BUDOWA BŁONY
Znud z lipidów, steroidów i białek. Zrąb błony tworzą amfofilowe fosfolipidy z biegunem + jako grupą funkc i - hydrofobowym łańc węglowod. Ułożone są w 2 warstwach i mogą się obracać o 360. Sterole to sitosterol, kampesterol i stigmasterol. Białka błonowe są powierzchniowe - złącz z + bieg fosf sił elektrostat, i integralne kilku typów. B. strukt dyn. Płaszcz hydratacyjny=białk+fosf+woda.
CYTOPLAZMA PODSTAWOWA
Sys 2 faz-białko i woda. F wodna małocząst. metabolitów, F białk-polipeptydy. Razem cytomatr.
Cytoszkielet funkc podporowa,transp, ruch organel.
Zbud z mikrotubul i mikrofilamentów. MT-spolimer tubulina, wydr cylinder, odp z odkł celul. MF- włók aktyny fibrylarnej, odp za ruch organell
ZNACZENIE WODY Wszystkie aktywne fizjologicznie części czy organy zawierają dużo wody. Uwodnienie skład ników protoplastu oraz ściany kom wpływa na ich strukturę i stwarza tym samym właściwe środ do przebiegu procesów życiowych. Małą zawartością wody charakteryzują się formy o ograniczonej aktywności fizjologicznej np. nasiona czy zarodniki. Woda odznacza się małą gęstością, cechuje się wysokim ciepłem właściwym dzięki czemu złagodzeniu ulegają skutki nagłych zmian temperatury. Bardzo wysokie ciepło parowania powod ochładzanie liści w czasie transpiracji. Duża spujność (kohezja) gwarantuje ciągłość słupa wody wzdłuż całej rośliny wjej elementach przewodzących. Znaczenia wody : rozpuszczalnik zw ustrojowych. Niezbędne uzupełnienie pokar każdego organi ,zw uczestniczący w przebiegu większości reakcji metabolicznych a ponadto: stanowi środek transportu wewnątrz ustrojowego np. produktów przemiany materii substancji odżywczych , hormonów witamin enzymów - uczestniczy w regulacji temperatury, ciśnienia osmotycznego, ph - uczestniczy w reakcjach hydrolizy -utrzymuje odpowiednie wymiary i kształty komórek, warunkuje jędrność komórek (turgor) - stanowi płynne środowisko, niezbędne do usuwania końcowych produktów przem materii
RUCH KOMÓREK SZPARKOWYCH są ruchami turgorowymi otwieranie się jest związane z obniżeniem w nich potencjału wody co powoduje osmotyczny dopływ wody i wzrost potencjału ciśnienia. Zmiany potencjału ciśnienia są bezpośrednią przyczyną ruchu szparek. Za główny mechanizm przyczyniający się do obniżania potencjału wody przyjmuje się szybki aktywny transport jonów K+ do wnętrza kom szpark. W warunkach niedostatecznego uwodnienia tkanek dochodzi do spadku potencjału cis w komórkach szpar zamykania szparek. Odbywa się to przy udziale sygnału hormonalnego kwasu abscysynowego. Jest on nieustannie prod w kom mezofilu liści i w korzeniach. Z korzeni ABA przemieszcza się wraz z prądem transpiracyjnym do liści. W liściach zostaje uwolniony z kom mezofilu do apoplastu i dalej do kom szparkowych. W warunkach nawet niewielkiego deficytu wody zostaje wzmożona synteza ABA co powoduje zamykanie kanałów wpustowych jonów K+ Cl- przy czym kanały pozostają otwarte. Prowadzi to do ucieczki jonów K+, równoczesnego wypływu wody, obniżenia potencjału ciśnienia i zamykania szparki.
UDZIAŁ JONÓW K W RUCHACH SZPARKOWYCH na świetle jony K są trans do komór szparkowych. Ich przypływ powod w komórkach szparkowych zwiększenie stężenia osmotycznego, obniżenie potencjału wody, w rezultacie obniżenie potencj osmotycznego, osmotyczny przypływ wody, wzrost potencjału ciśnienia i otwarcie szparek. W ciemności dochodzi do odpływu jonów K, a w konsekwencji następuje osmotycz odpływ wody, spadek potencjału ciśnienia i zamknięcie szparek.
FOTOLIZA,FAZA JASNA WPŁYW MANGANU w fazie jasnej biorą udział nośniki elektronów i foto układy PS I i PS II produktami są NADPH2 ATP i O. W trakcie fosforylacji cyklicznej chlorofilu P 700 w PS I para elektronów zostaje wybita przez światło. Nast. NADP przyłącza elektrony z powrotem na P700 na dwa ładunki ujemne może przyłączyć dwa protony które pochodzą z fotolizy wody. Podczas fotolizy nast. Odciągnięcie elektronów z wody przez chclorofil P 680 w PS II. Pozostałe jony OH- przekazują swoje elektriny na chlorofil P680 w PS II w wyniku działania światła. Powstaje dziura w chmurze elektronów. Podczas uzupełniania chmury w PS II powstaje woda i tlen. W kolejnych etapach elektrony pochodzące z PS II za pomocą łańcucha przenośników elektronów przepływają na PS I i uzupełniają dziurę elektronową. podczas tego przepływu powst ATP. Jeśli elektrony z PS I nie zostaną skierowane na NADPH to wracają na chlorofil P 680 w PS I i uzupełniają dziurę jest to fosforylacja cykliczna sprzężona z powst ATP. Fosforylacja cykliczna wyst częściej gdy maleje zapotrzebowanie na NADPH2 oraz ATP czyli siłą asymilacyjna. W procesie tym powstaje również tlen. Podczas fotolizy wody dużą rolę odgrywają atomy manganu związane są one z białkiem i znajdują się na wewnętrznych błonach tyllakoidów. Atomy manganu ulegają utlenieniu i oddają elektrony na chlorofil P680. Rozpad wody nast. dopiero gdy od atomów odłączą się 4 elektrony. Utlenione atomy manganu redukują elektrony, a protony uwalniane są do wnętrza pęcherzyków tyllakoidów. Tlen usuwany jest w trakcie dyfuzji.
