Dyfuzja: Następuje przemieszczenie się (transport) cząsteczek 1 substancji do cząsteczek 2 substancji od
stężenia większego do stężenia mniejszego w celu wyrównania stężeń w komórce.
Samorzutne przenikanie jednej fazy układu w głąb drugiej, spowodowane bezładnym ruchem cieplnym cząsteczek. Dyfuzja zachodzi w każdej temperaturze, szybkość wzrasta przy podwyższeniu temperatury czyli, że wzrasta energia kinetyczna cząsteczki. Obserwujemy ją pomiędzy gazami, cieczami i ciałami stałymi.
Im większy gradient stężeń tym szybkość dyfuzji jest większa.
Proces dyfuzji jest bardzo wydajny, jednak w przypadku transportu cząsteczek na niewielkie odległości powoduje szybkie wyrównanie stężeń w małych obojętnych roztworach.
Dyfuzja jest procesem samorzutnym i trwa dopóki nie nastąpi stan równowagi, w którym potencjał chemiczny układu stanowią jednakowe we wszystkich obszarach układy.
Szybkość dyfuzji zależy od:
- temperatury,
- częstości ośrodka.
Osmoza:
Jest rodzajem dyfuzyjnego przemieszczanie się wody przez błony półprzepuszczalne, czyli takie, przez które drobinki związków rozpuszczonych nie przenikają lub dyfundują bardzo słabo. Zahamowanie lub ograniczenie dyfuzji cząsteczek rozpuszczalnych, w porównaniu z dyfuzją cząsteczek rozpuszczalnika, powoduje wytworzenie gradientu potencjału wody. Jeżeli w osmoskopie roztwór znajduje się po 1 stronie błony, a rozpuszczalnik (czysta woda) po drugiej, wówczas potencjał wody w roztworze będzie mniejszy niż potencjał czystej wody. Wynika to z definicji mówiącej, że potencjał wody chemicznie czystej jest równy zeru, natomiast potencjał wody w roztworze ma wartość ujemną. Zatem cząsteczki wody będą dyfundować do roztworu zgodnie z malejącym gradientem potencjałów wody.
Żeby zaszła osmoza:
- musi być między roztworami błona półprzepuszczalna.
O przenoszeniu się wody przez błonę decydują:
- gradnient stężenia wody
- gradient ciśnienia.
Gospodarka wodna kom. roślinnej charakteryzowane jest przez
- siłę ssącą
- potencjał osmatyczny Po
- ciśnienie turgarane cT
S=Po-cT
Potencjał osmotyczny- odpowiada klasycznemu pojęciu potencjału osmatycznego, lecz ze znakiem przeciwnym. Zmienia się on w szerokich granicach w zależności między innymi od gatunków roślin. Przeciętnie w komórkach roślinn uprawnych wynosi od -2,0 do -0,5Mpa, natomiast u kserohibitów i halofitów może osiągać wartość ok. - 20 Mpa.
Miarą ciśnienia osmatycznego stanowi ciśnienie, jakie należałoby generować w roztworze, aby zahamować przenikanie do niego cząsteczek wody przez błonę półprzepuszczalną.
Potencjał osmotyczny zależy od:
os tego czy jest propocinalny do temperatury w stopniu Calvina.
Jest propocionalny do różnicy stężeń roztworu znajdującego się w roztworze osmatycznym
Zależy od stężenia moralnego a nie od wielkości cząsteczek.
Czynniki wpływające na potencjał osmotyczny:
elektrolity
diposachorydy
monosacharydy
aminokwasy
Potencjał ciśnieniowy (turgonowy) - jest odpowiednikiem turgonu (T) i może przyjmować wartości ujemne, dodatnie i równe zeru. Wartość ujemne osiąga rzadko, np. w naczyniach intensywnie transpirujących roślin.
S = Po - T
Potencjał macierzysty (imbibicyjni-kapilarny)- określa udział pęcznienia i adsorpcji wody przez cząstki koloidalne w kształtowaniu potencjału wody w komórce i prawie zawsze jest ujemny.
Roztwór hipertoniczny- ma wyższy potencjał osmotyczny a niższy potencjał wody.
Roztwór hipotoniczny - ma niższy potencjał osmotyczny a wyższy potencjał wody.
Denaturacja białek
Dochodzi wówczas gdy zniszczeniu ulega struktura wtórna białek, czyli zdestabilizowanie zostają wiązania przestrzenne w cząsteczkach. Do wiązań tych zalicza się wiązania wodorowe, dwusiarczwoe, jakowe i koordynacyjne.
Mogą ją powodować:
Czynniki chemiczne:
etenol, aceton,
jony metali ciężkich,
mocne kwasy i zasady
chloroform, fenol, detergenty
czynniki fizyczne:
UV
Ultradźwięki
Wysychanie
Ogrzewanie
Plazmoliza- zanik ciśnienia turgonowego i napięcia ścian komórkowych. Dalej zachodzi odciąganie wody sprzyja jedynie kurczeniu się protoplastu i jego oddzielanie od ścian. Stan w którym cytoplazma odstaje tylko w kątach komórek określa się jako plazmoliza kątowa. Jeśli proces ten nastąpi u połowy komórek danej tkanki wówczas nosi nazwę plazmolizy granicznej. Jeśli skupia się w śdoku mamy doczynienia z plazmolizą wypukłą czyli kołpakową. Plazmoliza zachodzi tylko w żywych komórkach.
Deplazmoliza - woda z powrotem wraca do wakuoli.
Gospodarka wodna:
Zawartość wody w organizmach roślin wynosi 70-90%i zależy od środowiska żcyia, podłożą, od organów roślin.
Hydrofity- w roślinach w całości zanurzone w wodzie
Kserofity- występują w miejscach gdzie roślina ma sucho
właściwe
supulenty np. kaktusy
W nasionach organach przetwrzalnych i spoczynkowych zawartość wody jest mała i mają zachamowania np. proces fizjologiczne.
Rodzaje wody w glebie:
1. woda fizjologiczna- użyteczna, dostępna dla roślin
2. woda fizjologiczna- nieużyteczna, nie jest dostępna dla roślin.
krystalizacja- związana w siatce kryształu, minerał glebowy, można się jej pozbyć z gleby przy tem. 6C
higroskopowa- warstwa molekuł wody, podlegająca cząsteczkom gleby, utrzymująca przez nie z olbrzymią siła.
Błonkowa- warstwa molekuł wody, przyciągana z coraz to mniejszą siłą lecz zawsze przekracza siły ssące korzenia, pozbywamy się jej przy tem. 105C
Kapilarna- woda dostępna wypiera włosowate kanaliki (kapilary) w glebie, jest podtrzymywana siłą napięć powietrznych i nie ulega sile ciśnienia (nie spływa na niższy poziom)
Grawitacyjne- dostępna po drodze dla roślin, bo spływa na niższy poziom, wypełnia okresowo więc kapilarny w glebie jest podtrzymywana siłami napięć powietrznych, nie ulega sile ciśnienia (nie spływa na niższy poziom).
Gruntowa (zaskórna) - dostępna gdy jej poziom nie zalega głęboko wykorzystywana jest przez rośliny.
Woda dostępna dla roślin to- woda grawitacyjna i kapilarna
Nie dostępna to- błonkowata i higroskopijna.
