków translacji (utrata autonomii chloroplastów i mitochondrium)

Podobieństwa między chloroplastami i mitochondrium:

• Podział istniejących organelli i wzrost. Część białek kodowana jest przez genom jądrowy, a część przez DNA samych organelli

• W stromie obecne rybosomy, DNA, RNA, enzymy, silnie przepuszczalna błona zewnętrzna, a słabo wewnętrzna (białka przenośnikowe).

• Oba typy organelli ewoluowały na drodze endosymbiozy.

Chloroplasty:

Liczne kopie DNA, podobne do DNA bakterii, synteza białek w sposób podobny do
bakterii, własna replikacja DNA

Różnice między chloroplastami i mitochondrium:

W chloroplastach występują dodatkowe przestrzenie we wnętrzu tylakoidów. Łańcuch
transportu elektronów w chloroplastach znajduje się w bonie tylakoidów, a w
mitochondrium w błonie wewnętrznej.

Zielenice - dały początek roślinom lądowym, fragmoplasty, centryfugalne tworzenie
przegrody pierwotnej, wrzeciono kariokinetyczne zanikające w telofazie, skrobia jako
materiał zapasowy, wieloplastydowość

5. Tendencje ewolucyjne w rozwoju filogenetycznym komórki roślinnej:

• zróżnicowanie fenotypów komórek (dermalnych, waskularnych i podstawowych)

• przejście od mono do wieloplastydowości

• utrata aparatu ruchu (pozostał on tylko u nagonasiennych, sagowców i miłorzębów)

• specjalizacja fizjologiczna (np. zróżnicowanie fotosyntez: C3, C4) i biochemiczna(kształtowanie się cech biochemicznych, np. składy ściany komórkowej)

• specjalizacja przez hybrydyzację i poliploidyzację (poliploidy bardziej wytrzymałe w środowisku)

• przekształcenie genomu jądrowego i plastydowego.

KOMÓRKA ROŚLINNA

Organy obecne w komórce roślinnej, których brak w zwierzęcej:

- chloroplasty

- plastydy

- wakuola

- plazmodesmy

- celulozowa ściana komórkowa.

System błon wewnętrznych:
Retikulum endoplazmatyczne, Aparat Golgiego, wakuola, pęcherzyki transportujące (wszystkie okryte jedną błoną)

Rola: biogeneza ogranelli, gromadzenie substancji, biosynteza i transport do pozacytoplazmatycznych obszarów komórki (np. ściany komórkowej), synteza białek lipidów i węglowodanów.

Retikulum endoplazmatyczne:

Dzieli się na gładkie (synteza lipidów) i szorstkie (synteza białek).

Rola: synteza białek i błon w obrębie i poza komórką, regulacje warunków jonowych, komunikacja między komórkami, gromadzenie i synteza białek i lipidów

ER – kompartymenty pełniące różne funkcje, np. ciała białkowe, tłuszczowe, ciągłość ER w obrębie organizmu rośliny – plazmodesmy. W jego środku zachodzi kompartymentacja czyli podział na przedziały).

Retikulum szorstkie:

• synteza białek na rybosomach związanych z ER

• potranslacyjne modyfikowanie białek (glikozydacja, fałdowanie, tworzenie mostków dwusiarczkowych)

Glikozydacja – zwiększenie rozpuszczalności białek, stabilizacja ich orientacji w stosunku do błony, ligandy w procesie rozpoznawania

Retikulum gładkie:

• synteza i sekrecja lipidów zapasowych i wchodzących w skład błony

• Tworzenie ciał olejowych gromadzących triacyloglicerole.

• Deponowanie tłuszczy w ciele rośliny (u okrytonasiennych – nasiona, ziarna pyłków, u nagonasiennych – nasiona)

Rośliny olejodajne – rzepak, orzechy, słonecznik

ER – regulacja stężenia jonów wapnia, wodoru, tworzenie plazmodesm pierwotnych w czasie cytokinezy

Aparat Golgiego:

Budowa: Zbudowany z diktiosomów (stosów cystern, którym towarzyszą pęcherzyki). W komórce roślinnej występuje rozproszenie diktiosomów na terenie komórki.

Polarność aparatu: występuje biegun cis (biegun przyjmujący) i trans (biegun, na którym tworzą się pęcherzyki)

W obrębie komórki występuje recykling pęcherzyków. Po wykorzystaniu wracają one do aparatu i wnikają do diktiosomu

Matriks aparatu – substancja, która otacza diktiosom (pomaga wychwytywać pęcherzyki, utrzymuje jedność i wiąże cysterny)

Funkcje :

• końcowe etapy glikozylacji białek przeznaczonych do błony, ściany komórkowej i wakuoli

• miejsce biosyntezy polisacharydów (pektyny, hemicelulozy)

• sortowanie, pakowanie i kierowanie pęcherzyków do miejsc docelowych.

Pęcherzyki opłaszczone – z płaszczem białkowym, który rozpoznaje się z akceptorem i tworzy się kompleks

Białka opłaszczające:

• klatryna (składnikiem płaszcza pęcherzyków transportujących powstałych w tym procesie endocytozy, transpost z aparatu do wakuoli)

• COP I (transport z aparatu do Retikulum)

• COP II (transport z Retikulum do aparatu)

Wakuola:

Budowa: może powstawać z pęcherzyków pochodzenia diktiosomalnego, przez podział wakuoli już istniejącej czy pęcherzyków endocytalnych. Komórki merystematyczne mają małe i liczne wakuole, a zróżnicowane jedną, dużą.

Funkcje:

• funkcjonuje jako lizosom (wakuole lizosomalne) : mają enzymy hydrolityczne i utleniające (hydrazy, esterazy, nukleazy, peroksydazy).

• przedział spichrzowy : barwniki kwiatowe, np. antocyjany, flawonoidy (płatki kwiatów), betalainy (korzeń buraka), cukry (sacharoza, glukoza, fruktoza), białka zapasowe, jony (potasu, sodu, wapnia, chloru), aminokwasy, kwasy organiczne (jabłkowy, cytrynowy, szczawiowy)

• gromadzą też związki zwiększające atrakcyjność rośliny (zapylanie, rozsiew nasion) – substancje zapachowe i barwniki.

• funkcje obronne: gromadzą związki toksyczne takie jak, np. toksyczne białka laktyny (funkcja zapasowa i obronna), wtórne metabolity (morfina, kodeina, dopamina, nikotyna, atropina, skopolamina, berberyna), terpenoidy, związki azotowe, żywice fenolowe.

• reguluje wartość turgoru w komórce, poziom jonów nieorganicznych w cytoplazmie, odpowiedzialny za wzrost objętości komórki.

