Wykłady 19.01.2008

FIZJOLOGIA

Fizjologia transportu:

- transport bliski - ruch substancji pomiędzy sąsiadującymi ze sobą komórkami, tkankami.

- transport daleki - przemieszczanie wody od organy do organu.

Na 1000g wody którą roślina pobiera:

• 990g - wyparowuje

• 2g - ulega zawiązaniu chemicznemu

• 8g - zostaje zawiązanych siłami osmotycznymi i imbib

Transpiracja

• Pomiędzy glebą i rośliną z jednej strony a atmosferą z drugiej istnieje znaczna różnica potencjałów wody prowadzącej do przenikania wody w postaci pary wodnej do atmosfery. Parowaniem powierzchni rośliny nazywamy transpiracją.

• Działanie ssące transpiracji jest głównym motorem dalekiego transportu wody i rozpuszczalnych w niej soli mineralnych.

• Czynniki środowiska wpływające na pobór wody:

- światło - czynnik inicjujący otwieranie się szparek i tym samym uruchamiający proces transpiracji szparkowej. Ok. 70% energii świetlnej ulega zmianie na energie cieplną i stymuluje transpiracje, liście nasłonecznione transpirują szybciej niż ocienione.

- temperatura - wpływa na intensywność transpiracji oddziałuje na stopień otwarcia szparki i na proces parowania wody dostarcza niezbędnej energii do oderwania się cząsteczki wody z fazy ciekłej i przejścia w fazę gazową.

- niedosyt wilgotności powietrza - czynnik warunkujący transpiracje, Wzrostowi suchości powietrza towarzyszy wzrost intensywności transpiracji w powietrzu wilgotnym transpiracja maleje a przy braku niedosytu wilgotności powietrza ustaje.

- dostępność wody glebowej - warunek normalnego przebiegu procesu transpiracji dla większości roślin optymalna wilgotność glebowa waha się od 60 do 80 % gdy ilość wody w glebie jest ograniczona następuje zahamowanie procesu transpiracji.

- ruch mas powietrza - zazwyczaj nad powierzchnią parującą się zwiększa, natężenie transpiracji się zwiększa w miarę wzrostu szybkości wiatru , najszybszy wzrost transpiracji ma miejsce przy stosunkowo słabym wietrze.

-stężenie CO₂-wplywa pośrednio na transpiracje oddziałuje na stopień otwarcia

szparek, nadmierne stężenie powoduje zamykanie się szparek.

• Wilgotność gleby i punkt więdnięcia - wilgotność gleby przy której zaczyna się więdnięcie rośliny.

• Siła ssąca transpiracji.

• Parcie korzeni - ciśnienie dodatnie pchające wodę do wnętrza rośliny.(dzieje się to wtedy gody nie ma transpiracji)

• Gutacja - wydzielanie wody przez szparki wodne hydatody (dzieje się to wtedy gdy są sprzyjające warunki do pobierania wody, a niekorzystne do transpiracji np.: duża wilgotność powietrza). Na parcie korzeniowe roślina zużywa energie metaboliczną.

Hydatody - są to wyspecjalizowane komórki w epidermie, za pomocą których jest możliwe pobieranie wody a nawet wydalanie z tkanki.

Woda w drzewie przemieszcza się z szybkością 50m/godz. Klon o wysokości 14,3m wyparowuje w ciągu godziny 255l wody.

Współczynnik transpiracji - ilość wyparowanej wody niezbędna do wyprodukowania 1g suchej masy roślinnej w okresie wegetacji.

Wpływ czynników zewnętrznych na procesy fizjologiczne (punkty korodynalne)

Fizjologia przemian materii:

• Odżywianie mineralne

• Makroelementy - azot, siarka, potas, wapń, magnez,

• Mikroelementy - sód, chlor, bar, żelazo, mangan, cynk, miedz, molibden, kobalt, jod,

Magnez - jest ważnym składnikiem chlorofilu, składnikiem propektyny w ścianach komórkowych, aktywatorem wielu enzymów związanych z fotosyntezą i oddychaniem.

Żelazo - składnik enzymów oksydoredukacyjnych uczestniczących w przenoszeniu elektronów. W plastydach występuje często fitoferytyna - kompleks żelaza z białkiem. Objawem niedoboru żelaza jest zanikanie chlorofilu z liści(chloroza).

Mangan - jest aktywatorem wielu enzymów uczestniczących w oddychaniu i fotosyntezie.

Miedz - przenośnik elektronów enzymów oksydoredukacyjnych fotosyntezy.

Cynk - aktywator wielu enzymów.

Bor - rola w syntezie kwasów nukleinowych w reakcjach na hormony w funkcjonowaniu błon. Objawami niedoboru jest zamieranie wierzchołka pędu i młodych liści, a następnie zahamowuje rozwój innych organów np.: korzeni, kwiatów.

Chlor - wymagany w procesie fotosyntezy. Niedoboru się nie spotyka ponieważ chlor występuje bardzo obficie w przyrodzie.

Molibden - ważny składnik metabolizmu

Siarka -

Fosfor - w koenzymach, nukleotydach, w kwasach nukleinowych, w fosfolipidach błon komórkowych, w estrach fosforanowych cukrów ważnych w procesie oddychania i fotosyntezy, w kwasie fitynowym - fitynie będącej formą zapasową fosforu w roślinie.

Azot - składnik różnych związków organicznych: aminokwasów, nukleotydów. Niedobór azotu objawia się zahamowaniem wzrostu i żółknięciem liści, pojawiają się barwniki asymilacyjne.