Czym pobiera się wodę z gleby:
korzeń- strefa chłonna- włośnikowa- jest pobierana najobficiej ilość włośników na 1mm jest 400
włośniki - uwypuklenie ściany komórkowej (strefa wzrostu jest większa ale mnijsza niż strefa włośników.
Wilgotność tzw. więdnięcie -sytuacja gdy w glebie są tylko wody fizjologiczne nieużywane i rośliny więdną, brak wody dostępnej w glebie.
Gleba powierzchnia sucha- na wiosnę lub w lecie zdarza się nieraz dłuższe okresy bezdeszczowe które wywołują suszę. Roślina wskazuje nieraz ujemny bilans wody, mimo, że mają wody w glebie pod dostatkiem. Dzieje się to dlatego iż warunki nie pozwalają na pobranie wody z gleby np. niska temperatura.
Susza fizjologiczna - zjawisko w którym roślina nie może pobrać wody nawet jeśli jest ona w środowisku. Czynniki uniwersalny pobieranie wody z gleby przez rośliny:
niska temp.
Zasolenie gleby - zbyt duże stęż jonów anionów i kationów w glebie, soli
Słabe natlenienie gleby
niskiePH
Siła ssąca korzenia -siła z jaką korzeń pobiera wodę wraz z solami mineralnymi, strefą włośnikową i korzeniem z gleby. Jeśli roztwór wodniczki komórki 1 jest bardziej stężony niż w komórce drugiej, to wówczas woda, zgodnie ze zmniejszającym się gradientem jej potencjału będzie przepływać z komórki 2 do 1. siła ta to ssąca siła korzenia.
Okres krytyczny w gospodarce wodnej- to okres kiedy roślina potrzebuje dużo wody, a gdy jest jej brak to obniża się plon, roślina nie kwitnie. Roślina potrzebuje wody do kwitnięcia i wytwarzania się organów wegetatywnych.
Okres krytyczny wobec braku wody:
zborze- strzelanie źdźbło - kłoszenie
kukurydza - kwitnienie - dojrzałość mleczna
motylkowate pastewne - kwitnienie
burak nasienny - wytwarzanie pędów generatywnych o kwitnienie
ziemniak - kwitnienie i zawiązywanie bulw
soja - kwitnienie - nalewanie nasion
rzepak - kwitnienie - nalewanie nasion
TRANSPIRACJA
Jest procesem wyparowania wody z rośliny. Zjawisko to ma na naturę fizyczną, gdyż polega na dyfuzji cząsteczek pary wodnej z powierzchni wewnętrznej - transpiracja szparkowa lub z zewnętrznej liści - transpiracja kutikularna.
Rodzaje transpiracji:
Kutukula nabłonki bez postaciowe warstwa pokrywająca epiderma.
tk. kutikularna- okrywają całą powierzchnię liścia prze kutikulę, stanowi mały % ogólnej transpiracji 5-20% . jest intensywna w młodych liściach zależy od wieku. Zależność roślin do higrofitów, hydrofitów, mezofitów, kserofitu.
1. hydrofity- rośliny wodne
2. higrofity - rośliny miejsc wulgotnych
3. mezofity - pośrednie
4. kserofity - rośliny miejsc suchych.
U hydrofitów jest obszerna transpiracja a u kserofitów bardzo niska.
Tk. szparkowa (przetchlinowa) - transpiracja jest wprospropocjonalna do sumy średnic rozwarcia aparatów szparkowych a odwrotnie propocionalna do drogi jaką przebywa woda do aparatów szparkowych. Transpiracja odbywa się przy udziale szparek (aparaty szparkowe). Jest to wypasowywanie wody z miękisza do przetworów międzykomórkowych z tych przetworów przez szparkę do atmosfery. Jest to transpiracja wewnętrzna.
Ilość organów szparkowych na powierzchni liścia jest różna i zależy od gatunku.
Czynniki zewnętrzne- nasłonecznienie. Liczba aparatów szparkowych zależy od blaszki liściowej, u dwuliściennych aparaty szparkowe przewężane są po stronie dolnej, a górna ma mało aparatów szparkowych. Wynika to z ułożenia liścia na łodydze, bo światło pada prostopadła na blaszkę liściową. U jednoliściennych światło pada ostro na blaszkę liści i aparaty szparkowe są albo równomiernie rozmieszczone albo przewężają w górnej części liścia. Aparat szparkowe stanowią 1-3% na powierzchni liścia wydajność posiadania przez szparki duży około 50%.
Pasowanie brzeżne- intensywne przy młodych liściach i otworkach, jest to pasowanie , tu jest większe efekt brzeżnej. Parowanie przez jeden duży otwór jest słaby
Reguła Stefana- intensywność parowania nie zależy od większości powierzchni.
Tk. przetchlinkowa- parowanie zachodzi przez przetchlinki w korku dotyczy drzew i krzewów gdzie korek jest tk. okrywającą.
Wskaźniki transkrypcji:
1.intensywność transkrypcji wyróżniamy w g wody x dm³x n¯²
wartość od 0,1-3,0 g H2O· dm³·n¯² informacje o tym ,że np. kukurydza może wypasować 4kg H2O a w ciągu całej wegetacji 180.
2. współczynnik transkrypcji wyrażamy jako liczbę uwarunkowaną. Mówi ile roślina zużywa wody w ciągu całej wegetacji na wyprodukowanie 1g suchej masy, dotyczy znajomości używania H2O przez roślinę, niska wartość transpiracji oznacz, że roślina oszczędza gospodarkę wodną, a wysoka transpiracja oznacza, że roślina ma dużą gospodarkę wodną.
Czynniki wpływające na wartość transkrypcji:
temperatura- im wyższa temperatura tym łatwiejsze jest rozprowadzenie wody na powierzchni liścia.
Wilgotność względna atmosfery - im wyższe tym transpiracja jest ograniczona.
Ruch powietrza - im wyższy ruch tym lepsza transpiracja
Światło - podwyższa temperaturę atmosfery, rozszerza aparaty szparkowe
Stężenia CO2 w atmosferze- nadmierne CO2 zamyka aparaty szparkowe
Czynniki glebowe - odpowiedni dopływ wody ok. 80%, dotlenienie - dobre warunki areabowe.
Znaczenie transpiracji dla roślin:
Korzystne
transpiracja obniża temperaturę organizmu
mechanizm biernego pobierania i transportu wody
dzięki transpiracji zachodzi rozproszenie soli mineralnych i wody
utrzymuje roślinę w gotowości metabolicznej
dzięki regulacji transpiracji mamy szybsze lub wolniejsze wzrosty roślin
Niekorzystne:
gdy bilans wodny jest ujemny dochodzi do więdnienięcia roślin
niedotlenienie gleby - ok. 4C i zasolenie - ograniczają pobieranie wody z gleby.
Rodzaje transportu wody:
Wodę pobira się prze kom. włośników ułożonych poprzecznie do centrum (walca osiowego). kanał apalastyczny- oznacza transport H2Oz komórki do komórki.
migracja przez cytoplazmę 1 komórki do cytoplazmy 2 komórki przez plazmodesnę w kanałach synplastycznych
migracje z wakuoli do wakuoli drogą osmatyczną.