W tonoplaście występują systemu transportowe – pompy protonowe takie jak:

• H+ - ATPaza

• H+ - pirofosfataza ,

Które są aktywnymi przenośnikami cukrów i jonów nieorganicznych

Funkcje barwników:

• karotenoidy: odbijają promienie UV – występują na zewnętrznej części płatków

• flawonoidy: absorpcja UV – wewnętrzna część płatków

Ciśnienie osmotyczne w komórkach miękiszowych owocu wzrasta w miarę dojrzewanie z 8,5 do 14 Barów. Kiedy wystąpi wartość krytyczna ciśnienia owoc jest katapultowany, komórki miękiszowe pękają i ze środka zostają wyrzucone nasiona (np. w oślim ogórku)

PLASTYDY

Jest to charakterystyczny składnik komórki roślinnej. Formą prekursorową są proplasty. Otoczone są podwójną błoną, mają kształt sferyczny, posiadają rybosomy, obszary nukleidopodobne (z DNA), ziarna skrobi, plastoglobule, słabo rozwinięty system błon wewnętrznych.

Chloroplasty

Otoczone podwójną błoną, obszary DNA, ziarna skrobi, plastoglobule , wtręty fitoferrytyny (kompleks żelaza z białkiem), wewnątrz system błon komórkowych, tylakoidy gran i stromy. Odpowiadają za fotosyntezę. Poprzez otoczkę odbywa się wymiana metabolitów. Zewnętrzna błona z porami przepuszcza wodę i jony, zaś wewnętrzna jest selektywnie przepuszczalna i zawiera białka transportowe, tzw. Translokatory. Chloroplasty mogą przyjmować różne kształty. Gromadzą one też barwniki.

Plastoglobule – zbudowane z lipidów. Depozyt produktów rozpadu lub syntezy błon. Mogą też być donorem lipidów (jest ich dużo w młodych chloroplastach).

U glonów chloroplasty mogą mieć różną liczbę błon, u tobołków są to np. 3 błony, u brunatnic chloroplast jest otoczony przez błonę jądrową więc są to w sumie 4 błony.

Pirenoid – białkowe podłoże odpowiadające za aktywność enzymów fazy ciemnej i syntezy skrobi. Dookoła gromadzone są produkty fotosyntezy, np. skrobia, paramylon, mannitan, chryzolamina.

Etioplasty

Występują w komórkach potencjalnie zdolnych do fotosyntezy ale są pozbawione kontaktu ze światłem. Gdy mają dostęp do światła przekształcają się w chloroplasty. Obecne jest w nich ciało prolamelarne (system błon wewnętrznych w postaci rurek tworzących regularny układ) oraz protochlorofilid (żółty barwnik w ciele prolamelarnym, który w czasie przekształcania się etioplastu w chloroplast przekształca się w chlorofil.

Amyloplasty

Zawierają obszary nukleidopodobne, rybosomy, plastoglobule, pojedyncze lub po kilka ziare skrobi (organizmy podziemne – kłącza, bulwy)

Leukoplasty

Występują w epidermie (włoski), komórkach kory pierwotnej, łodygi, korzenia ale w miejscach gdzie brak kontaktu ze światłem więc wewnątrz, tkance spichrzowej. Są niezdolne do fotosyntezy, dojrzałe nie zawierają barwników, mają obszary nukleidopodobne, dojrzałe nie mają rybosomów, mają ziarna skrobi.

Funkcja – podukcja olejków eterycznych, synteza kwasów tłuszczowych (tworzenie wosków epikutykularnych).

Chromoplasty

Zawierają karotenoidy najczęściej w plastoglobulach (rozpuszczalne w tłuszczach) lub w postaci krystalicznej. Są to specjalne struktury gromadzące barwniki, np. wewnętrzne błony chromoplastowe lub tzw. Retikulum chromoplastowe. Występują one w płatkach kwiatowych, owocach, starzejących się liściach, w komórkach korzeni (np. marchew)

PEROKSYSOMY

Nie zawierają DNA i rybosomów. Peroksysomy jednej klasy mogą przekształcać się w peroksysomy drugiej klasy.

Typy:

- liściowe (między chloroplastami a mitochondrium, uczestniczą w procesie oddychania)

- brodawek korzeniowych (u roślin motylkowych, biorą udział w reakcjach związanych z transportem symbiotycznie przyswajalnego azotu

- glioksysomy (w nasionach. Odpowiedzialne za metabolizm kwasów tłuszczowych)

Ściana komórkowa.

Budowa: celuloza (substancja szkieletowa), hemicelulozy, pektyny (matrix); białka, związki fenolowe.

Łańcuch celulozy Mikrofibryla Makrofibryla Włókno celulozy

Celuloza syntetyzowana jest przez kompleksy enzymatyczne (in. Kompleksy terminalne). Enzym syntetaza celulozy. Glukoza syntetyzowana jest w AG, celuloza powstaje na zewnętrznej powierzchni błony.

Pektyny - polisacharydy kwaśne, zbudowane z reszt kwasu D-galakturonowego. Mają charakter kwaśny, co sprawia, że są silnie uwodnione. Jony Ca²⁺ stabilizują sieć pektynową, umożliwiają wiązanie z innymi składnikami ściany komórkowej. Blaszka środkowa, ściana pierwotna, śluz.

Homogalakturonan – polimer reszt kwasu D-galakturonowego, powiązanych wiązaniami
α (1-4). Dominują w pierwotnej ścianie roślin jedno- i dwuliściennych.

Ramnogalakturonan; Galakturonamy

Hemicelulozy – niejednorodne (jedno-, dwuliścienne, nagozalążkowe), polimery cukrów (glukan, mannan, ksylan). Połączone z mikrofibrylami celulozowymi poprzez wiązania H-H.

• Ksyloglukan – ściana pierwotna dwu i jednoliściennych (glukoza + ksyloza).

• Ksylany – zbudowane z reszt ksylozy, wtórne ściany komórkowe roślin drzewiastych.

• Hemicelulozy – zawierają mannozę – w niewielkiej ilości u wszystkich okrytozalążkowych.

** Hemicelulozy – funkcja zapasowa

Białka ściany komórkowej:

Białka strukturalne; białka enzymatyczne.

Ekstensyny (b. strukturalne) tworzą sieci białkowe, wzmacniają i stabilizują ściany komórkowe.

Ekspansyny – białka rozluźniające strukturę ściany.

Śluz jest szeroko rozpowszechniony wśród różnych grup roślin m.in. u glonów, porostów, mchów, paproci oraz wielu przedstawicieli nago- i okrytonasiennych.

49 rodzajów okrytonasiennych: np. Brassicaceae, Orchidaceae, Cuscuta, Vanilla.

Zdolność do produkcji ślubu wykazują różne, wegetatywne i generatywne, części roślin, np. liście, korzenie, pędy czy organy kwiatowe.

Kanały śluzowe

Komórki śluzowe.