Potas - jest najbardziej ruchliwym pierwiastkiem w roślinie. Odgrywają dużą rolę w utrzymaniu turgoru w komórce. Niedobór objawia się przedwczesnym żółknięciem i opadaniem liści.

Wapń - większość wapnia znajduje się w ścianach komórkowych jako protopektynian blaszki środkowej oraz wodniczkach jako nierozpuszczalnie sole np.: kryształy szczawianu wapnia.

Krążenie azotu w przyrodzie

Schemat obiegu fosforu w biosferze

Fotosynteza

Reakcje świetlne:

• 
  CO₂ + 2H₂O _{energia świetlna} (CH₂O) + O₂ +H₂O

Reakcje ciemne

• 
  6 (CH₂O) C₂H₁₂O₆

• 
  6CO₂ + 12H₂O _{energia świetlna} C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O

Odmiany procesu fotosyntezy - C3 i C4 - różnią się liczbą atomów węgla w pośrednich produktach asymilacji.

Rośliny C4

• Cykl C4 występuje u gatunków z rodziny Poaceace, Cyperaceace i Chenopodiaceace np.: kukurydza, trzciny cukrowe, sorga, proso,

• Miękisz asymilacyjny występuje tu w 2 postaciach:

1. mezofil C4 złożony z komórek niedużych, z małymi chloroplastami występuje tam enzym karboksylaza PEPu, która jest około 100 razy aktywniejsza niż u roślin C3.

2. mezofil wieńcowy otaczający wiązki przewodzące, zbudowany z dużych komórek z dużymi chloroplastami, w których słabo są wykształtowane grona.

(przekrój liścia kukurydzy - Zea mays)

Rośliny C3

• pszenica

• żyto

• rajgras

• wyka

• fasola

• koniczyna

• lucerna

• dąb

• buk

• brzoza

• sosna

Rozmieszczenie geograficzne C3 i C4

• C4 lepiej znoszą niską wilgotność i wysoką temperaturę niż C3,

• Są wrażliwsze na chłód (optimum 30-40^oC)

• Potrzebują więcej energii, toteż w temperaturze poniżej 25^oC ustępują C3

• Większość traw w rejonie tropikalnych to C4

Aktywność fotosyntetyczna roślin: (wpływ)

• Dwutlenek węgla

• Woda

• Temperatura

• Oświetlenie

Skiofity - rośliny rosnące w cieniu.

Krzywa świetlna fotosyntezy









Oddychanie

• 
  C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O 6CO₂ + 12H₂O

Hormonalna regulacja wzrostu

Są to substancje wytwarzane w jednej części organizmu i przenoszone do innej gdzie wpływają na określone procesy fizjologiczne.

Auksyny - kwas indolilon- 3 octowy (IAA)

• Symulacja wzrostu wydłużeniowego komórek oraz udział w pobudzeniu podziałów komórkowych

• Indukcje tworzenie korzeni przybyszowych,

• Symuluje rozwój drewna i owoców,

• Rozwój dna kwiatowego - u truskawki,

• Rozwój owocni bez zapylania, zapłodnienie i rozwój nasion - owoce pertenokanpiczne (pomidor)

Cytokininy

• Główną roślinną kinetyką w zeatynie

• Gbkininy są syntetyzowane w korzeniu, a największe ich stężenie stwierdzono w trawach o intensywnym wzroście

• Rola:

1. niezbędne w podziałach komórkowych,

2. pobudzony wzrost objętościowy komórek,

3. symulują różnicowanie się chloroplastów,

4. wpływają na kierunek transportu metabolizmów,

5. opóźniają procesy starzenia się tkanek,

6. indukują różnicowanie się pędów,

7. indukuje kiełkowanie niektórych nasion,

Gibereliny

• największe stężenie występuje w młodych, rozwijających się owocach i nasionach, które prawdopodobnie stanowią miejsce ich syntezy. Wytwarzane są też w korzeniu i wierzchołkowych partiach pędu.

• Rola:

1. silan stymulacja wzrostu międzywiązki prowadząca do wydłużania się pędu,

2. mogą wywoływać kwitnienie u roślin wymagających tylko dmi długich

3. mogą zastąpić działanie chłodu u roślin dwuletnich,

4. wpływają na płeć kwiatów rozdzielnopłciowych - stymulują rozwój pręcików,

5. pobudzają rozwój owocni i mogą wywoływać rozwój owoców porterokarpicznych, pozbawionych nasion,

6. odgrywają dużą role w procesie przerywaia stanu spoczynku utworów przetrawlinkowych, powodujące przyspieszenie kiełkowania.

Inhibitory

• ich podstawową rolą jest hamowanie procesów rozwojowych.

Spoczynek roślin

• zahamowanie wzrostu i silne ograniczenie przemiany materii przy pełnym zahamowaniu zdolności do życia,

• gdy organy spoczywają są odporne na działanie wiatru i mrozu,

• utworami spoczynku są: nasiona, kłącza, bulwy, cebule, u drzew i krzewów - pączki śpiące (zimowe)

• spoczynek nasion:

- skaryfikacja - uszkadzanie łupiny nasiennej,

• pączki śpiące,

Fizjologia ruchów:

• tropizmy

1. fototropizm

2. grawitropizm

3. nastie

4. ruchy nutacyjne

5. taksie

6. endogenne ruchy około dobowe

Fizjologia stresu:

• chłód

• mróz

• susza

• zasolenie

• związki toksyczne

• stres oksydacyjny

• pategeny

---