Omów przebieg zjawisk zachodzących w komórce oraz jej otoczeniu przy przechodzeniu ze stanu turgoru w stan plazmolizy .

Plazmoliza zachodzi gdy :komórka zostanie umieszczona w roztworze hipertonicznym , gdzie potencjał osmotyczny roztworu jest większy od potencjału osmotycznego soku komórkowego tak więc zgodnie z prawami osmozy woda będzie odciągana z wakuoli do roztworu otaczającego komórkę . Komorka początkowo straci turgor , a następnie protoplast zaczyna się kurczyć i odstawać od ścian komórkowych . W miarę odciągania wody . w wakuoli stężenie soku wzrasta ( wzrasta więc potencjał osmotyczny ) w końcu dochodzi do wyrównania potencjałów osmotycznych wakuoli u roztworu zewnętrznego dochodząc do stanu równowagi . Plazmoliza jest procesem odwracalnym i zachodzi tylko w żywych komórkach .

Omów właściwości cytoplazmy na tle właściwości koloidów.

Cytoplazma jest to wielofazowy układ koloidalny w którym woda tworzy fazę rozpraszającą . W niej zawieszone są białka globularne , enzymy , fibrylarne składniki tzw. cytoszkieletu , tłuszcze wolne aminokwasy oraz sole Ca, Mg , Na , P , PH ok. 6,8 tworzy środowisko dla zdecydowanej większości reakcji biochemicznych , cytoplazma dostarcza do nich substraty , enzymy. Jest transporterem , który pośredniczy w wymianie każdej substancji pomiędzy wszystkimi strukturami wewnętrznymi a środowiskiem zewnętrznym . Posiada zdolność do odwracalnej zmiany stanów skupienia - raz zachowuje się jak płyn (stan żelowy - półpłynny ) oraz jest dość sztywna i elastyczna.

Czy termin „ siła ssąca” oddaje istotę zjawisk osmotycznych , uzasadnij odpowiedź .

Jakie czynniki wpływają na wartość potencjału chemicznego wody , w jakich warunkach potencjał ten ujawnia się w postaci pracy wykonanej przez wodę.

Potencjał chemiczny wody polega na tym że cząsteczki wody przytrzymują się powierzchni pory której są .........., a także że woda w wąskich i długich naczyniach pnie się do góry , a to daje możliwość roślinie przemieszczania się z substancjami odżywczymi w górę poprzez cewki i naczynia .

Wymień najważniejsze biologiczne właściwości wody i uzasadnij jej niezbędność dla roślin.

Woda to składnik najczęściej występujący w organizmach żywych w większości substancji budujących cytoplazmę występujących w fazie wodnej podobnie jak składniki organelli komórkowych , Cały transport substancji w roślinie odbywa się na zasadzie transportu roztworów wodnych tych substancji . Woda jest niezbędnym składnikiem wielu reakcji w tym procesu fotosyntezy , kluczowego dla życia roślin , Dzięki wysokiemu ciepłu topnienia i wrzenia jest regulatorem temp. wnętrza roślinnego . Napięcie powierzchniowe wody powoduje dążenie jej do przybierania kształtów których powierzchnia jest najmniejsza , efektem tego jest podnoszenie się słupa wody w cieńkich naczyniach ( kapilarach ) , a tym samym transport w roślinie poprzez naczynia i cewki . Rozerwaniu cienkich słupów wody zapobiegają siły kohezji , czyli wzajemnego przyciągania się cząsteczek wody . Woda ma stała dialektyczną bardzo wysoką co pozwala na znaczną dysocjację rozpuszczalnych w niej elektrolitów .

Jakiego rodzaju koloidem jest cytoplazma i jakie z tego wynikają konsekwencje dla życia komórki .

O tym że cytoplazma wykazuje właściwości koloidu decyduje duża masa cząsteczkowa białek oraz ich zdolność do tworzenia agragatów. Jeżeli rozmieszczenie białek jest równomierne to koloid znajduje się w stanie żelu , a pozostała część ma postać zolu lub koncentratu . Cytoplazma jako układ koloidowy zdolna jest do rozpraszania światła , występuje tu zjawisko Tyndalla oraz utrzymywania cech ciała zarówno płynnego jak i stałego . Wszystko to zachodzi dzięki temu że cytoplazma jest............... koloidowym . Występuje także zjawisko absorbcji polegające na zdolności cytoplazmy jako koloidu do zatrzymywania różnych substancji na powierzchni odgraniczającej ciało płynne od stałego.