Mechanizm pobieranie wody:
Mechanizm aktywny - ujawnia się w przypadku braku lub silnego ograniczania transpiracji. Jest on umiejscowiony w korzeniu i nosi nazwę parcia korzeniowego. Widocznym objawem tego zjawiska jest gutacja i płacz roślin. Procesy te mają naturę fizjologiczną, ustają więc w przypadku zahamowania aktywności enzymatycznej komórki wywołane np. chloroformem. Siły parcia korzeniowego są najczęściej rzędu 0,1-0,2 MPa i tylko u niektórych gatunków roślin mogą być wyższe. Mechanizm aktywny spełnia pomocniczą rolę w gospodarce wodnej roślin. Istotne znaczenie odgrywa wiosną, w okresie rozwijania się pąków drzew i krzewów, kiedy nie zachodzi proces transpiracji szparkowej. Potencjał osmotyczny jest największy w liściach najniższy w korzeniu. Energia roślin powstaje w procesie oddychania.
Mechanizm bierny (transpiracja liściowa) - zachodzi dzięki transpiracji wywołyjące spadek potencjału wody w liściach i wzrost różnicy potencjału między komórkami miękiszu liści i włośników. Również na skutek transpiracji powstaje ujemne ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach, a ciągłość nitkowatych słupów wodnych w ksylemie, warunkujących przepływ zapewniają siły kohezji i adhezji.
Jest to zasadniczy proces determinacji szybkości przepływu wody przez transpirujące liście.
Siły kolrezji- siły spójności między cząsteczką H2o
Siły adhezji- siły przylegania cząsteczek wody do ścian naczyń.
Gutacja- wpychanie wody przez zakończenia naczyń przewodzących na liściu lub na komórkach „hydrotaty”. Występuje gdy roślina ma dobry dostęp do wody i kiedy pod ciepłym dniu jest chłodna noc i wilgotność względna wzrasta. Jej motorem jest parcie korzeniowe.
Płacz roślin- zbieranie się soku brzoskwionowego na wiosnę (koniec II). Jest to najczęsciej przed deszczem.
Tkanka przewodząca- w przeciwieństwie do większości tkanek jest zbudowana z niejednorodnych komórek. Dzieli się na łyko i drewno.
Łyko (floem)- elementami łyka są przede wszystkim rurki sitowe, służą one do przeprowadzani produktów asymilacji z liści do łodygi i korzenia.
Rurki sitowe- składają się z szeregu komórek. Komórki rurek są żywe, silnie zwakuolizowane, jednak zachowany protoplast pozbawiony jest jądra komórkowego.
Komórki przyrurkowe
Włókna łykowe- komórki o charakterze wzmacniającym
Miękisz łykowy- gromadzi substancje zapasowe.
Drewno (ksylem)- tkanka, której podstawową rolą jest przeprowadzanie wody wraz z solami mineralnymi z korzenia do łodygi i liści. Składa się z:
Naczynia- to długi powstałe w wielu leżących jedno na drugiej komórek, gdzie stopniowo zanikał protoplast i ściany poprzeczne. Są to elementy martwe, ich ściany często są wzmocnione zdrewniałymi zgrubieniami. Wyróżniamy naczynia: pierścieniowate, spiralne, siatkowate i z jamkami. Jaki są charakterystycznym elementem ściany komórkowej, ponieważ nie ulega zdrewnieniu, i pozostają one jako otwory zapewniające kontakt z sąsiadującymi komórkami. Charakterystyczne dla roślin okrytonasiennych.
Cewki- to pierwotne komórki przewodzące wodę wraz z solami mineralnymi. Są typowe dla paprotników i roślin nagonasiennych. Cewki to komórki o ostro zakończonych końcach zachodzących na siebie klinowo. Cewki nie mają protoplastu i są przez to martwe. Mają silnie zdrewniałe ściany komórkowe z wieloma jamkami, przez które woda przepływa do innych komórek.
Włókna drzewne- są to elementy martwe będące główną częścią składową szkieletu podtrzymującego całość rośliny, stanowi podstawą masę drewna drzew liściastych, decydując o jego grubości.
Miękisz drzewny- zbudowany z żywych komórek przechowujących substancje zapasowe. Np. skrobię.
ODDYCHANIE- proces kataboliczny polegający na oksydacyjnym rozkładzie związków organicznych z wydzielaniem i częściowym wykorzystywaniem zawartej w nich energii. Odbywa się on w każdej komórce żywej, a większość jego reakcji przebiega w mitochondriach. Energia uwalnianie w procesach oddychania zatrzymywana jest przez komórki w postaci wysokoenergetycznych wiązań fosforowych ATP, a częściowo ulega rozproszeniu.
Substratami oddechowymi są związki powstające w procesie fotosyntezy, bądź przetwarzanie w późniejszych metabolicznych procesach- węglowodany, tłuszcze, białka.
Oddychanie tlenowe
Przebiega w warunkach dużego dostępu tlenu i dostarcza komórkom znacznej ilości energii ATP. Energia ta następnie wykorzystywana do czynności życiowych: syntezy związków organicznych, pobieranie wody i soli mineralnych oraz ich transport, przewodzenie substancji organicznych, wzrost i ruch. Metabolity powstające podczas przemian oddechowych stanowią surowce wyjściowe dla syntezy innych organicznych składników komórkowych.
Oddychanie beztlenowe
Odbywa się w przypadku ograniczenia lub braku dostępu tlenu.
fermentacja właściwa (beztlenowa)- przebiega bez udziału tlenu i prowadzi do powstania prostych związków organicznych, CO2 i małych ilości energii np. rozkład glukozy do etanolu prowadzony przez drożdże. Dzięki energii uzyskanej z tych przemian, okresowo zalewane wodą rośliny mogą przetrzymać swe procesy życiowe.
Fermentacja utleniająca (oksydacyjna)- zachodzi przy ograniczonym dostępie tlenu , a jej wynikiem jest częściowe utlenienie substratu prostsze związki organiczne i wodę. Proces ten jest bardziej wydajny niż fermentacja właściwa.
Pomiary szybkości oddychania- metody te oparte są na pomiarach wymiany gazowej i najczęściej oznacza się albo szybkość zużywania tleny, albo szybkość uwalniania CO2.
pomiar zmian objętości, ciśnienia gazów
rejstracja zmian składu powietrza przepływającego przez kamerę w której znajduje się żywy materiał roślinny.
Współczynnik oddechowy- stosunek objętościowy wydzielanego CO2 do ilości pobranego tleny RQ. Informuje nas o rodzaju utleniającego substratu.
Szlak przemian oddechowych
glikoliza- przemiana hektozy do piranozy
cykl Krebsa- przemiana pirogfranoanu w czynny octan acetylo CoA i włączenie go w łańcuch 9 reakcji. Następuje całkowity rozpad substratu oddechowego na CO2 i wodór.
łańcuch oddechowy - ostatni etap oddychania, służący do wykorzystywania energii uwalniającej w reakcji utleniania wodoru przez tlen atmosferyczny do cząsteczki wody. Etap ten dostarcza komórkom roślinnym najwięcej fizjologicznej użytecznej energii ATP.
Czynniki oddychania:
Temperatura - przy wzroście tem. O 10C temperatury normalnej do optymalnej szybkość oddychania zwiększa się 2- 2,5 razy. Przy temperaturze min i max proces ustaje. Zbyt wysoka temp. Doprowadza do nadmiernych strat suchej masy.
Tlen- 21% tleny jest procesem właściwym, spadek do 10% silnie hamuje oddychanie tlenowe.