ZALEŻNOŚĆ FAZY CIEMNEJ OD JASNEJ. W fazie jasnej produkowana jest siła asymilacyjna czyli ATP i NADPH2 potrzebna do fazy ciemnej. Siła ta jest wykorzystywana podczas redukcji kwasu 3-fosfoglicerynowego do aldehydu 3-fosfoglicerynowego NADPH2-NADP i ATP-ADP.
FOTOLIZA WODY- zachodzi w fazie jasnej fotosyntezy i nie jest procesem rozkładu wody pod wpływem światła. Światło wzbudza chlorofil a ten zasysa elektrony z wody co powoduje jej rozkład. H2O→2H+ + 2 elektrony + O2. w wyniku powyższego procesu| 1. elektrony wędrują na cząsteczkę chlorofilu, która miała tzw dziurę elektronową na wskutek jego wybicia, które wystąpiło pod wpływem kwantów światła. 2. tlen trafia do atmosfery 3. kationy wodoru łączą się z NADP i powstaje NADPH2 wchodzący jako jeden z dwóch produktów w siłę asymilacyjną ( ATP + NADPH2) i stanowi niezbędny element fazy ciemnej fotosyntezy 2H++ NADP→NADPH2
POWIERZCHNIA WEWNĘTRZNA LIŚCIA suma powierzchni ścian komórkowych stykających się z atmosferą przestrzeni międzykomórkowych. Wewnętrzna powierzchnia transpiracyjna liścia jest od 7do 30 razy większa niż powierzchnia zewnętrzna, to ona umożliwia transport wody przez ksylem (siła ssąca liści). Jeśli roślina znajduje się w środowisku nasłonecznionym wytwarza 2-krotnie większą powierzchnię liścia w porównaniu z rośliną rosnącą w cieniu. Ułatwia to roślinie regulację temperatury i przeciwdziałanie szokowi termicznymi.
ETYLEN - c2h4 biosynteza- prekursorem jest aminokwas (metionina) synteza w stożkach wzrostu skąd transportowane są do miejsca działania (głównie owoce- wpływ na dojrzewanie owoców ) efekty fizjologiczne: przyspiesza dojrzewanie owoców. Mechanizm działania regulatorów wzrostu: 1 są związkami wielofunkcyjnymi każdy działa w wielu procesach fizjol. 2 są niespecyficzne- wywołują reakcje charakterystyczne dla danej tkanki 3 działają na poziomie genów zmieniając ich aktywność 4 stany aktywności genów: aktywne, stale aktywne; nieaktywne; potencjalnie aktywne- są aktywne ale pod wpływem stymulacji (IAA, GA, CYT); potencjalnie nieaktywne- są aktywne ale nieaktywne pod wpływem stymulatorów- inhibicja CCC i ABA
RECEPTOR GEOTROPIZMU W KORZENIU- miejsce percepcji bodzca grawitacyjnego jest czapeczka korzeniowa. W niej znajdują się kom. Zwane statocytami. Zawierają one ziarna skrobi statolitycznej. Przy zmianie położenia korzenia wypełnione skrobią amyloplasty przesuwają się, zgodnie z siłą ciężkości, na dolną stronę kom. Tam wywierają nacisk na błony siateczki śródplazmatycznej znajdujące się w pobliżu plazmolemmy, co przyczynia się do przekazywania informacji o zmianie położenia.
TROPIZMY- i NASTIE Tropizmy- ruchy wygieciowe organów roslinnych zachodzące w skutek działania kierunkowych bodzców zew., przy czym kierunek wygięcia organu zależy od kierunku bodzca. Mogą być dodatnie lub ujemne. Trop: foto-, geo-, tigmo-, hydro-, chemo-, NASTIE-ruch wywołany określonym bodźcem, kierunek wygięcia nie zależy od kierunku działania bodźca lecz od budowy organu. Nastie: sejsmo-, foto-, termo-, nykti-, --
ROLA Ca W TRANSDUKCJI- w cytoplazmie komórek eukariotycznych znajduje się bardzo małe stężenie wolnego Ca. Utrzymuje się ono w wyniku stałego pompowania tego kationu poza komórkę przez pompy wapniowe. W kontroli stężenia wolnego cytoplazmatycznego wapnia biorą udział kanały i pompy wapniowe w plazmolemmie, błonach siateczki śródplazmatycznej w wakuoli (kanały)
OKSYDAZA ALTERNATYWNA - większość tkanek zwłaszcza roślin wyższych wykazuje niewrażliwość na traktowanie ich KCN. Część oddychanie niewrażliwa na CN jest specyficznie hamowana przez kwas salicylohydroksamowy. Kwas ten hamuje oksydazę alternatywną, enzym obecny w mitochondriach, który przenosi elektrony z puliibihinionu wprost na tlen z pominięciem kompleksów III i IV. Energia swobodna, która normalnie zostałaby zmagazynowana w postaci gradientu H i posłużyłaby do syntezy ATP ulega rozproszeniu. Szlak ten jest ważny ze względu na wytwarzanie ciepła, które umożliwia wzrost w temperaturze ujemnej. Ponadto wytworzone ciepło wspomaga parowanie lotnych substancji zapachowych i tym samym sprzyja zapylaniu przez owady. Szlak oksydazy alternatywnej zostaje uruchomiony dopiero wtedy, gdy dopływ elektronów do ubihinionu przekracza „przepustowość” szlaku cytochromowego.