Śluzy – węglowodany wieloskładnikowe. Główny składnik to pektyny, należące do kwaśnych polisacharydów; inne cukry: ramnoza, glukoza, arabinoza, ksyloza, galaktoza, mannoza.

Śluz pektynowy – zbudowany z pektyn

Śluz celulozowy – zbudowany z celulozy i pektyn.

Śluz produkowany jest zwykle przez grupy komórek lub podjednostki komórki, rzadziej przez całe tkanki. Owoce, nasiona (diaspory).

Śluz – właściwości, znaczenie:

Zwiększenie wagi po spęcznieniu:

- Artemisa monospermia – 20 razy

- Artemisa sphaerocephala – 589 razy, utrata wody w ciągu 9h, po usunięciu otoczki
śluzowej – 2h

Przyspiesza kiełkowanie:
- Blepharis sp. 1-3h
- Artemisa sphaeocephala – 24h.

Rośliny jednoroczne (o krótkim cyklu życiowym); ruderalne; Dracocephalum sp, Plantago sp, Lepidium satirum, Arabidopsis thaliana, Artemisa annua.

Śluzowa otoczka działa jak soczewka – Hesperis matrona lis.

Rozprzestrzenianie się roślun za pomocą śluzowych diaspor – Juncus, Euphorbia: epizoochoria.

Rozprzestrzenianie się roślin za pomocą śluzowych diaspor – Cydonia sp – endozoochoria.

Ochorna przed zjedzeniem, zebraniem diaspor przez zwierzęta – mrówki.

Plantago major – roślina wprowadzona z Europy do Północnej Ameryki na stopach (butach) ludzi i nogach zwierząt. Odcisk stopy białego człowieka („foot-prits of the white men”).

Ukształtowanie i budowa roślin naczyniowych.

Rośliny naczyniowe – paprotniki i nasienne, dominującą formą jest sporofit, o dużym zróżnicowaniu wewnętrznym i zbudowanym z 2 zasadniczych części tj. pędu i korzenia.

Tkanka – zespół komórek o podobnej budowie przystosowany do pełnienia określonych funkcji.

Klasyfikacja tkanek: pochodzenie, budowa, funkcja.

Tkanki merystematyczne – zbudowane z komórek zdolnych do regularnych podziałów. Tworzą strefy merystema tyczne. Dają początek wszystkim innym tkanom.

Układ izolujący (okrywający)

Bariera mechaniczna i chemiczna – epiderma, egzoderma, peryderma lub martwica korkowa. Ciągłość tkanek termalnych; obecność kutykuli i wosku.

1) Kutykula i wosk – zapobiega transpiracji; przepuszczalna dla substancji polarnych, niepolarnych (np. fungicydy); samooczyszczanie się powierzchni liści.
2) Włoski – martwe lub żywe, jedno-, wielokomórkowe, proste, rozgałęzione o różnych kształtach:
- żywe – zwiększają powierzchnie parowania

- martwe – pełnią funkcje ochronną przed nadmierną transpiracją
- wydzielnicze, parzące, trawienne, okrywające.
- kutner – gęste pokrycie z włosków
- ochrona przed nagrzewaniem się wnętrza liścia, ochrona świetlna – rozpraszanie światła; ochrona przed żerowaniem.

3) Ryzoderma – pozbawiona jest kutykuli, skórka korzenia umożliwia wymianę wody i rozpuszczonych w niej substancji (roztwór zewnętrzny – korzeń). Zapora przed patogenami. Czapeczka – ochrona merystemu, wydzielanie śluzu.
4) Peryderma:
- wielowarstwowa wtórna tkanka okrywająca
- komórki zsuberynizowane
- korek – zewnętrzna część perydermy; martwica korkowa – ochrona starszych łodyg i korzeni.

Układ fotosyntetyzujący.

W jego skład wchodzą wszystkie komórki zawierające chloroplasty. Miękisz asymilacyjny – liście, pędy.

Układ przewietrzający (wentylacyjny)

Układ ten tworzą przestwory międzykomórkowe wypełnione gazem, wykształcone w formie kanałów i komór oraz porów (w przypadku szparek), światła martwych komórek, aparaty szparkowe i przetchlinki. Magazynuję gazy, wymiana – dyfuzja.

Typy przestworów międzykomórkowych:
- schizogenne – rozpuszczanie blaszki środkowej i odsuwanie komórek od siebie

- lizygenne – rozpuszczanie całych komórek
- reksygenne – w wyniku rozerwania (np. cebula, czosnek).

System przewodzący (waskularny)

- floem pierwotny (protofloem, meta floem) i wtórny.

- ksylem pierwotny (protoksylem, metaksylem) i wtórny.

Floem – przewodzi organiczne substancje pokarmowe – cukry (od szczytu ku podstawie)

Tkanka niejednorodna: rurki sitowe, komórki towarzyszące, miękisz łykowy, włókna łykowe.

Ksylem – transport wody i soli mineralnych. Cewki, naczynia, miękisz drzewny, włókna drzewne.

Ściana promieniowa w cewce sosny – jamki lejkowe.

Perforacja prosta i drabinkowa w ścianach szczytowych członów naczyń.

System wzmacniający (mechaniczny).

Typy tkanek:

- kolenchyma (pierwotna)

- sklerenchyma (pierwotna lub wtórna)

- parenchyma (włącznie z aerenchymą)

Kolenchyma:
- komórki żywe, ściana pierwotna nierównomiernie zgrubiała (kolenchyma kątowa, płatowa)

- odporna tylko na rozciąganie.

Sklerenchyma:

- komórki zwykle martwe, ściana wtórna, wielowarstwowa.

- odporna na rozciąganie, zginanie, ściskanie, skręcanie i ścinanie.

- ciągłe pokłady, pasma włókien, gniazda komórek kamiennych (owoc gruszy), pojedyncze sklereidy (komórki kamienne)

Inne układy:

- układ czepny

- układ wydzielniczy

- układ percepcji bodźców zewnętrznych i percepcji stanu pobudzenia.

- układ obronny przed patogenami

- układ ruchowy.

Cykl komórkowy

Cykl komórkowy: to okres od powstania komórki w wyniku podziału mitotycznego do zakończenia następnego podziału. Podziały występują w tkankach twórczych (merystemach).

Mitoza i okres międzypodziałowy (interfaza):

Kariokineza – podział jądra

Cytokineza – podział cytoplazmy

Interfaza – okres między kolejnymi podziałami. Synteza białek, podwojenie ilości DNA.

G1 – odbudowa organelli, synteza różnych rodzajów RNA (jądro komórkowe), synteza białek enzymatycznych, strukturalnych (cytoplazma).

G0 – stan spoczynku, powrót do fazy G1.

S – replikacja DNA, synteza histonów.