CO2- wzrasta stężenia CO2 powoduje zmniejszenie intensywności oddychania, kiełkowania nasion jest hamowane przy wysokim stężeniu CO2
Woda- niedobór wody w nasionach powoduje zarówno zahamowanie oddychania jak i uniemożliwia ich kiełkowanie
Światło- uruchamia proces fotooddychania, powoduje zahamowanie oddychania ciemnego.
Składniki mineralne- rośliny wygłodzone- zawierające niewielkie ilości materiałów zapasowych oddychają znacznie wolniej.
Rodzaj i wiek tkanek i organów i rośliny - młodsze organy oddychają intensywniej niż starsze.
Etylen- stymuluje oddychanie tkanek roślinnych, spełnia rolę hormonalnego regulatora syntezy enzymów oddechowych.
Urazy mechaniczne, zranienie i choroby- wywołują wzrost intensywności oddychania.
Inne czynniki:
Wiatr- silny wiatr powoduje przymykanie się szparek, ogranicza tempo oddychania
Inhibitory oddychania- związki, które występują nawet w ilości śladowych stężeniach, wywiera hamujący wpływ na oddychanie. Są to: HCN, Co, H2S, NaF, jony metali ciężkich np. miedź.
Symulatory oddychania- związki które potęgują proces oddychania nawet gdy występują w bardzo niskich ilościach stężeń. Należą do nich: regulatory wzrostu : auksyna, etylen oraz związki próchnicze.
Klimaterium- zbiega się z okresem pełnej dojrzałości owoców, zmianom barwy skórki, nabieraniu lepszego smaku i stymulowane jest przez etylen.
Znaczenie oddychania:
Odzyskanie energii w formie ATP zawartej w związkach zapasowych
Wykorzystanie metabolitów pośrednich tworzących się w przemianach oddechowych do syntezy wielu związków organicznych.
FOTOSYNTEZA - proces syntezy związków organicznych dokonywany przez rośliny zielone z prostych związków nieorganicznych CO2 i woda- wykorzystujący energię promieniowania elektromagnetycznego o zakresie zbliżonym do światła widzialnego absorbowaną przez barwniki znajdujące się w chloroplastach.
W czasie przebiegu fotosyntezy dokonywana jest przemiana energii promieniowania fotosyntetycznego czynnego PAR emitowanego przez słońce lub inne źródła światła, w energię chemiczną magazynowana w roślinach w postaci związków zapasowych. Jest kluczowym ogniwem w przepływie i obiegu materii w ekosystemie.
Faza świetlna fotosyntezy- obejmuje reakcje chemiczne wymagające obecności światła. Istotną fazy jest przekształcenie energii świetlnej w energię wiązań chemicznych zawartych w ATP. W fazie świetlnej biorą udział 2 fotosyntezy chlorofilu określane jako PSI i PSII. Polega na rozbiciu cząsteczek przy udziale energii słonecznej. Powstają proteiny H, elektrony i tlen. Tlen uwalniany jest do atmosfery. Proteiny H zostają przemieszczone i zmagazynowane w ATP i dwie siły asymilacyjne NADH i H/
Promieniowanie widzialne 380-770 nm
Promieniowanie fotosynteyczne czynne PAR 400-760 nm
Promieniowanie nadfioletowe powyżej 760 nm
Faza ciemne fotosyntezy - to fotosyntetyczny cykl redukcji CO2 i podczas którego mamy 3 fazy
karboksylacja- polega na przyłączeniu CO2 do RuDP- związku 5 węglowego, po przyłączeniu związek ten jako jeszcze 6 węglowy rozpada się na 2 cząsteczki o 3 atomach węgla, odbywa się to przy pomocy 3 sił asymilacyjnych powstaje kwas fosfoglicerynowy.
redukcja- następuje redukacja kwasy fospoglicerynowego przy udziale ATP, NADH i H do aldehydu fosfoglicerynowego PGAld¯² . ten aldehyd jest 1 związkiem procesy fotosyntezy - cukier trioza.
regeneracja- polega na odtwarzaniu, regeneracji akceptora CO2 czyli RuDP. Powstaje 6 cząsteczek PGA a w koncekwencji na 6 PDAld, 5 z tych cząsteczek zużywana jest na regenerację 3 cząsteczek RuDP, a 2 stanowi produkt końcowy fotosyntezy, służy do powstania glukozy.
Czynniki fotosyntezy
Zewnętrzna:
CO2- ogranicza fotosyntezę, w miarę zwiększenia się stężenia CO2 następuje zakwaszanie treści pokarmowej CO2, komórkowej co powoduje zahamowanie wymiany gazowej.
Światło- wysoka intensywność światła niekorzystnie wpływa na aparaty szparkowe u roślin typu C3 powodując fotoutlenianie chlorofilu obniżenie natężenia fotosyntezy blaszka liściowa nagrzewa się powstaje zaburzenie bilansy wodnego czyli przymykanie szparek i ograniczeni fotosyntezy.
Temperatura- wzrost temperatury o 10C w zakrecie temperatury min do optymalnej zwiększa intensywność fotosyntezy. Temperatura optymalna tu fotosynteza przebiega najszybciej i na stałym poziomie.
Tlen- w stężeniu atmosferycznym ogranicza tempo fotosyntezy u roślin C3 np. przenica, jeśli tlen przekroczy 21% stężenia następuje hamowanie fotosyntezy u roślin C4 np. kukurydza.
Woda- niedobór wody powoduje zamykanie się szparek liściowych i odcieanie tym samym dostępu do CO2 do liści.
Ruch powietrza- silny wiatr zamyka szparki
Składniki mineralna- N, K, P, Fe, Mg, Mn, Cl- niedobór azotu powoduje spadek fotosyntezy oraz powoduje objawy bladnięcia liścia.
Pestysydy
Zanieczyszczenie powietrza
Wewnętrzne
Budowa anatomiczna liścia- rozmieszczaenie i budowa szparek, budowa kutikuli , wielkość przetworów międzykomókowych oraz grubość liścia.
Układ chloroplastów- pod wpływem słabych stężeń światła przemieszczają się w cytoplazmie i gromadzą się w płaszczyźnie prostopadłej do kierunku padanie światła, nie zacieniają się nawzajem - epistrofia. Przy wysokim natężeniu światła gromadzą się wzdłuż ściany komórkowej równoległych do kieunku światła.
Zawartość barwników fotosyntetycznych
Wiek organów asymilacyjnych- pkres maksymalnej fotosyntezy przypada prze zakończeniem procesów wzrostowych blaszki liściowej lub z chwilą osiągnięcia ostatecznych rozmiwrów. Im starszy liść tym słabsza fotosynteza.
Chlorofilowy punkt kompensacyjny-takie stężenie chlorofilu, przy którym następuje zrówanie się wymiany gazowej fotosyntezy i fotooddychania, a fotosynteza netto spada do zera. Stężenie barwnika waha się wówczas od 0,5-2,0 Mg chlorofilu(a+b) · dm¯².
Punkt kompensacyjny CO2- stężenie CO2 przy którym istnieje stan dynamicznej równowagi pomiędzy fotosyntezą a fotooddychaniem. Im większa jest jego wartość tym niższy jest gradient stężenia tego gazu między atmosferą a chlorofilem i tym wolniej jest pobierany CO2.
Punkt kompensacyjny Świetlny- natężenie światła przy którym następuje zrównoważenie procesu fotosyntezy i procesu oddychania. Ilość pobieranego CO2 jest równoważny z ilością wydzielanego CO2 w procesie oddychania. Wartość zależy od gatunku rośliny, wieku liścia, temperatury i stężenia CO2.