PORÓWNANIE ROŚLIN C3 Z C4 rośliny u których pierwszym prod asymilacji CO2 jest związek trójwęglowy --w 3-fosfoglicerynowy noszą nazwę C3. Akceptorem CO2 jest rybulozo-1,5-bis-fosforan. Niektóre rośliny włączają CO2 do trójwęglowego zw - fosfoenolopirogronianu(PEP). Wówczas pierwszym prod karboksylacji jest zw cztrerowęglowy- szczawiooctan, są to roś C4. Drugim akceptorem u C4 jest rybulozo-1,5-bis-fosforan. Przyswajanie CO2 przebiega dwu etapowo i związane jest ze szczególną bud liści. Ich mezofil występujew postaci mezofilu C4 i mezofilu wieńcowego, tworzącego pochwę wiązkową. Wstępne wiązanie CO2 zachodzi w kom mezofilu C4 w którym chloroplasty nie zawierają w stromie enzymów cyklu Calvina a mają enzymy cyklu C4. W kom tych dochodzi do karboksylacji PEP w wyniku której powst szczawiooctan, ten ulega redukcji do jabłcznu lub asparaginianu. Związany w postaci grupy karboksylowej jabłczanu CO2 jest przenoszony do kom mezofilu wieńcowego o dużych chloroplastach zawierających w stromie enzymy cyklu Calvina, natomiast ubogie w grana. W chloroplastach kom mezofilu wieńcowego nast. Dekarboksylacja jabłczanu a uwolniony CO2 zostaje włączony do RuBP cyklu Calvina. Wiązanie CO2 w roślinach C4 wymaga większej energii potrzebne są 2 cząsteczki NADPH i 3 cząsteczki ATP. Reakcja powst glukozy C12H22O11+H2O=C6H12O6+C6H12O6 (C6H10O5)n+ nH2O= nC6H12O6 6CO2+6H2O=C6H12O6 Regeneracja akceptora u roś C3 zachodzi w fazie regeneracyjnej cyklu Calvina-Bensona, polega na odtworzeniu 1,5 difosforybulozy przy udziale enzymów aldolazy, fosfatazy. Regeneracja akceptora u roślin C4 nast. W w wyniku transkarboksylacji czyli w momencie gdy kwasy przekazują jedną grupę karboksylową na RuDP.
KIEŁKOWANIE gdy suche zdolne do kiełkowania nasienie zetknie się z wodą i gdy towarzyszą temu inne jeszcze odpowiednie warunki (temperatura, tlen, dla niektórych gat. światło lub jego brak), wówczas zarodek wznawia przerwany rozwój i rozpoczyna się kiełkowanie. Przebiega ono w dwóch etapach :etap pęcznienia (inhibicji). Zarodek, bielmo, substancje zapasowe(białko, cukrowce) ulegają uwodnieniu przez pęcznienie. Zwiększa się objętość nasienia, często następuje rozerwanie okrywy nasiennej. Jest to proces głównie fizyczny w dyzej mierze odwracalny. Napęczniałe nasiona po wysuszeniu nie tracą zdolności do kiełkowania wraz z postępującym pęcznieniem wzmaga się oddychanie nasion. Pod koniec tego etapu następuje uruchomienie wzrostu. Etap wzrostu. Pobieranie wody przez komórki korzenia zarodkowego powoduje jego wydłużanie i przebicie okrywy nasiennej. Ukazanie się korzonka przyjmuje się za początek kiełkowania jest to równoznaczne z zapoczątkowaniem nieodwracalnych procesów wzrostowych. Jednocześnie ulega wzmożeniu aktywność metaboliczna zarodka. Powiększenie się kiełkującego zarodka, rozwój stożka wzrostu pędu oraz korzeni zarodkowych jest uwarunkowane podziałami komórek i ich powiększaniem. Niezbędne są do tego materiały energetyczne i budulcowe. Następuje więc uwolnienie zgromadzonych w nasieniu materiałów zapasowych, które jako związki wielkocząsteczkowe myszą ulec rozkładowi do związków drobnocząsteczkowych. Odbywa się to drogą enzymatyczną z udziałem odpowiednich hydrolaz( amylazy, oproteazy, lipazy). Na tym etapie kiełkowania enzymy te podlegają bądź aktywacji bądź następuje ich biosynteza. Uczestniczą w tym hormony roślinne, głownie gibereliny. Produkty hydrolizy są transportowane do części rosnących i tam zużywane do syntezy związków budulcowych dla nowo powstających komórek oraz jako materiał energetyczny dla procesu oddychania. Zjawiska morfologiczne zachodzące w czasie kiełkowania różnią się u poszczególnych typów roślin. U roślin jednoliściennych, po uformowaniu się korzonka zarodkowego tworzą się korzonki i powstaje wiązkowy system korzeniowy. Pochewka liściowa osłaniająca część pędową wydostaje się ponad powi gleby. Po zahamowaniu jej wzrostu rosnący pierwszy liść przebija ją a siewka rozpoczyna samodzielny autotroficzny żywot. U roślin dwuliściennych, po utworzenie korzonka zarodkowego, wykształca się część pędowa. U jednej grupy roślin intensywnie wydłuża się część podliścieniowa łodygi, a liścienie zostają wyniesione ponad powierzchnię gleby (kiełkowanie epigeiczne). U innej grupy wydłuża się część nadliścieniowa, liścienie pozostają w glebie (kiełkowanie hypogeiczne) z chwilą ukazania się pierwszego liścia ponad pow gleby roślina rozpoczyna kolejną fazę rozwojową zwane juwenilną. .