G2 – przygotowanie do podziału, synteza białek wrzeciona kariokinetycznego i cytokin etycznego (głównie tubuliny), synteza składników potrzebnych do odtworzenia otoczki jądrowej po podziale.

Mitoza – pośredni podział jądra komórkowego.

Amitoza – bezpośredni podział jądra komórkowego.

Profaza – kondensacja chromatyny, wyodrębnienie się chromosomów.

Prometafaza – rozpad otoczki jądrowej, łączenie mikrotubul (MT) kinetochorowych z kinetochorami, ruch chromosomów do płaszczyzny równikowej.

Metafaza – ustawienie chromosomów w płaszczyźnie równikowej wrzeciona.

Anafaza – rozpoczyna się od podziału centromeru, ruch chromosomów do przeciwnych biegunów komórki.

Telofaza – de kondensacja chromosomów, odtworzenie otoczki jądrowej (jądra i jąderka)

Cytokineza – fragmoplast; tworzenie się blaszki środkowej.

Wrzeciono kariokinetyczne: mikrotubule kinetochorowe i biegunowe.

Wrzeciono cytokinetyczne (in. fragmoplast) – mikrotubule, mikrofilamenty, pęcherzyki z AG.

Chromosom:
- telocentryczny

- subtelocentryczny

- submetacentryczny

- metacentryczny.

Budowa chromosomu:

Kinetochor – miejsce przyczepu mikrotubul kinetochorowych.

NOR – organizator jąderkowy (przewężenie wtórne)

SAT-chromosom – uczestniczy w odtwarzaniu jąderka.

Chromosomy metafazowe = płytki metafazowe: chromomycyna i FISH.

Informacje z zakresu cytologii i cytogenetyki:

- liczba chromosomów (2n, n)

- struktura chromosomów (położenie centromeru, położenie przewężenia wtórnego)

- kariotyp (wygląd podstawowego kompletu chromosomów, tworzenie
ideogramów/kariogramów; wzory prążkowe, np. prążki C i Q.

- zachowanie się chromosomów w mejozie.

Dodatkowe chromosomy: B chromosomy, chromosomy płci, minichromosomy.

x – liczba podstawowa (genom) to podstawowy (monoploidalny) zespół chromosomów rośliny. U gatunków diploidalnych x=n. U poliploidów n jest wielokrotnością x, np. 2n=4x=36 – tetraploid; 2n=2x=18 – diploid.

Kariotyp – zespół chromosomów charakterystyczny dla komórki osobnika, gatunku.

n – liczba haploidalna; 2n – liczba diploidalna.

Poliploidy – rośliny powstałe w wyniku mutacji genomowych lub zmiany liczby chromosomów w stosunku do wyjściowej formy diploidalnej.

1. Autoploidy – w ich komórkach ten sam zespół chromosomów jest reprezentowany więcej niż dwa razy.

2. Allopoliploidy – posiadają różne genomy, każdy reprezentowany dwukrotnie. (np. wiśnia, bawełna, pszenica, truskawka, ziemniak jadalny).

3. Autotriploidy - krzyżowanie triploida z diploidem. Triploidy są sterylne, nie tworzą nasion, np. triploidalne, beznasienne banany i tulipany.

4. Autotetraploidy – spontaniczne zwielokrotnienie 2x liczby chromosomów do 4x, np. kawa, orzechy ziemne, hiacynty (tetraploidy zawsze niebieskie), tulipany.

Cytoszkielet

Cytoplazma komórek eukariotycznych (grzyby, zwierzęta, rośliny) zawiera trójwymiarową sieć włókien białkowych łączących składniki cytoplazmy między sobą oraz z błoną komórkową – cytoszkielet:

1. Fi lamenty pośrednie 7-11nm

2. Mikrofilamenty aktynowe 5-7nm

3. Mikrotubule 24-26nm.

Filamenty pośrednie – wyścielają i wzmacniają wewnętrzną powierzchnie błony jądrowej. Zbudowane z białek zwanych laminami. Stanowią miejsce przyczepu chromatyny.

Mikrofilamenty aktynowe – G-aktyna (globularna), F-aktyna (po polimeryzacji).

Trucizny:

- falloidyna – zatrzymuje polimeryzację

- cytochalazyna B – inhibitor polimeryzacji.

- papina – działa na miozynę

Mikrotubule – zbudowane z białka tu buliny. Alfa i beta tubulina tworzą heterodimer. Każdy zawiera cząsteczkę GTP. Powstają w MTOC – centra (gamma tubulina)

Białka towarzyszące mikrotubulą: MAP, Tau, STOP.

Trucizny:
- kolchicyna – inhibitor polimeryzacji.

- taxol – stabilizuje mikrotubule.

- wynblastyna, winkrystyna – wiążę się z tu buliną.

Białka motoryczne MT:

Łańcuchy ciężkie – miejsca łączenia się z MT; łańcuchy lekkie – miejsce przenoszenia obiektów:
- kinezyny: od – do +; funkcjonowanie fragmoplastu, formowanie przegrody pierwotnej.

- dyneina: w komórce roślinnej zastępuje ją kinezyna.

Cytoszkielet kortykalny

Opaska prepofazowa

Wrzeciono kariokinetyczne (wspólna dla komórki roślinnej i zwierzęcej – TYLKO!)

Wrzeciono cytokinetyczne (fragmoplast.

Funkcje cytoszkieletu:

- utrzymuje organizację strukturalną komórki.

- ruch cytoplazmy.

- umiejscowienie i przemieszczenie organelli w komórce.

- komunikacja pomiędzy różnymi składowymi systemu błon wewnętrznych.

- utrzymanie spolaryzowanej organizacji komórki.

Merystem wierzchołkowy:

- Pędu, budowa pierwotna i wtórna łodygi.

- Korzenia, budowa pierwotna i wtórna korzenia.

Podział peryklinalny – równoległy do powierzchni.

Podział antyklinalny – prostopadły do powierzchni.

Kierunek względem środka:
- ośrodkowy (centryfugalny)

- dośrodkowy (centrypetalny)

Kierunek względem szczytu:

- bezypetalny (w dół)

- akropetalny (w górę)

Przekrój:

- poprzeczny

- podłużny promieniowy
- podłóżny styczny.

Merystem wierzchołkowy pędu – kształt np. kopulasto zaokrąglony, płaski, stożkowy, może znajdować się w zagłębieniu.

Zarodnikowe (paprotniki, skrzypy) – jedne komórka inicjalna na szczycie, tzw. Apikalna, kształt tetraedryczny. Komórka trójsieczna.

Merystem wierzchołkowy pędu roślin nasiennych (i niektórych paprotników np. widłaków) – kilka komórek inicjalnych, tworzą z najbliższymi pochodnymi rejon protomerystemu w szczytowej partii wierzchołka.