Punkt kompensacyjny termiczny- przy określonej ponadoptymalnej temperaturze dla fotosyntezy obserwujemy zanik wymiany gazowej między liściem a atmosferą. Intensywność fotosyntezy równoważna jest przez oddychanie lub fotooddychanie.
Punkt wysycenia- natężenie Światła przy którym parametry intensywności fotosyntezy są największe zależy od rodzaju i wieku rośliny. C3- 70-80% - 100-120%
BARWNIKI FOTOSYNTETYCZNE
Aby przebiegała reakcja fotochemiczna potrzeby jest udział fotoakceptora- związku barwnego zdolnego do absorpcji energii promienistej, przemiany jej w energie chemiczną.
Chlorofile
Chlorofil a- C55H75O5N4Mg- zielone zabarwienie z odcieniem niebieskawym.
Chlorofil B- C55H75O6N$\4Mg0 zielone zabarwienie o odcieniu żółtym.
U roślin wyższych chlorofile występują w chloroplastach, w błonach lamelli gran i intergranum. Zawartość chlorofilu w liściach 4-7mg/dm¯². Chlorogilu a jest 2/3 razy więcej niż b.
Cząsteczka chlorofolu zbudowana jest z pierścienia profirynowego w skład którego wchodzą 4 pierścienia pirolowe. W centrum układu porifirynowego jest atom Mg. Przedłużeniem pierwszego pierścienia pirolowego jest FITOL.
Zielona barwa chlorofilu uwarunkowana jest istnieniem wiązań pojedyńczych lub podwójnych łączących pierścienie pirolowe.
Chemiczne właściwości chlorofilu-
Powstanie feofityny-
Działając kwasem na chlorofil powstaje FEOFITYNA- barwy brunatnej. Atom Mg zostaje wyparty z chlorofilu i zastąpiony 2 atomami H pochodzącymi z kwasu. Po oddaniu octany miedzi powstaje PORFIRYNA MIEDZIANA o barwie zielonej. Jest to wynik zastępywania 2 atomów H atomami CU.
Chlorofile są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach niepolarnych- aceton, benzyna, eter.
Zmydlanie chlorofilu-
Tworzą się sole sodowe chlirogilu a i b oraz następuje odczepienie alkoholi: FITOL-C30H39OH i METALON- CH3OH. Fitol utrzymuje się nad metanolem i ma barwe jaśniejszą.
Fizyczne właściwości chlorofilu
Właściowości hydrofibowe-
Obserwuje się stopień rozproszenia promieniowania w roztworze. Widać barwę fioletoto-niebieską, następnie pomarańczowo- czerwoną. Barwy te przechodzą przez chlorofil.
Fluorestencja-
Zjawisko emisji kwantów promieniowania o dłuższej fali i mniejszej energii w porówaniu z kwanstami absorbacyjnymi. Jest dowodem powrotu elektronów wzbudzenia na energii. Chlorofil fluoryzuje w zakresie światła fal długich (światło czerwone). Fala światła emitowanego w wyniku zjawiska fluorestencji jest zawsze dł€ższa i tym samym uboższa w energię światła obsorbowanego, gdyż część pochłoniętej energii zostaje zmieniona na ciepło.
Karotenoidy
Barwiniki towaryszące chlorofilom w chloroplastach. Mają zabarwienie żółte, pomarańczowe i brunatne o charakterze lipidowym.
Dzielimy je na:
karoteny β- karoten C40H56
ksanofile C40H56)2 np. luteina, zeaksantowina, wieloksantyna, neoksantyna itd.
Podstawową jednostką karotenoidów jest IZOPREN, syntezowany z acetylo CoA.
Karoten jest prowitaminą A
Rola:
1.bedąc barwnikami żółtymi absorbują światło o dłuższych falach odpowiadających barwie niebieskiej.
2.chronią chlorofil przed fotoutlenianiem spowodowanym nadmierną intensywnością światła.
3. pełni rolę w zjawisku fototropizmu- tj. wyginaniu się jednostronnie oświetlonych, roznącyhc pędów w kierunku światła. Najsliniejsza reackja fitotopija pędów roślin przy świetle długich fal 430=470nm.
WZROST - nieodwracalne zmiany zachodzące wewnątrz rośliny. Odbywa się to w wyniku powiększenia wymiarów komórek. Jest to pojęcie ilościowe. Jest najbardziej widocznym przejawem jej życia. Jest procesem ilościowym.
W czasie wzrostu rośliny można wyróżnić 3 etapy:
Okres początkowy odznaczający się wzrastającą do zera, lecz stosunkowo niewielką szybkością wzrostu wydłużeniowego, natomiast dużą intensywnością podziałów komórek.
Okres intensywnego wzrostu, któremu towarzyszy szybki podział komórek, jak i powiększanie się ich rozmiarów.
Okres malejącej szybkości wzrostu, któremu zamieranie aktywności tkanek merystematycznych i zmniejszanie się wydłużenia komórek.
Wzrost na poziomie komórki:
1. Wzrost embrionalny - jest wynikiem podziałów i powiększenia się komórek. Zwiększanie się objętości objętości tkanki lub organów w wyniku podziału komórek. Zdolność do tego rodzaju wzrostu wykazują merstemy, czyli tkanki twórcze, zlokalizowanie zarówno w podziemnej, jak i nadziemnej części rośliny.
Tkanki twórcze możemy podzielić na:
merystemy wierzchołkowe, czyli stożek wzrostu pędów i korzeni, inicjujące tzw. Przyrost pierwotny, odpowiedzialny za wzrost wydłużeniowy organów.
Merystemy boczne, czyli kambium (miazga twórcza) i fellogen (miazga korkotwórcza) powodujące przyrost wtórny odpowiedzialny za wzrost łodygi i korzeni na grubość
Merystemy interkalarne (wstawowe), które występują jedynie u takich gatunków roślin, któreych pędy składają się z węzłów i międzywęźli np. trawy.
Można jeszcze do tego dołożyć takie tkanki jak:
tkanki archesporialnej, z której powstają elementy rozrodcze
merystemoidów, stanowiących grupy komórek lub nawet komórki pojedyncze, z których powstają miodniki, włoski, aparaty szparkowe
tkanki kalusowe, merystemy regeneracyjne, tworzące się pod wpływem zranienia organu roślinnego i powodującej zabliźnianie się rany.
2. Wzrost wydłużeni owy- tutaj komórki zaczynają powiększać swoje rozmiary. Procesowi temu towarzyszy intensywne pobieranie wody, tworzenie się centralnej wakuoli, powiększenia się powierzchni ściany komórkowych i wzrost ich elastyczności. Dzięki znacznej sile ssącej komórka zaczyna pobierać wodę, wodniczki powiększają się tworząc po pewnym czasie wakuolą centralną. Ściana komórkowa rozciąga się, co doprowadzą do syntezy warstw mikrofibryli celulozowych. Przebiega tu synteza nowych składników cytoplazmy. Wzrost natężenia oddychania.
3. Różnicowanie się komórek, podział nierównomierny i biegunowatość- różnicowanie komórek polega na zmianie ich kształtu i rozmiaru, dzięki czemu dostosowują się one do funkcji, jakie mają pełnić w organizmie rośliny. Towarzyszy tu wzrost wtórnej ściany komórkowej, co powoduje zmniejszenie się średnicy wnętrza komórki.