STARZENIE SIĘ- na pewnym etapie rozwoju procesy życiowe zaczynają słabnąć a ich przebieg ulega zaburzeniu. Następuje proces starzenia się, który prowadzi do obumierania poszczególnych organów oraz śmierci całej rośliny. U roślin monokarpicznych, to jest takich, które w swoim cyklu życiowym kwitną i owocują tylko 1 raz- starzenie się i zamieranie wiąże się ściśle z wejściem ich w fazę generatywną. Wydanie przez te rośliny owoców pociąga za sobą ograniczenie wzrostu pędów wegetatywnych oraz systemu korzeniowego. Strumień asymilatów i innych substancji zostaje skierowany do organów generatywnych. Liście są niedożywione starzeją się i zamierają. Dotyka to także systemu korzeniowego. Być może organy generatywne wytwarzają pewne substancję o właściwościach hamowania rozwoju części wegetatywnych rośliny, przyczyniając się tą drogą do ich starzenia. Starzenie i w konsekwencji śmierć są uwarunkowane wytworzeniem nasion. U roślin polikarpicznych to jest takich, które w ciągu swojego cyklu życiowego kwitną i owocują wielokrotnie. W czasie postępującego starzenia się roślin polikarpicznych zachodzą niekorzystne zmiany w strukturach komórkowych i tkankowych oraz zakłócenia w harmonijnym dotąd przebiegu procesów metabolicznych. Zaburzeniu ulega transport asymilatów, hormonów, składników mineralnych i wody. Mogą się także gromadzić różne metabolity i produkty rozpadu działające niekorzystnie. Następuje zmniejszenie produktywności fotosyntezy w konsekwencji zmniejsza się stosunek ilości wytworzonych asymilatów do ilości zużytych w procesie oddychania. Zmniejsza się tym samym poziom asymilatów, co skutkuje niedożywieniem niektórych części rośliny i ich stopniowym zamieraniu. U roślin polikarpicznych jak i monokarpicznych występuje genetycznie zaprogramowana długość trwania cyklu życiowego. U roślin polikarpicznych wyraźnie większy wpływ na długość życia wywierają czynniki środowiskowe, które mogą zapoczątkować i wpływać na nasilenie procesów starzenia. Istotny udział w procesie starzenia przypisuje się hormonom roślinnym. Gdy roślina cechuje się dużą aktywnością metaboliczną i rozwojową wówczas występują w niej w wysokim stężeniu hormony- stymulatory (cytokininy, auksyny, gibereliny) w czasie postępującego stężenia ich poziom obniża się natomiast zwiększa się stężenie hormonów- inhibitorów (kwas abscysynowy także etylen).
AKWAPORYNY - są to specyficzne kanały pozwalające na masowy i szybki transport cząsteczek wody przez błony biologiczne niezależny od jonów. Należą do integralnych białek błonowych(MIP). Jak wykazano łańcuch polipeptydowy wszystkich białek typu MIP sześciokrotnie przenika przez błonę, a jego N- i C- końcowe fragmenty wystają po cytoplazmatycznej stronie błon. Ustalono, że światło poru kanału wodnego waha się w granicach od 0,15 nm ( średnica cząsteczki wody ) do 0,20 nm ( średnica cząsteczki mocznika ). W komórkach charakteryzujących się wysokim potencjałem osmotycznym występują w formie ufosforylowanej, co sprzyja swobodnemu przemieszczaniu się cząsteczek wody poprzez błonę komórkową. Wraz z obniżeniem się potencjału osmotycznego komórki następuje defosforylacja akwaporyn w związku z czym maleje ich przepuszczalność dla wody.
ROZWÓJ ONTOGENETYCZNY rośliny, czyli jej rozwój osobniczy obejmuje okres od powstania zygoty do naturalnej śmierci. Można go podzielić na dwa okresy: rozwój wegetatywny i generatywny. W czasie rozwoju wegetatywnego roślina intensywnie rośnie a także różnicuje się, w rezultacie powiększa wydatnie powierzchnię apar. asymilac. i rozmiary syst korzeniowego. W rozwoju generatywnym roś wyróżnicowuje org rozm generatywnego kwiaty i wydaje nasiona. Fazy rozwojowe to:embriogeneza, spoczynek nasion, kiełkowanie, faza juwenilna, indukcja i rozwój org generatywnych, starzenie się i zamieranie taki przebieg rozwoju wyst tylko u roś monokarpicznych. U drugiej grupy roś rozw generatywny wyst w ontogenezie wielokrotnie- polikarpiczne.
EMBRIOGENEZA W czasie jej następuje w zalążku, a potem w nasieniu uformowanie zarodka, począwszy od zygoty. W trakcie kształtowania zarodka, we wczesnych etapach ontogenezy, wraz z podziałami komórek zachodzi proces różnicowania. Wyróżnicowują się takie struktury, jak liścienie czy korzeń zarodkowy, na biegunach tworzą się merystemy oraz formują się stożki wzrostu pędu i korzenia. Po zakończeniu podziałów komórkowych następuje dojrzewanie nasienia. Zaczyna się intensywny dopływ asymilatów (cukry, aminokwasy) do zarodka oraz do bielma lub do liścieni i w zależności od typu nasienia ich przekształcenie w materiały zapasowe (białka polisacharydy tłuszcze). Pod koniec tego okresu następuje zatrzymanie dopływu asymilatów i wody. Postępujące odwodnienie nasienia prowadzi do redukcji jego aktywności metabolicznej i ukształtowanie się szczególne cechy nasienia- tolerancji jego struktur białkowych względem odwodnienia. Wraz z postępującym odwodnieniem tworzą się w nasieniu specyficzne niskocząsteczkowe białka - dehydrydy które umożliwiają białkom struktur błonowych zachowanie ich aktywności mimo małej zawartości wody.