Na czym polega denaturacja białek i jakie czynniki mogą ją powodować .

Denaturacja białka - powoduje zniszczenie struktur II , III i IV rzędowych . Powoduje , że białko zmienia swoje właściwości fizyczne i biologiczne ( staję się nierozpuszczalne oraz zdolność do katalizowania reakcji ) . Denatruację mogą spowodować : ogrzewanie do temp. 50- 100 C ( w zależności od rodzaju białka ) , obecność jonów metali ciężkich , takich jak rtęć ołów , srebro , obecność alkoholi lub kwasów , wpływ ultrafioletu oraz ultradźwięków i substancji hydrofilnych.

Posługując się metodą graficzną wyjaśnij co to jest „siła ssąca „ komórki .

Siła ssąca komórki jest siła z jaką woda wnika do komórki . Wraz z wnikaniem wody do komórki następuje rozciągnięcie , powiększenie się elementów komórki np. ścian komórkowych .Rozciąganie oraz wnikanie wody trwa do momentu kiedy siły osmotyczne zostaną zrównoważone przez sprężystość ścian komórkowych .

Pomiędzy siłą ssącą komórki ( Ss ) a potencjałem osmotycznym soku komórkowego ( Po ) i ciśnieniem turgorowym (Ct ) zachodzi zależność Ss =Po - Ct

wraz ze wzrostem objętości komórki wzrasta jej ciśnienie turgorowe , maleje potencjał osmotyczny , siła ssąca będąca różnicą między Po i Ct również maleje.

Wyjaśnij mechanizm , zgodnie z którym parowanie z powierzchni otwartej jest mniej wydajne od parowania przez drobne otworki.

Parowanie wody przez wiele małych otworków jest szybsze niż przez jeden duży o powierzchni równej łącznej powierzchni otworków małych . Mówi o tym prawo Stefana : parowanie z powierzchni małych odbywa się proporcjonalnie do ich średnicy , a nie do powierzchni . Poza tym parowanie jest szybsze przy brzegach otworu W małych otworkach strefa jest stosunkowo duża w porównaniu do strefy środkowej . Rozbijając duży otwór na kilka małych zwiększamy automatycznie udział strefy brzeżnej a tym samym ogólne parowanie .

Omów cechy charakterystyczne dla utleniania biologicznego na tle procesu oddychania roślin.

Cechy charakterystyczne dla utleniania biologicznego różniące je od utleniania chemicznego to:

-energia z reakcji zamieniana jest w ATP

( główny produkt oddychania roślin )

- niezbędnym elementem utleniania biologicznego są enzymy katalizujące reakcję .

- utlenianie biologiczne jest wieloetapowe nie tak spontaniczne jak chemiczne

- utlenianie biologiczne to odłączanie wodoru ( w oddychaniu H jest przenoszony przez NADP i FAD jako produkty cyklu Krebsa )

- produktem utleniania biol. jest zawsze H2O

C6H12O6+6H2= 6CO2+6H2O +36*ATP

- utlenianie biol. zachodzi zgodnie z potencjałem procesu oksyredukcyjnego.

Omów drogę wzbudzonego elektronu , którego donorem jest P680.

Wzbudzone z P680 elektrony są przenoszone przez układ przenośników do P700 gdzie wypełniają dziury po wybitych uprzednio elektronach . Podczas przepływu elektronów z PS II ( P680 ) do PSI ( P700 ) uwalniana jest energia magazynowana w ATP . Elektron który dotarł do P700 może zostać znów wybity i poprzez ferrodoksynę dotrzeć do NADP spotyka się tam z wodorem pochodzącym z fotolizy wody w wspólnie rodukują NADP do NADPH2 Drogę taką odbywa elektron podczas fosforylacji niecyklicznej . Natomiast w fosforylacji cyklicznej wprowadzony i wybity z P700 elektron wraca do PS3 z pominięciem NADP przekazuje z ferrodoksyny na .................i dalej na cytochrom t.