Biegunowość - polega na istnieniu różnic we właściwościach fizykochemicznych, a często i morfologicznych w obrębie pojedynczej komórki.
Przyczyny występowania biegunowości:
nierównomierne rozmieszczenie związków chemicznych w komórce, występowanie gradientu stężenie
występowanie różnych związków chemicznych w biegunowych częściach komórki
wpływem pewnych bodźców zewnętrznych np. światło
elektem geoelektrycznym
siłą grawitacji.
Zewnętrzne czynniki wzrostu:
*Temperatura- wzrost zostaję zapoczątkowany przy temperaturze minimum, będzie najintensywniejszy w dłuższym przedziale czasowym przy temperaturze optimum, natomiast wartość maximum będzie wyznaczać moment wstrzymania wzrostu.
Optimum bezwzględne- temperatura optymalna dla wzrostu rośliny.
Optimum harmonijne - temperatura, przy której rośliny rosną i rozwijają się najlepiej. Jest zawsze nieco niższa od optimum bezwzględnego.
Termoperiodyzme- optymalny wzrost i rozwój roślin występuje wtedy, gdy istnieje znaczna różnica między temperaturą dnia i nocy.
*Światło- fotomorfogeneza- obserwowanie
Rośliny, które rosną w ciemności i w normalnych warunkach świetlnych widzimy, że światło wywiera wpływ na ich morfologię.
Światło hamuje wzrost wydłużeniowy łodygi, stymuluje rozwój blaszki liściowej. Przy braku światła wzrost łodygo jest stymulowany, a wzrost liści silnie zahamowany.
Fitochrom- nazywamy barwniki absorbujące określony zakres światła widzialnego i uruchamiający łańcuch przemian fozjologiczno-biochemicznych w wyniku, których zmienia się sposób wzrostu i rozwoju rośliny.
Uczestniczy w:
*Wpływ natężenia światła i długość dnia- wysoka intensywność światła niebieskiego o wiele silniej hamuje wydłużenie się łodygi niż światło czerwone. Dzień krótki dla roślin, które rosną około 8 godzin światła na dobę, dnia dłuższego rośliny potrzebują około 16 godzin światłą na dobę.
*Woda- Powiększanie się komórki roślinnej odbywa się w wyniku pobieranie przez nią wody. Niedostatek wody hamuje i uniemożliwia kiełkowanie nasion i wzrost siewek. Liście przy braku wody są małe.
*Tlen- niedobór tlenu jest czynnikiem wywołującym silnie hamujący wpływ na wzrost systemu korzeniowego i pośrednio na wzrost pędu. Powodowane to jest zahamowaniem lub brakiem procesu oddychania.
*Składniki mineralne - deficyt przyswajalny dla rośliny powoduje zahamowanie wzrostu. Do składników glebowych należą związki próchnicze, które stymulują wzrost roślin, zwłaszcza korzeni.
*Obecność metali ciężkich
REGULATORY WZROSTU:
Auksyny - najlepiej poznaną grupą regulatorów wzrostu rośliny. Były one pierwszymi hormonami, jakie wykryto w roślinach. Wykryto ją we wszystkich badanych roślinach. Najwyższe jej stężenie występuje w stożku wzrostu i sąsiadujących z nim strefy wzrostowe, a także w pąkach, młodych liściach, w pyłku, nasionach i rozwijających się owocach. Największe stężenie - części nadziemne, najniższe w korzeniach oraz tkankach. Transport auksyny odbywa się przez komórki parenchymatyczne oraz floem.
Wpływa na:
wzrost komórek - jest niezbędna do wzrostu wydłużeniowego komórek. Procesowy temu uczestniczy intensywne pobierania wody. Wzrost plastyczności ścian komórkowych pod wpływem auksyn jest wynikiem jej stymulującego wpływu na syntezę składników strukturalnych.
Inicjowanie podziałów komórkowych - może wykazywać właściwości zbliżone do cytokinin, regulatorów wzrostu stymulujących podziały komórkowe.
Udział w zjawisku dominacji wierzchołkowej- polega na zahamowaniu wzrostu pąków bocznych przez aktywnie rozwijający się wierzchołek pędu. W przypadku jego usunięcia zaczynają rozwijać się pąki boczne.
Inicjowanie formowania się korzeni przybyszowych - tworzenie się korzeni przybyszowych jest procesem bardzo złożonym i wieloetapowym.
Wzrost i rozwój owoców- proces wzrostu i rozwoju owocu, odbywa się w wyniku zapłodnienia jej komórki jajowej woreczku zalążkowym zależni kwiatu i jest uzależniony od obecności auksyny.
Udział w tropizmie- nazywamy gięcie organów roślinnych występujących pod wpływem pewnych jednostronnie działających bodźców zewnętrznych.
Intensywność oddychania - aksuna jest potrzebna do przebiegu procesu oddychania w fazie wzrostu wydłużeniowego.
Gibereliny - liczna grupa hormonów wzrostu wpływających przede wszystkim na wydłużenie się części pędowej rośliny. Występuje powszechnie w świecie roślin wyższych, ale również u mchów, glonów, grzybów i bakterii. Najwięcej ilości giberelin stwierdzono w miejscu ich syntezy, więc w młodszych liściach oraz w stożkach wzrostu pędów i korzeni oraz w rozwijających się owocach i nasionach - w tych ostatnich jest ich najwięcej. Są transportowane przez tkanki przewodzące, zarówno ksylem jak i floem.
Wpływa na:
Eliminowanie dziedzicznej karłowatości - poza stymulacją wzrostu wydłużeniowego, wywierają wpływ na eliminację dziedzicznej karłowatości u niektórych roślin np. karłowatość kukurydzy.
Rola w kiełkowaniu nasion i przerywaniu ich spoczynku- zaaplikowanie się giberelin nasion znajdujących się w stanie spoczynku powoduje zapoczątkowanie ich kiełkowania. Mają, więc ogromny wpływ na kiełkowanie nasion u roślin wielu grup systematycznych w okresie chłodu.
Wpływ na wzrost łodygi- polega na stymulowaniu wzrostu łodygi. Działanie polega na inicjowania podziałów komórkowych w merystemach wierzchołkowych.
Wpływ na kwitnienie- jako jedyne fitohormony odznaczają się zdolnością do inicjowania wzrostu pędów kwiatowych i kwitnienie pewnych roślin (rośliny dwuletnie).
Rola we wzroście owoców- są zdolne go inicjowania rozwoju owoców beznasiennych, czyli partokarpicznych, rozwijających się w warunkach, gdy nie doszło do skutku zapłodnienia.
Cytokininy - są to regulatory wzrostu i rozwoju stymulujące proces podziału komórki. Występowanie cytokinin w świecie roślin jest powszechne. Większa część tych regulatorów występuje w wierzchołkach wzrostu korzeni oraz w organach zapasowych np. w bulwach. Szczególnie dużo stwierdzono w brodawkach korzeniowych roślin motylkowatych. Transport odbywa się głównie ksylemen z korzeni, głównego miejsca ich biosyntezy, do części nadziemnej rośliny, a więc do miejsca ich działania.
Wpływają na:
rola w podziałach komórkowych- zdolność do aktywowania podziałów komórkowych tylko w obecności śladowych ilości auksyn.
Wpływ na powiększanie się komórek - w ograniczonym zakresie wpływają na powiększenie się komórek.