PODZIAŁ KOMÓRKI składa się z następujących faz: Faza G1-ciągnie się od ostatniego podziału komórkowego do rozpoczęcia syntezy DNA. Następuje wzmożona synteza białek RNA oraz nasilenie transportu jonów i metabolitów. Zwiększa się masa i objętość komórki, aż do osiągnięcia punktu granicznego, co powoduje przejście komórki do następnej fazy. Część komórki wchodzi w fazę G0 , która charakteryzuje się stanem spoczynku komórki. Cykl komórkowy zostaje wtedy zawieszony. FazaS-wzmożona synteza DNA, prowadząca do podwojenia jego ilości. Heliza DNA ulega rozdzieleniu, a następnie na każdej nici syntetyzowana jest nowa nić, syntetyzowane są także białka hystonowe. Faza G2-kończy się wejściem komórki w fazę podziału. Zachodzi synteza białek tworzących wrzeciono podziałowe oraz składników, z których nastąpi tworzenie błon otoczki jądrowej i plazmolemmy. Fazy te nazywamy interfazą, po której może zajść mitoza lub mejoza. Mitoza-to proces odpowiedzialny za rozmnażanie komórki, wyróżnia się dwa etapy: podział jądrowy-kariokineza i podział cytoplazmy i organeli-cytokineza. Kariokineza podzielona jest na następujące po sobie etapy: profaza -pojawiają się chromosomy mitotyczne i wrzeciono podziałowe, które pod koniec zaczynają się łączyć, metafaza - dalsza kondensacja chromatyny, nić DNA ulega skurczeniu a chromosomy układają się w płytce równikowej, anafaza - oddzielenie połączonych chromatyd i ich ruch ku biegunom ; proces ten nie jest do końca poznany. telofaza - rozpoczyna się nagromadzeniem chromosomów w biegunach po czym następuje dekondensacja struktury chromosomów.
ABA- SYNTEZA- powstaje głównie w dojrzałych liściach i owocach także w korzeniach, nasionach i pąkach. ABA jest seskwiterpenem i jest syntetyzowany w trakcie przemian kwasu mewalonowego. Są dwie drogi, którymi może dojść do syntezy ABA. Pierwsza to cyklizacja , utlenienie i izomeryzacja pirofosforanu farnezylu do cis-ABA (forma aktywna). Druga jest oksydacyjna degradacja karotenoidów.. obie te syntezy zachodzą w roślinie, jednak w różnych tkankach, w odmiennych warunkach środowiskowych FUNKCJE: hamuje wydłużanie i podziały komórek nie wykazując toksycznego działania w wyższych stężeniach. Indukuje stan spoczynku pąków wielu drzew a także stan spoczynku licznych gat, nasion. Przyspiesza starzenie się organów roślinnych. Rozkłada chlorofil w liściach syntezuje karoteny i obniża turgor. Przyspiesza opadanie liści i owoców (destrukcja ścian kom. w ogonku liściowym). Hamuje procesy transkrypcji i translacji a przez to syntezę wielu enzymów. Zamykanie i otwieranie aparatów szparkowych (przez zmianę stężenia)
ODDYCHANIE JEGO FUNKCJA W ROŚLINIE - funkcja energetyczna polega na dostarczaniu roślinie użytecznej energii magazynowanej w związkach wysokoenergetycznych ATP. W części jest to energia chemiczna a w części energia cieplna, która ulega rozproszeniu. Energia chemiczna w formie ATP służ do wykonywania 4 typów prac biologicznych: 1. pracy chemicznej_ synteza różnorodnych związków organicznych występujących w tkankach roślinnych, 2. praca aktywnego transportu- transport asymilatów, jonów oraz wody(parcie korzeniowe) 3. pracy mechanicznej- pokonywanie oporu, które gleba stawia rosnącemu kiełkowi i korzeniowi, 4. pracy strukturalnej- utrzymanie organizacji strukturalnej komórki Funkcja biochemiczna- stanowi źródło licznych metabolitów, które są materiałem wyjściowym do syntezy związków organicznych. Na szlaku przemian oddechowych powstają liczne metabolity pośrednie, które są częściowo wycofywane i zużywane do syntezy składników chemicznych organizmu np. z kwasu fosfoenolopirogronowego zachodzi synteza fenoli; acetylo koenzym a służy do syntezy kwasów tłuszczowych , natomiast dwa kwasy z cyklu Crepsa służą do syntezy aminokwasów z kwasu α- ketoglutarowego powstaje kwas glutaminowy, a z kwasu szczawiooctowego - kwas asparaginowy. Dostarcza on roślinom pentoz niezbędnych min. do syntezy kwasów nukleinowych, nukleotydów oraz akceptora dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy
ROLA TLENU W ODDYCHANIU- w większości przypadków stężenie tlenu , które silnie ogranicza natężenie oddychania wynosi poniżej 10%. Przy jego obniżeniu do 5 % proces oddychania ustaje. W atmosferze nadglebowej wahania w zawartości tlenu są niewielki (przy przeciętnym jego stężeniu wynoszącym 21%) i dlatego nie ma on wpływu na oddychanie części nadziemnych roślin. Natomiast w atmosferze glebowej wahania tlenu są znaczne. Niekiedy na głębokości 1-1,5 metra jego zawartość może się zmniejszyć do 3 % a nawet do 0. w tych warunkach stężenie dwutlenku węgla może wzrosnąć nawet do poziomu 10%. Takie proporcje zawartości tlenu i dwutlenku węgla mają ujemny wpływ na oddychanie korzeni oraz ich aktywność fizjologiczną. Tlen atmosferyczny jest bardzo ważny w oddychaniu tlenowy w etapie łańcucha oddechowego gdyż tam przyłącza do siebie atomy wodoru powstałe we wcześniejszych etapach oddychania. Tlen przyjmując elektrony, ulega redukcji. Jony tlenu łączą się z protonami H dając wodę metaboliczną
WAKUOLA - wakuola komórkowa ( wodniczka ) zajmuje około 90-95% objętości w pełni zróżnicowanych i wyrośniętych komórek roślinnych. Struktura ta otoczona jest błoną nazywaną tonoplastem. Komórki merystematyczne zawierają liczne, drobne wakuole. W trakcie różnicowania się i wzrostu komórek dochodzi do zlewania się małych wakuol i powstwania wakuoli centralnej. Jej wnętrze wypełnia sok komórkowy ( wakuolarny ) w którego skład poza wodą wchodzą różne jony, rozpuszczone i nierozpuszczalne związki mineralne oraz substancje organiczne. W wakuolach gromadzone są zarówno proste związki organiczne ( kwasy organiczne, aminokwasy, cukry ) jak i białka, polisacharydy oraz tłuszcze. Występujące w nasionach wakuole gromadzące białka zapasowe przekształcają się w ziarna aleuronowe. Zawarte w nich białka ulegają hydrolizie w trakcie kiełkowania nasion. W komórkach korzeni niektórych roślin w wakuolach gromadzone są również polisacharydy zapasowe ( inullina ). Natomiast u Prokaryota i grzybów - glikogen i tłuszcze.Półprzepuszczalne właściwości tonoplastu oraz obecność w soku wakuolarnym związków osmotycznie czynnych sprawia, że wakuola jest główną strukturą uczestniczącą w regulacji gospodarki wodnej komórki i nadająca jej turgor.