Jakie i w jaki sposób , czynniki wpływają na stopień rozwarcia szparek .

Ruchy komórek szparkowych odbywają się tylko w temp. -5 C do 40 C stopień rozwarcia szparek wiąże się z odwracalnymi zmianami potencjału wody w komórkach szparkowych . Spadek tego potencjału prowadzi do intensywnego pobierania wody z komórek otaczających i zwiększenie turgoru co w rezultacie powoduje nierównomierne rozciąganie się ścian komórkowych i otwarcie się aparatu szparkowego . Dodatkowe mechanizmy pozwalające na ruchy szparek związane są prawdopodobnie z aktywnym transportem jonów potasowych , sprawiające że ruchy komórek szparkowych zależą nie tylko od zaopatrzenia rośliny w wodę lecz także od światła , tak że przy dobrym zaopatrzeniu rośliny w wodę szparki otwierają się tylko na świetle , a zamykają w ciemności .

Omów przebieg fosforylacji cyklicznej i liniowej .

Fosforylacja cykliczna - wybity z chlorofilu elektron wraca przez system przenośników na cząsteczki chlorofilu , z którego został wybity a przechodząc na swój wyjściowy poziom energetyczny oddaje energię , która jest kumulowana w ATP . Fosforylacja liniowa - wybity z chlorofilu a elektron zostaje przetransportowany na przenośnik wodorowy NADP a w puste miejsce chlorofilu a są przekazywane elektrony wybite z innej cząsteczki . Przenoszeniu elektronów towarzyszy zmiana poziomu energetycznego .

Podaj różnice w metodyce pomiaru fotosyntezy i oddychania przy zastosowaniu aparatu Wartburga.

Metoda Wartburga polega na zmierzeniu objętości i ciśnienia gazu w zamkniętym układzie naczynka reakcyjnego . W czynniku reakcyjnym umieszczamy badany skrawek rośliny i przy badaniu fotosyntezy bufor węglanowy , który będzie uzupełniał pobory CO2 w trakcie fotosyntezy . Naczynko łączymy z manometrem całość umieszczamy w łaźni wodnej . Zmiany ciśnienia odczytujemy z manometru . Natomiast przy badaniu procesów oddychania , zamiast buforu węgalnowego umieszczamy KOH które uzupełni O.

Jakie zjawiska towarzyszą pęcznieniu koloidów i jaki jest mechanizm tych zjawisk

Pęcznienie koloidów to pęcznienie związków mających powinowactwo do wody ( hydrofilnych) . Substancje te mają grupy hydrofilowe np. -OH , NH4 które przyciągają cząsteczki wody wiążą je wiązaniem wodorowym i tworzą wokół siebie otoczki wodne tzw. micelle . Woda dyfunduje między nie i jest wiązana siłami fizycznymi . Cząsteczki H2O dyfundujące między micellami zwiększają ich masę i ich objętość . Siły ssące koloidów osiągają ogromne wartości , zwłaszcza jeśli były odwodnione . W komórce roślinnej mogą temu procesowi podlegać zbudowane z celulozy ściany komórkowe . białka wchodzące w skład protoplastu . Niektóre koloidy mają ograniczoną zdolność pęcznienia np. celuloza, hemicelulozy, skrobia, pektyny , niektóre białka . Polega to na tym iż początkowo chłoną one wodę z dużą siłą lecz siła ta spada wraz ze stopniem nasycenia koloidów wodą a po nasyceniu koloidu zanika.

Niektóre koloidy pęcznieją nieograniczenie i niejako rozrywają się . W komórce przykładem elementów pobierających wodę drogą pęcznienia są: protoplast, ściany komórkowe, substancje zapasowe.

Omów strukturalną budowę białka .