Rola w organogenezie - hodowla tkanek i organów roślinnych na pożywkach syntetycznych w warunkach sterylnych pozwoliła na wykrycie morfologicznej aktywności cytokinin.
Wpływ na spoczynek nasion - wywierają stymulujący wpływ na kiełkowanie nasion.
Udział w zjawisku dominacji wierzchołkowej - regulatory te przeciwdziałają dominacji pąka szczytowego, powodując wyrastanie pędów bocznych.
Wpływ na procesy starzenie się organów rośliny - mają zdolność do hamowania procesów starzenia się wielu organów roślinnych. Najwyraźniej można to zaobserwować w krążków wyciętych z blaszki liściowej i trzymanych w ciemnościach
Kwas abscysynowy ABA - inhibitorami nazywamy związki występujące w roślinach w ilościach śladowych, które wywierają silne hamujący wpływ na wzrost i zjawiska rozwojowe, w których zaangażowane są procesy wzrostowe.
ABA jest najważniejszym, powszechnie występującym inhibitorem. Obecność ABA wykazano we wszystkich badanych roślinach. Występuje u roślin wyższych jak i u paproci i mchów. Występuje w wielu organach i tkankach roślinnych między innymi w liściach, owocach, nasionach, pąkach, korzeniach, łodygach oraz w wydzielinach ksylemu. Transport odbywa się ksylweme lub wolniej z komórki do komórki.
Wpływa na:
hamowanie podziałów komórkowych i wzrostu wydłużeniowego - wpływa hamująco na podział komórek jak i wzrostu komórek.
Rola w opadaniu liści i owoców - zjawisko opadania liści jest procesem złożonym, regulowanym przez ABA.
Wpływ na ruch szparek - inhibitor ten może uczestniczyć w ruchach komórek szparkowych. Wiadomo, że aparaty szparkowe zamykają się przy niewielkiej ilości wody powodowane przez ABA.
Rola w spoczynku nasion i pąków - termiczny spoczynek określamy okresowe wstrzymanie aktywności mitotycznej i metabolicznej merystemów nasion i pąków. Jedną z głównych przyczyn tego zjawiska jest obecność inhibitorów w nasionach.
Rola w innych procesach fizjologicznych - bierze udział w geotropizmie korzeni, formowaniu się bulw, w odporności na chłody i morzy, w zakwitaniu niektórych roślin oraz w procesie starzenia się liści i kwiatów, a także w dojrzewaniu owoców.
Etylen - gaz regulujący wzrost i rozwój roślin prostych i należy do grupy związków oleinowych, węglowodanów nienasyconych.
Wpływa na:
stymulacja kiełkowania nasion wielu gatunków roślin. Współdziała w tym zjawisku z innymi regulatorami wzrostu
skracanie wzrostu pąków z pąków bulw ziemniaka
stymulowanie rozwoju roślin cebulowych
stymulowanie kiełkowania pyłku i wzrostu łagiewki pyłkowej, - co wykazano w wielu gatunkach
hamowanie wzrostu wydłużeniowego u komórek korzenie
zwiększanie średnicy łodygi, korzeni, ogonków liściowych i koleoptylu
hamowanie wzrostu liści
epinastyczne wygięcia blaszki i ogonków liściowych
współudział w wyprostowaniu się wierzchołka wzrostu pędu roślin dwuliściennych po wydostaniu się ponad powierzchnię
inicjowanie wyrastanie korzeni z ogonków liściowych, pęków wegetatywnych i generatywnych a także stymulacja formowania się włośników na tych korzeniach
stymulacja wycieku roztworu tkanek roślinnych, co ujawnia się w zjawisku gutacji
inicjowanie kwitnienia ananasów i stymulowanie tego zjawiska
hamowanie kwitnienia u paproci zwyczajnej
stymulowanie formowania się kwiatów żeńskich u roślin rozdzielnopłciowych
zakłócenia prawidłowej reakcji na siłę grawitacji u pędów młodych roślin.
Biosy - ich synteza jest w liściach ale aktywność następuje w korzeniach.
Zaliczamy do nich:
witaminy
kwas nikotynowy
biotyne
ryboflawine
Wpływają na rozwój sytemu korzeniowego.
Ethren -
przyśpiesza proces oddychania
bierze udział w dojrzewaniu roślin
bierze udział w wybarwieniu owoców.
ZASTOSOWANIE REGULATORÓW WZROSTU:
Uzyskanie wyższych pod względem jakości i ilości plonów, nasion i kwiatów
Regulowanie terminu zbioru owoców i kwiatów oraz dostosowanie tego do kresu maksymalnego popytu na produkty ogrodnicze
Regulowanie stopnia i szybkości dojrzewania owoców
Zmniejszenie nakładów pracy ludzkiej na pielęgnowanie upraw ogrodniczych
Regulowanie wyglądy u pokroju roślin ozdobnych i uzyskanie tym samym roślin o wyższych walorach estetycznych
Zmniejszenie strat w produkcji sadzonek, uzyskanie większej siły i energii kiełkowania nasion.
Pośpiechowatość - rośliny dwuletnie już w pierwszym roku wydają organy generatywne (owoce)
ROZWÓJ - całokształt zmian, jakie towarzyszą powstawaniu z zapłodnionej komórki jajowej wysoce skomplikowanego organizmu, który pod względem morfologicznym i fizjologicznym jest podobny do wszystkich osobników danego gatunku lub odmiany. Jest to pojęcie jakościowe i obejmuje okres od kiełkowania do śmierci rośliny.
Rozwój ontogenetyczny - obejmuje od momentu powstania zygoty do chwili naturalnej śmierci organów rośliny, spowodowane całokształtem procesów, które nazywamy starzeniem się rośliny.
Mamy dwa okresy dla każdej rośliny:
okres rozwoju wegetatywnego - roślina intensywne rośnie, powiększając swoją masę organizmu, przede wszystkim powierzchnię aparatów szparkowych i rozmiary systemu korzeniowego,
okres rozwoju generatywnego - formowanie się organów rozmnażania generatywnego, zachodzi proces zapłodnienia, formowanie oraz dojrzewanie owoców i nasion, a więc dochodzi do najważniejszego celu, jakim jest wydanie na świat następnego pokolenia.
Rośliny monokarpiczne - rośliny, u których występuje tylko 1 cykl rozwoju generatywnego.
Jednoroczne- zielone, których ontogeneza trwa przez 1 sezon wegetacji np. pomidor
Dwuletnie - ozime, których rozwój zostaje zapoczątkowany w jesieni,a kończy się w następnym sezonie wegetacji np. zboża
Wieloletnie, - które przez wiele lat rozwijają się wyłącznie wegetatywnie, po czym następuje jednorazowy cykl rozwoju i roślina po wydaniu nasion obumiera.
Rośliny polikarpiczne - u których cykl rozwoju generatywnego występuje wielokrotnie w ciągu ontogenezy. Są to np. krzewy, drzewa.
Fazy rozwoju:
rozwój i dojrzewanie nasion - zazwyczaj 1 cykl roczny
kiełkowanie
faza wzrostu wegetatywnego (młodociany) - od 1 do kilkunastu sezonów wegetatywnych
formowanie się kwiatów - powtarza się corocznie
kwitnienie- powtarza się corocznie
przekwitanie i embriogeneza potomstwa oraz rozsiewanie nasion
starzenie się organów asymilacyjnych i ich obumieranie
spoczynek zimowy - powtarza się, co roku
starzenie się i obumieranie całego organizmu.