KAROTENOIDY tonależące do terpenoidów związki zawierające 40 atomów węgla tj. 8 jednostek izoprenowych.. Karotenoidy dzieli się na czerwnopomarańczowe karoteny, zbudowane wyłącznie z węgla i wodoru oraz pomarańczowożółte ksantofile, mające w cząsteczce dodatkowo tlen. Karotenoidy pełnią bardzo zróżnicowane funkcje. Niektóre z tych związków odgrywają ważną rolę w procesie fotosyntezy.W związkach tych występują sprzężone wiązania podwójne umożliwiające absorpcje światła w innym zakresie niż chlorofil. Oprócz tego chronią aparat fotosyntetyczny przed fotoinhibicją,a lipidowe elementy błony przed fotooksydacją. Inne karotenoidy, występujące w kwiatach i owocach nadają im barwy przywabiające zwierzęta przenoszące pyłek lub rozsiewające nasiona. Owoc dojrzałego pomidora jest bogaty w likopen, znajdujący się w chromoplastach. W korzeniu marchwi natomiast występują duże ilości B-KAROTENU
REUTYLIZACJA PIERWIASTKÓW - jest to powtórne wykorzystanie tego samego pierw. Procesowi temu podlegają fosfor, potas, azot i magnez. (najbardziej ruchliwe) Jeżeli w podłożu następuje ich deficyt to objawy niedoboru występują najpierw w częściach starszych rośliny. Reutylizacji nie podlegają wapń, siarka oraz wszystkie mikroskładniki. Dlatego objawy ich niedoboru ujawniają się już na najmłodszych częściach rośliny.
POWSTAWANIE KSYLEMU.W procesie przekształcania się komórek miękiszowych naczynia można wyróżnić trzy fazy : w czasie wczesnej fazy przekształcania się komórek miękiszowych w elementy ksylemu obserwuje się wzrost liczby mitochondriów i rybosomów oraz przestrzenny rozwój siateczki śródplazmatycznej, a w aparatach Golgiego silnie rozwinięty system pęcherzyków wydzielniczych. Jednocześnie następuje przemieszczanie chloroplastów do wnętrza komórek i utrata ich funkcji fizjologicznych. Zwiększa się liczba mikrotubuli, a ich wcześniej przypadkowe ułożenie staje się uporządkowane - równolegle do długiej osi komórki. W kolejnym etapie następuje modyfikacja metabolizmu i nagromadzenie hydrolaz w wakuoli, dochodzi też do rozbudowy ściany kom. Przemiany te determinowane są przez brazynosteroidy i falę wapniową. Pojawia się ściana wtórna oraz białka strukturalne ( ekstensyna ) i enzymatyczne ( biorące udział w syntezie ligniny ).W kilka godzin po powstaniu wtórnej ściany następuje całkowite wytrawienie tonoplastu- hydrolazy z wakuoli działają na organella.Najpierw niszczona jest siateczka śródplazmatyczna póżniej aparat Golgiego a następnie mitochondria, chloroplasty, a na końcu jądro.
ODDYCHANIE to proces kataboliczny, w którym wykorzystywane są związki powstałe w procesie fotosyntezy. Wynikiem jest powstawanie energii użytecznej. W procesie tym wyróżniamy 4 etapy. Glikoliza : w glikolizie zachodzi fosforylacja substratowa, czyli pierwsza reakcja dająca energię w postaci ATP. Z dwóch trioz powstają dwie cząsteczki ATP. Dekarboksylacja oksydacyjna piragromianu : kwas pirogronowy ulega przekształceniu w acetylokoenzym A. Kwas ten przepływa do matriks i ulega dekarboksylacji. Cykl Krebsa : akceptorem jest szczawiooctan, tworzy sześciowęglowy kwas trynowy. Następują dwie reakcje dekarboksylacji. ATP powstaje w reakcji fosforylacji substratowej. Łańcuch oddechowy zbudowany jest z przekaźników elektron. , znajduje się na błonach mitochondriów. Dzięki istnieniu gradientu stężeń następuje transport.