Nagozalążkowe: grupa komórek inicjalnych w powierzchniowej warstwie protomerystemu; podziały peryklinalne i antyklinalne.

Okrytozalążkowe: komórki inicjalne ułożone są piętrowo. Komórki pięter szczytowych i ich pododne dzielą się antyklina lnie budowa warstwowa tunika. Niżej położone komórki dzielą się anty- i peryklinalnie, tworząc tzw. korpus.

Układ tkanek przewodzących w walcu osiowym może być rozmaity:

- protostela (haplostela, plektostela)

- syfonostela (ektofloiczna, amfifloiczna)

- syfonostela złożona (eustela, ataktostela)

Wiązki:

- kolateralna

- kolateralna otwarta

- bikolateralna

- koncentryczna.

(Porównanie wiązki otwartej i zamkniętej na rysunku)

Kanał:

- reksygeniczny – nierównomierny wzrost tkanki prowadzi do rozerwania komórek.

- lizygeniczny – rozkład całych komórek.

- schizogeniczny – rozklejenie blaszki środkowej i odsuwanie się komórek od siebie.

Przekształcenia pędu:

- gałęziaki

- ciernie

- kłącza

- kolce

- Cebula – organ spichrzowy i przetrwalnikowy

- Ziemniak – bulwy pędowe, pęd nadziemny, podziemne rozłogi tzw. stolony.

Budowa wtórna – tkanki wtórne są wynikiem działalności dwóch merystemów bocznych, tj. kambium (tkanki przewodzące) i fellogenu (tkanki okrywające).

Kambium pochodzi z prokambium znajdującego się między drewnem a łykiem. W obszarach międzyzwiązkowych – z komórek miękiszowych.

Felogen – powstaje przez odróżnicowanie komórek kory pierwotnej (parenchymy lub kolenchymy). Korkowica (peryderma) – korek + felogen + feloderma.

Merystem wierzchołkowy korzenia.

Merystem wierzchołkowy korzenia obejmuje protomerystem i strefę wzrostu na długość, Protomerystem obejmuje komórki inicjalne i ich najbliższe pochodne (paprotniki – jedna komórka inicjalna; rośliny nasienne – większa komórka komórek inicjalnych.

Skrzypy , paprocie, widliczka – jedna komórka inicjalna powstaje z niej korzeń właściwy i czapeczka.

Nagonasienne – dwie warstwy komórek inicjalnych.

Okrytonasienne – jednoliścienne – trzy/cztery warstwy komórek inicjalnych.

Okrytonasienne – dwuliścienne – trzy, rzadziej cztery warstwy komórek inicjalnych.

Budowa pierwotna korzenia:
Epiderma, kora pierwotna, endoderma, perycykl, metaksylem, floem, prokambium.

Korzeń tetraarchiczny – 4 pasma floemu i ksylem

Przekształcenia korzenia [?]:

- Salvinia sp. – „korzeń” to przekształcony liść

- Ipomea batates (bataty) – korzeń bulwiasto zgrubiały

- Bulwy korzeniowe, bulwy pędowe (ZIEMNIAK!!)

- Miękisz łykowy, miękisz drzewny, tkanka spichrzowa.

- Pneumatofory (korzenie oddechowe) - korzenia oddechowe, charakterystyczne dla roślin rosnących na podmokłych terenach, z trudnościami do dostępu tlenu

- Korzenie podporowe - rośliny rosnące na grząstkich terenach; funkcja podporowa, wyrastają z pni, np. kukurydza;

Budowa wtórna – kambium (z pro kambium) – kambium odkłada do wnętrza komórki drewna na zewnątrz – łyka

Fellogen (z okolnicy) – kora pierwotna ulega czasem usunięciu a funkcję okrywającą przyjmuje korkowica

Korzenie boczne – zawiązują się najczęściej w okolnicy. U niektórych paprotników w endodermie.

Porównanie budowy pędu i korzenia:

Pęd	Korzeń
Pokryty epidermą z wykształconą kutikulą	Epiderma bez kutikuli
Aparaty szparkowe	Brak aparatów szparkowych
Merystem chroniony przez okrywę z łusek, zawiązków liściowych lub nasadowych części liści.	Merystem chroniony czapeczką
Drewno pierwotne różnicuje się odśrodkowo, łyko pierwotne różnicuje się dośrodkowo.	Drewno i łyko pierwotne różnicują się dośrodkowo.
Organy boczne tworzone są egzogennie.	Korzenie boczne tworzone są endogennie.
Endoderma – rzadko.	Endoderma – obecna.
Wiązkowy układ drewna i łyka pierwotnego.	Radialny układ drewna i łyka pierwotnego.

Porosty

Porosty – powstały na skutek wytworzenia stałej symbiozy pomiędzy cudzożywnym grzybem i samożywnym glonem. Komponent grzybowy – mikobiont. Aż u 98% porostów występują grzyby należące do workowców (Ascomycota). Glon – fotobiont; należą tu przede wszystkim zielenice (Chlorophyceae) w ok. 90%.

Ciało porostów to tzw. plecha. Może ona przybierać różne kształty: nitkowata, krzaczkowata, listkowata, skorupiaste.

Mogą występować na różnych siedliskach (skały wapienne, granitowe, beton, dachówki, kora drzew, bezpośrednio na powierzchni gleby), wysokościach geograficznych. Występują też na wszystkich szerokościach i długościach geograficznych. Żyją kilka, kilkanaście, kilkaset lat, a nawet tysięcy np. Rhizocarpon – 9000.

Dwa typy plech:

- homeomeryczna (niewarstwowa)

- heteromeryczna (warstwowa)

Rozmnażanie:

- wegetatywne – fragmentacja plechy, wyrostki tzw. izydia, urwistki tzw. soredia.

- płciowo – tylko grzyb.

Porosty są zdolne do produkcji specyficznych substancji tzw. kwasów porostowych. Nadają one porostom właściwości bakteriobójcze, mogą być silnie trujące.

Symbioza między grzybem a glonem jest tak ścisła, że oba komponenty utraciły zdolność do samodzielnego życia, w warunkach naturalnych nie dochodzi do przypadkowych symbioz.

Relacja między oboma komponentami ma charakter mutualizmu. Obie strony mają z tego korzyść – grzyb pobiera węglowodany, glon otrzymuje wodę i składniki mineralne, jest chroniony przed wysychaniem.

Znaczenie porostów:

- bioindykatory (reagują na zanieczyszczenia środowiska).

- organizmy pionierskie (erozja skał – formowanie gleby),

- w lasach – czynnik glebotwórczy.

- pożywienie dla wielu zwierząt (w zimie dla reniferów).

- wykorzystywane do budowy gniazd przez ptaki.