Białka to wielkocząsteczkowe związki zbudowane z aminokwasów o ogólnym wzorze R -CH- COOH w którym grupa aminowa łączy s

NH2 się z grupą COOH kolejnej cząsteczki wiązaniem poptydowym . Białka tworzy 21 aminokwasów sposób połączenia w łańcuchu określa się mianem struktury I rzędowej (tzw. sekwencja aminokwasów jest kodowana genetycznie i decyduje o pozostałych strukturach białka) struktura II rzędowa to sposób zwinięcia się łańcucha aminokwasów wokół własnej osi . Struktura ta jest generowana przez strukturę I rzędową . Niektóre białka zwijają się b . silnie i tworzą struktury dywanowe . Struktura III rzędowa to skomplikowane przestrzenie ułożenia cząsteczki dzięki występowaniu mostków siarczkowych między aminokwasami zawierającymi siarkę . Struktura ta tworzy tylko niektóre białka .

Omów jakie zjawiska zachodzą w żywej komórce umieszczonej w roztworze hipotonicznym oraz w roztworze hipertonicznym .

Roztwór hipotoniczny to taki w którym potencjał osmotyczny jest mniejszy od potencjału osmotycznego soku komórkowego Po roztw<Po soku komórkowego

Zgodnie z prawami osmozy mamy do czynienia z błona półprzepuszczalną przez którą swobodnie może przepływać woda natomiast substancje rozproszone nie mogą przechodzić tak więc woda przemieszcza się w kierunku komórki a w kierunku niższego potencjału osmotycznego celem wyrównania potencjałów osmotycznych woda wnika do komórki co ponad to wzrasta jej turgor ( system jedności ). Woda wędruje w kierunku niższego potencjału osmotycznego gdyż roztwór taki ma większą siłę ssącą czyli .................. transport wody.

Woda przemieszcza się do czasu osiągnięcia stanu równowagi .W roztworze hipertonocznym potencjał osmotyczny roztworu jest większy od potencjału osmotycznego soku komórkowego . Po roztw.> Po soku kom. Mechanizm przemieszczenia wody jest taki sam . Woda w tym przypadku przemieszcza się od komórki do soku komórkowego ( ma wyższy potencjał osmotyczny ).Spada turgor komórki to pociąga za sobąkurczenie się protoplastu i zaczyna on odstawać od ścian komórkowych . W miarę odpływu wody w wakuoli wzrasta stężenie soku komórkowego ( wzrasta potencjał osmotyczny) a w roztworze potencjał osmostyczny spada.

W pewnym momencie potencjałoosmotyczny komórki i otaczającego ją roztworu wyrównuje się . W przypadku tym mamy do czynienia z plazmolizą . Plazmoliza jest to kurczenie się protoplastu komórki i jego odstawanie od ścian komórkowych w wyniku umieszczania komórki w roztworze hipertonicznym. W skrajnych przypadkach komórka może umrzeć.

Co stanowi istotę cyklu Krebsa ?

Cykl Krebsa to proces polegający na dekarboksylacji i dehydrogenacji

acetylokoenzymu A czego efektem jest powstanie CO2 roztworu ( biorącego udział w łańcuchu oddechowym czyli trzecim etapie oddychania wewnątrzkomórkowego ) i energii zmagazynowanej w ATP . Niezbędny w cyklu Krebsa kwas pirogronowy jest wytwarzany w pierwszej fazie oddychania czyli glikolizie z glukozy . W warunkach dobrego natlenienia wchodzi on do mitochondriów gdzie odbywa się cykl Krebsa . Istota cyklu Krebsa polega nie tylko na rozkładzie kwasu octowego na CO2 i wodór ale również na dostarczeniu ważnych metabolitów używanych między innymi do syntezy aminokwasów . Cykl Krebsa to przykład utleniania biologicznego polegającego w odróżnieniu od utleniania chemicznego na oddzieleniu H+ przy udziale enzymów i uzyskania energii zmagazynowanej w ATP

W jaki sposób mogą być wzbudzane elektrony w centrum aktywnym ?