Kompleksy w łańcuchu oddechowym : I pobiera H+ ze środowiska i powstaje NADPH, a zredukowany ubichinon przekazuje elektrony do kompleksu II i III. Kompleks IV to oksydaza cytochromowa. Oksydaza alternatywna występuje między kompleksem II a III. Wyłącza kompleks III i IV. Działa przy niewydolności komórek, udrażnia pracę całego łańcucha oddechowego. Z ubichionionu przekazuje elektron na O2 i powstaje woda. Znaczenie oddychania :dostarczanie energi dostarczanie materiałów do syntezy składników komórki
TLEN AKTYWNY W ŚCIANIE KOM.- ZNACZENIE - w reakcjach lignifikacji, zachodzących w ścianie komórkowej, a katalizowanych przez peroksydazy uczestniczy H2O2 rodnik hydroksylowy i rodniki organiczne.
ROLA AUKSYN W FOTOTROPIŹMIE DODATNIM . Auksyny są to hormony, które przede wszystkim przyspieszają podziały komórek. Kiedy na łodygę pada światło wygina się w kierunku światła dlatego, że po nieoświetlonej stronie jest duże stężenie auksyn. Następują intensywne podziały. Łodyga zatem wykazuje fototropizm dodatni.
EKSPANSYNA Jest to enzym niezależny od jakiegokolwiek dopływu energii. Rola : wpływa na rozciąganie ściany kom. Działanie ekspansyny polega na zmniejszeniu energii aktywacji procesów powodujących pękanie wiązań wodorowych między poszczególnymi cząsteczkami celulozy i hemiceluloz oraz stymuluje powstawanie nowych wiązań w nowych położeniach celulozy i hemicelulozy.
ŚCIANA KOM powst w cytokinezie w wynik zamier fragmoplastu.Zbud w I etapie z MF i MT ułożon II na równiku. Dalej przez szybką prod pęcherz z cząsteczk kalozy w apGolg któte zlew się tworzą stukt z cystern. Pirw kaloza hydrolizuje i tworzy się z niej blaszk środk. Jest to sposób odśrodkowy - centryfugalny char dla rośl wyższh. Podł - matrix ść.kom tworzą pektyny - ziarniste lub globular, rozp w gor wodzie, i hemicelulozy 2 typó. I resz kw glukuronow i pentoz, II tylko z pentoz.
CELULOZA reszty glukoz poł wiąz beta 1->4 czyli układ się na krzyż zbudow z celobiozy. W wyniku wiąz wodor między reszt glukozow doch do form mikro i makrofibryli. Zwykle 36 II ułoż czastecz celulozy tworz fibrylę elemant. 3 - 4 fibryl -> mikrofibr, 200 - 400 -> makrofibr. Dzięki przestrz między mikro i makro przez ścianę może przen woda i subst min
LIGNINA jest wielkocząsteczkowym związkiem kompleksowym w którego skład wchodzą alkohole pochodne kw fenylopropanowych tj. alkohol koniferylowy, synapilowy i kumarylowy. Lignina odkłada się w ścianach po zakończeniu wzrostu wydłużeniowego i wykształceniu struktury zbud z wielocukrowców. Chociaż komórki niektórych tkanek ulegają silnej lignifikacji(naczynia ksylemu, włókna sklerenchymy) lignina powstaje również w młodych tkankach rosnących organów.
ROLA IAA W DOMINACJI WIERZCHOŁKOWEJ w zjawisku tym decydującą rolę odgrywa auksyna która syntetyzowana w pąku szczytowym i transportowana bazypetalnie wnika do pąków bocznych hamując ich rozwój, związane jest z ponadoptymalnym stężenie kwasu IAA w pączkach. Optymalne stęzenie dla pędu wynosi 10 mg* dm-3. Natomiast dla korzenia 10-5 mg*dm-3. Usunięcie wierzchołka zmniejsza czasowo stężenie auksyn i umożliwia rozwój pąków bocznych.
PRZYSWAJANIE AZOTUDo niedawna myślano, że przyswajanie azotu polega na aminacji kwasu 2-oksoglutorowego, który powstaje w mitochondriach i jego redukcji. Katabolizm w trakcie tej redukcji jest dehydrogeneza glutaminianowa. Dziś wiadomo, że mechanizmem asymilacji azotu jest cykl GS - GO Pierwszą reakcją jest aminacja glutominianu z udziałem katalizatora : Reakcja ta wymagająca nakładów energetycznych prowadzi do wbudowania azotu w strukturę aminową glutaminy. Glutamina ulega przekształceniu do glutaminianu. glutamina + 2 oksyglutataran → 2 glutaminian Katalizatorem w tej reakcji jest synteza glutamininowa - jest to główny sposób do przepływu azotu, a dehydrogeneza glutaminianowa ma drugorzędne znaczenie. Grupa NH2 może być przeniesiona w trakcie transamilacji na inne 2-oksydazy powstające w trakcie glikolizy i w cyklu kwasów trikarboksylowych. Łańcuchy węglowe powstałych aminokwasów są produktami pośrednimi w metabolizmie węglanowym, a pochodzą z redukcyjnego oksydacyjnego cyklu pentozafosforanowego.
TRANSPIRACJA polega na utracie wody w postaci pary. Dwa rodzaje transpir: szparkowa i kutykularna -SZPARKOWA Para wodna wydobywa się z liści przez otwory aparat. szparkowych które są w łączności z przestworami międzykom, zmiana wody w parę zachodzi na pow ścian komórek mezofilu które graniczą z przestworami międzykom. Te pow tworzą łacznie tzw pow wewnętrzną liścia. Jest ona do kilkudziesięciu razy większa niż pow zewnętrzna(główna przyczyna utraty wody). Odbywa się w dwóch etapach 1zmiana wody w parę na wilgotnych scianach kom mezofilu i przechodzenie pary do przestworów 2 dyfuzja pary wodnej z przestworów przez szparki na zewnątrz. KUTYKULARNA polega na zamianie wody w parę bezpośrednio na pow organów transpirujących pokrytych kutykulą. gł składnik kutykuli- kutyna jest substancją hydrofobową( ograniczenie utraty wody). Utrata wody jest niewielka w liściach całkowicie wykształ a w liściach młodych może osiągnąć kilkadziesiąt % całk transp.