Mikoryza

Grzyb (mycos) + korzeń (rhiza) = mikoryza (mycorrhizae)

Powszechna u paprotników, nagonasiennych a także u okrytonasiennych.

Ektomikoryza (mikoryza endotroficzna) – gdy grzybnia nie wnika do wnętrza komórki, tylko je oplata.

Endomikoryza (mikoryza endotroficzna) - strzępki wnikają do wnętrza żywych komórek ryzodermy lub kory pierwotnej.

Ektomikoryza

Strzępki wrastają między komórki ryzodermy i głębiej między komórki kory. Barierą jest endoderma. Strzępki tworzą palczaste rozgałęzienia tzw. Sieć Hartiga, która oplata komórki, przylegając do ściany komórkowej.

Sieć Hartiga ściśle przylega do komórek gospodarza stanowi przenośnikowy aparat grzyba (organ transportu).

Po wykształceniu sieci Hartiga na powierzchni korzenia tworzy się opilśń. Korzenie mikoryzowe są krótkie, rozgałęziają się „dichotomicznie”.

Sieć Hartiga + opilśń = grzybnia matrykalna. To grzybowa część „organu” mikoryzowego. Pozostaje w ciągłości z resztą grzybni (ekstramatrykalnej lub pozakorzeniowej)

Grzybnia ekstramatrykalna ma dużą powierzchnię chłonną. Pobiera wodę, sole mineralne i udostępnia je korzeniowi. Grzyb ułatwia pobieranie fosforu, azotu (Zn, Mg, Cu). Grzyb otrzymuje substancje organiczne głównie cukry.

Grzyb tworzy barierę ochronną przed atakiem grzybów patogenicznych, nicieni.

Endomikoryza

Powszechna u nagonasiennych (wyjątek Pinaceae). Okrytonasienne – 75%, u roślin wszystkich stref klimatycznych. Mikoryza arbuskularna, pęcherzykowo-arbuskularna (VAM).

Endomikoryza: mikoryza arbuskularna; grzyby z rzędu Glomales.

- strzępka grzybowa rośnie po powierzchni ryzo dermy; tworzy apresorium – miejsce
zakotwiczenia.

- rośnie pomiędzy komórkami ryzo dermy i egzodermy; następnie wrasta do wnętrza
komórek; tworzą się arbuskule.

- tworzy również pęcherzyki (vesicles).

- grzyb może tworzyć obfitą grzybie ekstramatrykalną.

Wewnątrz komórki strzępka nie kontaktuje się z cytoplazmą, plazmolema komórki pukla się wraz ze strzępką. Takie strzępki tworzą później arbuskule i pęcherzyki.

Komórka gospodarza ulega zmianie – centrum zajmuje arbuskula otoczona plazmolemą i warstewką cytoplazmy komórek korzenia. Wakuola ulega fragmentacji, jądro powiększa się, zanikają amyloplasty, więcej diktiosomów. Wymiana substancji na drodze dyfuzji, aktywny transport przez błonę.

Mikoryza arbuskularna – występowała już u pierwsch roślin lądowych. Ówczesny ląd był trudnym siedliskiem dla życia, a udział grzyba mikoryzowego mógł mieć zasadnicze znacznie w zasiedlaniu lądu.

Mikoryza orchidalna – zredukowany zarodek; wykształca się protokorm, który może rozwijać się jedynie we współżyciu z grzybem mikorytycznycm. Czas rozwoju to nawet kilkanaście lat.

U wrzosowatych (Ericales) grzyb tworzy luźną sieć wokół korzeni; ułatwia rozkład substancji organicznych do prostych związków przyswajalnych przez roślinę.

Luminescencja – grzyby, grzybnia (ryzomorfy)

Formy ekologiczne roślin naczyniowych.

Hydrofity – rośliny żyjące całkowicie lub częściowo w środowisku wodnym: podwodne, z liśćmi pływającymi na powierzchni wody lub ziemnowodne.

np. Pistia sp

Cechy:

• Słabo wykształcony system korzeniowy lub brak, pobieranie wody całą powierzchnią.

• Blaszka liściowa cienka, komórki epidermy często z chloroplastami, słabo wykształcona kutykula.

• Tkanki przewodzące słabo wykształcone, mechanicznych brak.

• Liście podwodne – brak aparatów szparkowych; liście pływające – tylko górna strona.

• Łodyga i liście – obecność aerenchymy.

Aerenchyma (miękisz powietrzny) – funkcja przewietrzająca; przestwory międzykomórkowe tworzą system kanałów powietrznych; rezerwuar gazów; ułatwia unoszenie na powierzchni wody; idioblasty. Np. Nuphar sp, Juncus sp, Acorus sp.

Transpiracja, unoszenie na powierzchni wody:

• Włoski

• Rozdęte ogonki liściowe, np. Euchhornia sp.

• Zagięcie blaszki liściowej, np. Victoria sp.

• Wosk, np. Nymphaea sp.

• Przepona (diafragma) – kanał w łodydze, np.. Pałka wodna

Heterofilia – różnolistność np. Strzałka wodna, Apomogeton sp., bluszcz

Higrofity – rośliny żyjące w środowiskach wilgotnych.

np. Impatiens parviflora (niecierpek), Oxalis acetosella, Impatiens royles.

Cechy ułatwiające transpirację:

• Cienkościenne komórki epidermy.

• Żywe włoski.

• Aparaty szparkowe po obu stronach blaszki liściowej.

• Komórki miękiszu luźno ułożone.

• System korzeniowy słabo rozwinięty.

Kserofity – wysoka odporność na susze, pustynie, półpustynie, stepy. Obecność cech kseromorficznych:

Sklerofity – sztywny pokrój, duża ilość sklerenchymy w pędach, cechy regulujące transpirację, dobrze rozwinięty system korzeniowy i tkanki przewodzące. Zmniejszenie powierzchni liścia (igły), modyfikacja miękiszu (miękisz transfuzyjny), aparaty szparkowe w zagłębieniach, gruba kutykula, pokrycie woskiem. Liście traw - blaszka liściowa wiechliny (Poa sp) – komórki pęcherzykowe, Redukcja powierzchni blaszki liściowej np. liściak, gałęziak. np. Phormium tenax – tęgosz mocny (len nowozelandzki)

Sukulenty – rośliny mięsiste, soczyste, silnie rozwinięty miękisz wodny w liściach lub łodygach, obecność śluzu w komórkach; przekształcanie w organy sukulentne liści lub łodyg: ciernie – przekształcone liście (kaktusy) – dostarczenie wody, obrona przed zgryzaniem.

Miękisz wodny – duże komórki z olbrzymimi wakuolami. Magazynuje wodę.

Rośliny okienkowe – mają obszary, których komórki są pozbawione chloroplastów. Jeżeli zostaną przysypane piaskiem, to dalej mogą przeprowadzać fotosyntezę, dzięki okienkom, które przekażą im światło.