Koniecznymi do fotosyntezy związkami są barwniki asymilacyjne np. chlorofil . Zamieniają one energię świetlną na energię wiązań chemicznych . Barwniki nie są w komórkach ułożone pojedyńczo lecz tworzą zespoły . Jednak tylko nieliczne komórki chlorofilu są aktywne . Cząsteczki aktywne tworzą tzw. centrum aktywne a wewnątrz tzw. „pułapkę” na fotony . W roślinach wykryto 2 systemy barwników PSI i PSII . W zespołach tych centrum aktywne tworzą dwa rodzaje chlorofilu P680 (PSII) i P700 (PSI) Energię każdego fotonu schwytanego przez któregokolwiek z barwników jest przekazywana do centrum aktywnego co pozwala na jego bardziej wydajną

pracę. Dostarczana do centrum aktywnego energia fotonów pozwala na uwolnienie elektronu bogatego w energię i przekazanie go na układ przenośników elektronowych .

Jakiego rodzaju siły wiążą wodę na powierzchni hydrofilnej cząstki koloidalnej , co jest źródłem tych sił.

Otoczka wodna wokół koloidu tworzy się dzięki polarnej , dipolowej budowie cząsteczek wody , wody , w których rozmieszczenie protonów wodoru wokół atomów tlenu jest .......................

Dipole wody odpowiednio orientują się ustawiają w zależności od ładunku elektrycznego koloidu i tym samym tworzą wokół niego otoczkę . Ponadto otoczkę mogą również tworzyć także takie jony o określonym odpowiadającym znaku z ..................................

. Otoczkę tworzyć mogą także siły kohezyjne występujące pomiędzy hydrofobowymi cząsteczkami ....................i wodą . Woda ................. w taki sposób na powierzchni koloidu cytoplazmy w postaci otoczki nazywamy wodą związaną . Taki rodzaj wody stanowi ok. 4% ogólnej ilości wody w cytoplaźmie .

Omów drogo elektronu którego donorem jest P700.

P 700 to system barwników pochłaniających fotony światła czerwonego o dł. ok. 700nm. Energia pochłoniętego fotonu powoduje rozbudowanie wzbudzonego centrum aktywnego - wybicie elektronu o dużym zasobie energii. Jest on przenoszony z PSI poprzez nieznany przenośnik X1 na ferrodoksynę a z niej na NADP. Tu następuje redukcja NADP na NADP + dwa elektrony + 2H+ = NADPH2 Wodór pochodzi z fotolizy wody H2O =H+ +OH-

Jony OH- reagują tworząc 2OH- = ½O2+H2O+2e.Następnie elektrony te skierowane są na układ PSII PSII to układ barwników o natężeniu absorbcji około 680nm

elektrony z wody zapełniają dziury jakie powstały przez wyjście elektronu pod wpływem energii świetlnej z tego systemu . Elektron ten przenoszony jest przez nieokreślony jeszcze związek xl na .............. nast. na cyt. b cytomorf

Przejściu cyt............. na f towarzyszy powstanie ATP z ADP na skutek obniżenia poziomu elektrycznego elektronu Cyt f poprzez ................elektronu trafia na PSI jest to tzw. fosforylacja niecykliczna . Elektron z P700 może także mieć inną drogę nazywaną fosforylacją cykliczną . Po wyjściu z centrum aktywnego wędruje przez X1 na terodoksynę a z niej na cyt b . a kiedy cyt b z.....................f następuje wydzielanie energii zakumulowanej . Następnie w wiązaniu makroenergetyczny ATP ( ADP+Pi )+ E powstaje ATP z.cytochromu f elektron wędruje na plastocyjaninę a z niej na fotoukład PSI.

Omów zasadę na której oparta jest metoda manometryczna pomiaru wymiany gazowej.

Metoda ta Wartburga polega na pomiarze zmieniającego się ciśnienia w ukł. zamknięym . Możemy ja stosować w przypadku pomiaru oddychania jak i fotosyntezy .Wydzielany w procesie oddychania CO2 pochłaniany jest przez ług potoczniej KOH . Zużywanie tlenu jest powodem zmniejszania się ciśnienia gazu . Zmiany ciśnienia powodują zmiany poziomu cieczy w kapilarach przyrządu co odczytujemy ze skali. Przy pomiarze fotosyntezy ług potasowy zastępujemy buforem węglanowym ( z niego wydziela się CO2 pochłaniając jego w układzie i utrzymując go na stałym poziomie . Tlen który wydziela się w procesie fotosyntezy powoduje utratę ciśnienia , zmianę położenia płynu względem skali co odczytujemy .

---