GIBERELINY ICH WPŁYW NA KIEŁKOWANIE stymulują kiełkowanie, pobudzają do kiełkowania nasiona znajdujące się w stanie spoczynku bezwzględnego. Potraktowanie nasion spoczynkujących gibereliną wywołuje ich kiełkowanie. Pod wpływem giberelin dochodzi w nasieniu do aktywacji bądź indukcji biosyntezy enzymów hydrolitycznych, które rozkładają zw zapasowe nasienia, co wiąże się z powstaniem mat budulcowych i energetycznych dla procesu kiełkowania.
SYNTEZA ATP Większość przemian metabolicznych oraz innych procesów życiowych ( np. ruch ) wymaga dużego zużycia energii. Jest ona magazynowana w ATP. Nawet w przypadku procesów chemicznych nie wymagających nakładów energetycznych substraty są początkowo aktywowane przez przeniesienie na nie reszt fosforanowych z ATP przez kinazę. SUBSTRAT + ATP → SUBSTRAT P + ADP Przebieg aktywacji substratu przez ATP Kluczowym problemem jest dla komórki synteza ATP, który musi być ciągle na nowo wytwarzany ( regenerowany ) z ADP i reszt fosforanowych, często oznaczonych jako P .Proces syntezy ATP z ADP i P nazywamy fosforylacją. Źródłem komórkowego ATP może być kilka procesów : Fosforylacja substratowa polega ba przeniesieniu reszty fosforanowej bezpośrednio z substratu na ADP ( Fig.4.10 ). Stanowi odwrócenie procesu przedstawionego na poprzednim schemacie. SUBSTRAT P + ADP → SUBSTRAT + ATP Przebieg fosforylacji substratowej ( jednego ze sposobów syntezy ATP w komórce ). Fosforylacja oksydacyjna polega na sprzężeniu egzoergicznego procesu utleniania biologicznego i fosforylacji. Najczęściej wykorzystywanym tu procesem jest oddychanie tlenowe, w którym kluczową rolę dla produkcji energii odgrywa silnie egzoergiczna reakcja przeniesiona wodoru na tlen atmosferyczny. Wodor pochodzi z utlenianego substratu i rozbijany jest na protony ( H+ ) i elektrony. Elektrony, wędrujące poprzez łańcuch przenośników ( oksydoreduktaz ) umożliwiają na pośredniej drodze stopniowe wyzwalanie energii zużywanej następnie do syntezy ATP
Fosforylacja fotosyntetyczna polega na wykorzystaniu energii świetlnej do syntezy ATP. Wielką rolę odgrywają tu barwniki fotosyntetyczne gł. chlorofile, które ulegają wzbudzeniu po przechwyceniu kwantu światła i emitują elektrony. To właśnie energia „wybitych” z chlorofilu elektronów wykorzystywana jest do syntezy ATP. U większości fotoautotrofów ( poza Procaryota ) wyróżnić tu możemy dwa odrębne procesy : fosforylcaję cykliczną i fosforylację niecykliczną. W czasie fosforylacji fotosyntetycznej cyklicznej wybite z chlorofilu elektrony powracają do niego po przejściu przez łańcuch przenośników ( oksydoreduktaz ). W czasie fosforylacji fotosynteczynej niecyklicznej elektrony wybite z chlorofilu zużyte zostają do redukcji NADP +, a ubytki elektronów w chlorofilu uzupełniane są poprzez rozbicie H2O na 2H+, ½ O2 i 2 elektrony, które wędrują do barwnika. W dwóch najważniejszych procesach uzyskiwania energii - fosforylacji fotosyntetycznej i fosforylacji oksydacyjnej do syntezy ATP służy specjalny układ enzymów ( łańcuch oddechowy, łańcuch fotosyntetyczny ) przenoszących pochodzące z wodoru elektrony. Jak sugeruje to teoria chemioosmotyczna MITCHELLA, przepływ elektronów przez taki układ nie stanowi jednak bezpośredniego źródła energii użytecznej w fosforylacji. Energia elektronów zużywana jest tutaj do „przepompowywania” protonów poprzez błony i tworzenia gradientu protonów w poprzek błon. Proces ten nazywamy energizacją błony , a powstały gradient elektrochemiczny osiągać może do 220 mV. Wynika on z nadmiaru dodatnio naładowanych protonów po jednej ze stron błony oraz z różnicy ich stężenia. Dzięki gradientowi elektrochemicznemu może być wykonana pewna praca, która w tym przypadku polega na syntezie ATP. Zgodnie z tendencją do wyrównania potencjałów protony przepływają z powrotem, przyciągane przez ujemnie naładowane środowisko po drugiej stronie błony. Powrotny przepływ protonów odbywa się jedynie poprzez specjalne kanały jonowe zakotwiczone w błonie. Przepływające przez nie protony uzyskują dużą energię, która wykorzystywana jest do aktywacji reszt fosforanowych ( wytwarzania rodników fosforanowych ), które przyłączane są do ADP. Cały proces zachodzi dzięki specjalnej organizacji błon organelli wyspecjalizowanych w uzyskiwaniu energii : mitochondriów i chloroplastów. Zakotwiczone są w nich w odpowiednim porządku wszystkie elementy.