Epifity – występują na pniach lub gałęziach drzew, najczęściej w obszarach tropikalnych.

Cechy:

• Nie zakorzeniają się w glebie

• Przystosowanie do pobierania i magazynowania wody z otoczenia (deszcz, mgła)

• Obecność korzeni powietrznych pokrytych welamenem.

• Tworzenie korzeni czepnych

• Tworzenie zbiorników wodnych (u bromelii)

Welamen – złożony z kilku warstw martwych komórek o porowatych celulozowych ścianach.

Pnącza – najliczniej występują w lasach tropikalnych, wykorzystują inne rośliny jako podpory.

Cechy:

• Szybki wzrost na długość

• Wytwarzają: korzenie czepne, wąsy pędowe lub liściowe, włoski lub kolce czepne.

• Charakterystyczna budowa wnętrza – szerokie naczynia i rurki sitowe.

• Drewno nie tworzy jednolitego walca.

Rośliny mięsożerne – zdolne do fotosyntezy; źródłem związków azotowych są zwierzęta (drobne owady, skorupiaki), np. Dionea sp, Drosera sp.

Cechy:

• Przekształcone liście służą do chwytania i trawienia zwierząt.

• Liście pokryte włoskami trawiennymi.

• Rosną na podłożach ubogich w sole mineralne

Utricularia vulgaris (pływacz) – blaszki podzielone na wiele wąskich odcinków. Niektóre końce przekształcone w pęcherzyki pułapkowe.

Nepenthaceae (dzbanecznikowate) – nasada liścia jest blaszkowato rozszerzona, zakończona wąsem na którym znajduje się właściwą blaszką przekształcona w dzbanecznikowatą pułapkę.

Rośliny cudzożywne – pasożytnictwo występuje z różnym natężeniem.

Cechy:

• Zanik chlorofilu

• Redukcja liści i korzeni

• Wytwarzanie ssawek służących do pobierania z tkanek przewodzących żywiciela wody i soli mineralnych.

• Czerpanie związków pokarmowych za pośrednictwem saprofitycznych grzybów.

• Półpasożyty

• Pasożyty całkowite – kanianka, łuskiewnik różowy

• „Saprofity” – monotropa hypopitys

Morfologia rośli, przegląd rodzin; wybrane zagadnienia z taksonomii.

Budowa kwiatu:

Słupek górny, kwiat dolny - Hypogynous

Słupek górny, kwiat kołozalążniowy - Perigynous

Słupek dolny, kwiat górny – Epigynous

Kwiaty „prymitywne” – bez wyszukanych adaptacji dla zapylaczy, otwarte.

Komplikacja struktury kwiatu – zapylacze uczą się, gdzie znajduje się nagroda i jak się do niej dostać.

Zapylacze (owady)

• Specjalizacja aparatu gębowego

• Kwiaty okazałe, często znakowanie płatków; zapach słodki, miodowy, duża ilość nektaru i pyłku, nektar tylko u nasady płatków, chroniony przed rabunkiem.

Pszczoły - inne spektrum światła widzialnego

Mucha – kwiaty często o gnilnym zapachu, barwy i wzory na płatkach przypominają psujące się mięso lub padlinę np. brudnota, kokornak powojnikowaty

Orchidaceae – wykształciły takie kwiaty, że tylko jeden gatunek owada może je zapylić.

Kształt blaszki liściowej.

Brzeg liścia, nasada, blaszka liścia

Kontrola kształtu liścia przez różne geny u Arabidopsis thaliana.

Fabaceae – cechy budowy kwiatu

• 9 pręcików zrośniętych w rurkę otaczającą słupek, jeden pręcik wolny

• Owoc – strąk

• Korzenie brodawkowe

• Np. groch, fasola, soja, soczewica, koniczyna, lucerna, łubin

• Największy płatek – żagielek, 2 boczne płatki – skrzydełka, 2 najmniejsze – łódeczka

Arachis hypogaea orzeszek ziemny – należy do rodziny Febaceae.

Po przekwitaniu szypułki kwiatowe wydłużają się nawet do 20cm i wciskają zielone strąki pod ziemię, gzdie dojrzewają – GEOKARPIA.

Cruciferae

• Kwiaty – kielich 4 działki, korona 4 płatki

• Pręciki czterosilne tzn. 4 dłuższe i 2 krótsze

• Owoc – łuszczyna, łuszczynka

• Np. Rzepak, Arabidopsis thaliana

• Rośliny użytkowe: kapusta pekińska, kapusta czerwona, włoska, kalafior, brokuł, kalarepa, gorczyca

Lamiaceae

• Korona często zrosłopłatkowa dwuwargowa

• Pręcików 2 lub 4 wtedy dwusilne tj. 2 krótsze i dwa dłuższe

• Wytwarzają olejki lotne

• Np. Macierzanka, Mięta, Szałwia, Bazylia, Rozmaryn, Tymianek

Asteraceae

• Kwiatostan zwany koszyczkiem

• Kwiaty rurkowate (symetria promienista), kwiaty języczkowate (symetria grzbiecista)

• Zredukowany kielich często przekształcony w tzw. puch kielichowy (Taraxacum officinale)

• Przedprątność – wcześniejsze dojrzewanie pręcików.

• Np. stokrotka, gerbera, karczoch, mniszek

Poaceae – ok. 11000 gatunków - trawy

• Brak działek kielicha

• Brak płatków korony

• Eksponowane pręciki i słupek

• Pyłek delikatny, mały, sypki.

• Łodyga podzielona na węzły (kolanka) i międzywęźla, całość zwana jest źdźbłem,

• Pochwy liściowe, języczek liściowy,

• Obupłciowe kwiaty zebrane w kłosokształtne kwiatostany,

• Owocem jest ziarniak.

• Np. pszenica, żyto, jęczmień, ryż, owies, kukurydza, trzcina cuktowa

• Rośliny dostarczające olejki eteryczne np. cytronela

• Bambusy – trwały o zdrewniałych ścianach.

Zapylanie przez zwierzęta – pyłek duży, ciężki, kleisty, pokryty kolcami

Zapylanie przez wiatr (wiatropylność) – pyłek drobny, lekki, sypki, o gładkiej powierzchni, dodatkowo np. aparat lotny.

Taksonomia – zajmuje się badaniem i opisywaniem zmienności organizmów, rozpatrywaniem przyczyn i konsekwencji tej zmienności oraz tworzeniem systemu klasyfikacji na podstawie uzyskiwanych informacji.

Cechy wykorzystywane w badaniach:

Liczba chromosomów, morfologia i struktura pyłku, zdolność lub niezdolność do krzyżowania, występowanie specyficznych enzymów, metabolitów wtórnych itp.

1. Informacje z zakresu morfologii i anatomii.

1. Cechy wegetatywne i związane z rozmnażaniem

• cechy kwiatów (np. zredukowany okwiat, dużo pręcików + słupek)

• cechy owoców i nasion – pozwalają często na rozgraniczenie jednostek na różnych szczeblach hierarchii, np. między gatunkami (Silene, Dianthus, Spergula, Montia; baldaszkowate (marchew, pietruszka) – podobne, drobne kwiaty, klasyfikacja na podstawie owocu – rozłupni.

Cechy wegetatywne mogą mieć czasami wątpliwe znaczenie, np. platan i klon mają podobne liście.

U dębu (Quercus) liście są ważną cechą diagnostyczną.

1. Cechy morfologiczne i anatomiczne

- wykorzystanie różnego typu mikroskopów: świetlny, elektronowy skaningowy SEM,
transmisyjny TEM

• SEM – badanie powierzchni owoców, nasion, epidermy liścia, rzadziej pędu, badanie urzeźbienia powierzchni pyłku, przekrojów poprzecznych łodyg, liści (ogólnie powierzchni)

• TEM – badanie wnętrza komórki, np. typy plastydów w rurkach sitowych, ciała białkowe nasion, kryształy białkowe

Zdjęcia są czarno-białe; preparatów się nie barwi, ale można używać innych odczynników, np. Au, które kumulują się w określonych elementach komórki.

Badanie członów naczyń drewna pozwala na rozróżnianie roślin na poziomie rodzajowym i gatunkowym.

1. Cechy związane z rozwojem

- konieczność przebadania całego organizmu od początkowych do końcowych etapów
rozwoju (tworzenie owoców)

2. Informacje chemiczne

Chemotaksonomia – wykorzystuje dane chemiczne w celu ulepszenia klasyfikacji.

Przykład: kropidło i seler (kropidło jest rośliną trującą).

Związki chemiczne wykorzystywane w taksonomii:

1. Pierwotne metabolity – składniki podstawowych szlaków metabolicznych, np. kwas cytrynowy

2. Wtórne metabolity – mniej rozpowszechnione: Alkaloidy, fenole, terpenoidy, olejki, barwniki, kolchicyna, taksol (cis);
   Obecność określonych barwników ma znaczenie taksonomiczne na poziomie gatunku, np. Tragopogon – flawonoidy/antocyjany (płatki żółte/niebieskie)

3. Białka i kwasy nukleinowe – podstawowa informacja genetyczna (DNA), pochodząca od niej wtórna (RNA) i informacja trzeciego rzędu (białka).

Przeprowadza się analizy różnego typu DNA – jądrowego, chloroplastowego, mitochondrialnego.

3. Informacje z zakresu cytologii i cytogenetyki

1. Liczba chromosomów – n, 2n

2. Struktura chromosomów – położenie centromeru, przewężenia wtórnego

3. Kariotyp – wygląd podstawowego kompleksu chromosomów sporządzany na podstawie stosunków ramion długich do krótkich; tworzenie idiogramów (graficzne schematy chromosomów), kariogramów, wzory prążkowe (prążki C , Q) – prążki mogą być charakterystyczne dla gatunku lub rodzaju

4. Zachowanie się chromosomów w mejozie

Wybrane techniki badania, mikroskopy:

1. Mikroskop stereoskopowy – „większa lupa”, nieduże powiększenie, oznaczanie małych roślin, kwiatów, obserwowanie otoczek śluzowych, nitek celulozowych

2. Mikroskop świetlny

Części mechaniczne: podstawa, stolik, łapki, śruby stolika, śruby mikro- i mikrometryczna, rewolwer, statyw

Części optyczne: źródło światła (żarówka), lusterko, kondensor, obiektyw, okular, soczewka

Barwienie tkanek – utrwalanie materiału, odpowietrzanie, przygotowanie materiału do dalszej obróbki – skrawki ręczne, metoda parafinowa (np. badanie woreczka zalążkowego; odpowiednio przygotowany preparat, barwiony pojedynczo lub podwójnie, zanurza się w kostkach parafinowych, kostki następnie można kroić i skrawki obserwować pod mikroskopem.

Barwienie podwójne: safranina + błękit alcjanowy

Floroglucyna + stęż. HCl – wykrywanie ligniny

Sudan III, IV – suberyna, tłuszcze, kutykula

Inne: safranina, fiolet krystaliczny

Barwienie chromosomów: orceina, odczynnik Schiffa (reakcja Feulgena), DAPI, czerwień rutenowa, błękit metylenowy.

1. Mikroskop polaryzacyjny – w świetle spolaryzowanym kierunek drgań fal świetlnych ograniczony jest do jednej płaszczyzny; filtry polaryzacyjne to polaryzator i analizator; obserwowanie struktur anizotropowych, czyli mających zdolność skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego, np. skrobia ziemniaka, sklerenchyma

2. Mikroskop polaryzacyjno – interferencyjny – zastosowanie pryzmatu powoduje rozszczepienie barw, uzyskane obrazy są barwne, np. śluz u Artemisia, bazalt

3. Mikroskop kontrastowo – fazowy – wykorzystuje różnice przechodzenia światła przez obszary komórki o różnym współczynniku załamania; zamiana obiektów fazowych na amplitudowe; kontrast ujemny – ciemne obiekty na jasnym tle, kontrast dodatni – jasne obiekty na ciemnym tle

4. Mikroskop fluorescencyjny – fluorescencja to zdolność do emitowania światła o określonej długości fali pod wpływem absorpcji promieniowania pochodzącego z obcego źródła światła. Śluz – wstępne barwienie kalkofluorem , który wiąże się z celulozą.

Możliwa jest też autofluorescencja – oświetlenie światłem o określonej długości fali powoduje emisję światła widzialnego (chlorofil, lignina, karoteny, ksantofile); chloroplasty na czerwono, ściana komórkowa na zielono.

DAPI – niebieska fluorescencja DNA.

Fluorochromy – substancje wykazujące zjawisko fluorescencji – DAPI, oranż akrydyny, błękit anilinowy, rodamina

1. Mikroskop konfokalny – rodzaj fluorescencyjnego, źródłem światła jest laser (argonowy, argonowo- kryptonowy, helowo- neonowy) – oświetlenie punktowe; obecność przesłony konfokalnej; skanowane są kolejne warstwy obiektu, a po złożeniu powstaje obraz trójwymiarowy.

2. TEM – Elektronowy Mikroskop Transmisyjny – badania wnętrza mitochondriów, jądra komórkowego; obrazy czarno- białe

3. SEM – Elektronowy Mikroskop Skaningowy – badanie powierzchni obiektów, merystemów wierzchołkowych, bada się preparaty suche i odwodnione, ale można również żywe i uwodnione, obrazy wyraźne, czarno- białe