SPOCZYNEK NASION- jest to stan, w którym nasienie nie jest zdolne do kiełkowania nawet w optymalnych warunkach zewnętrznych. Przyczyny uniemożliwiają skiełkowanie znajdującego się w stanie spoczynku bezwzględnego zlokalizowane są w nim samym.
Spoczynek względny (właściwy) - nasiona, które po utracie kontaktu anatomicznego z rośliną macierzystą są zdolne do natychmiastowego kiełkowania w korzystnych warunkach. Więc jest to pewien okres niezdolności nasienia do niezdolności kiełkowania.
Spoczynek względny (wymuszony)- nasienie, które po przejściu właściwego okresu nadal nie może kiełkować, gdyż nie pozwalają na to niekorzystne warunki zewnętrzne np. zbyt niska temperatura.
Przyczyny wywołujące stan spoczynku bezwzględny nasion:
nieprzepuszczalność okrywy nasiennej dla wody i gazów - ich spoczynek w naturalnych warunkach trwa nawet przez kilka lat. Jego przerwanie następuje w wyniku uszkodzenia okrywy nasiennej, dzięki czemu staje się ona przepuszczalna dla wody i gazów. Najczęściej występuje to w skutek działalności mikroorganizmów glebowych. Np. malwy, sumak
morfologiczna niedojrzałość zarodka - np. storczyk, krokus - zaraz po wypadnięciu nie kiełkują od razu, tylko po upływie pewnego czasu.
wysoka zawartość inhibitorów wzrostu lub zbyt niski poziom stymulatorów wzrostu w nasieniu - róże, wiśnie - w miarę upływu czasu inhibitory maleją.
Niska temperatura - szybki ubytek inhibitorów w nasionach, co skraca czas spoczynku.
Optymalna temperatura, optymalna ilość opadów skracają czas spoczynku roślin -skaryfikacja.
ŻYWOTNOŚĆ NASION - jest cechą gatunkową i zależy od również od warunków zewnętrznych. Zdolność do kiełkowanie, które prowadzi do powstania rośliny zdolnej do reprodukcji.
Wigor nasion - wyraża zdolność do wytwarzania zdrowych i dobrze rozwijających się siewek oraz roślin o szerokich granicach różnych czynników środowiska.
Długowieczność nasion - maksymalny okres zachowania żywotności. Nasiona skrobiowe wykazują większą długowieczność niż nasiona oleiste. Podobnie w zachowaniu żywotności sprzyja obecność twardej, nieprzepuszczalnej dla wody i gazów łupiny nasiennej oraz niewielka wilgotność powietrza o niska temperatura/ w warunkach zwiększonej wilgotności i temperatury nasiona tracą żywotność, bo jest to związane ze starzeniem się nasion.
Żywotność nasion sprawdza się:
*fizjologicznie - zdolność do kiełkowania i energia. Jest to % nasion skiełkowanych w okresie czasu, krótszy okres to energia, dłuższy do zdolność. Energia trwa 3-5dni, zdolność 5-20dni. Energia ukazuje jak szybko i jak długo, zdolność - wskazuje ile nasion kiełkuje.
*biochemicznie- tetranaliza - żywe części nasion są zabarwiane na c zerowo, martwe są bezbarwne (metoda Lakona).
KIEŁKOWANIE- zespól procesów zachodzących w nasieniu, których wynikiem jest aktywacja zarodka prowadząca do wzrostu siewki. Rozpoczęcie wzrostu jest wynikiem zakończenia kiełkowania i stanowi początek następnej fazy rozwoju rośliny, która prowadzi do inicjacji wzrostu, ale, podczas której nie występują procesy wzrostowe.
Kiełkowanie obejmuje:
I faza fizyczna - rozpoczyna się, gdy nasienie znajduje się w warunkach umożliwiających pęcznienie. Polega ono w pierwszej kolejności na pobieraniu wody przez koloidy nasienie, co prowadzi do zwiększania świeżej masy i objętości nasienie. W efekcie pęcznienia dochodzi, co pękania łupiny nasiennej, co umożliwia wymianę gazową między naisniem a środowiskiem.
II Faza biochemiczna- aktywacja enzymów hydrolitycznych odpowiedzialnych za rozkładania materiałów zapasowych. Materiały zapasowe ulegają hydrolizie do prostych związków np. cukry
III faza fizjologiczna- produkty hydrolizy są wykorzystywane przez zarodki do:
do oddychania - kiełki otrzymują energię
do składników umożliwiające intensywne dzielące się komórki. Następuje powiększenia masy i przyśmiepszenie procesu wydłużeniowego.
Typy kiełkowania:
Kiełkowanie nadziemne (epigeiczne) - polega na tym,że po pojawieniu się korzenia zarodkowego następuje wydłużenie hipokotylu, co powoduje wyniesienie liścieni ponad powierzchnię gleby. Zielejące liście podejmują jako się pierwsze fotosyntezy - ogórek, funkcji asymilacyjnej - sałata, oraz zapasowej - dynia.
Kiełkowanie podziemne (hipageiczne)- wydłuża się epikotyl, a liścienie pozostają pod ziemią. Fotosynteza rozpoczyna się w tym przypadku dopiero w pierwszych liściach. U ziemniaków, zbóż pojawia się najpierw korzeń głowy. Następnie, równocześnie ze wzrostem pojawia się koleoptyl (pochwa liściowa odsłaniająca pierwsze liście). W pierwszym liściu rozpoczyna się fotosynteza.
Kiełkowanie pośrednie- fasola zwyczajna - liścienie wydostają się z okryw nasiennych i pełnią funkcję zapasową. Wydłużeniu ulega nadliścieniowa łodyżka zasadnikowa. Nie pełni funkcji asymilacji.
Wpływ czynników środowiskowych na kiełkowanie:
*temperatura - kandyralny punkt termiczny:
temp. Min jest niższa dla nasion roślin klimatu chłodnego np. groch 1-2C
temp. Optymalna mieści się w granicach 15-40C
temp. Max mieści się w granicach 30-50C.
Optimum termiczne kiełkowania może się zmieniać w trakcie kiełkowania i jest związana z pochodzeniem rośliny.
*światło- nasiona takie nazywamy fotoblastycznymi, pczy czym wyróżniamy fotoblastię dodatnią- światło stymulujące kiełkowanie) i ujemną (światło hamujące kiełkowanie). Stymuluje światło czerwone, hamuje światło FR.
*woda- podczas ostatnich etapów embrionalnych większość nasion występuje ich odwodnienie, które polega na zmniejszeniu zawartości wody, co uniemożliwia kiełkowanie.
*Tlen- jest niezbędny do kiełkowania wszystkich nasion. Nawet nasiona kiełkujące w naturalnych warunkach pod ziemią, całkowicie pozbawione tlenu kiełkują powoli, i wykazują siewki animalnie rozwojowe.
*CO2- zwiększenie stężenia CO2 w atmosferze powyżej 0,03% wywiera najczęściej elekt przeciwni prowadzi do zahamowania kiełkowania.
*składniki mineralne- obecność azotanów w podłożu glebowym, ma obecność z reguły na zwiększenie zdolności kiełkowania.
ROZWÓJ WEGETAWYWNY- w miarę powiększenia się masy i wzrostu rośliny następuje również jej rozwój - powstają nowe pąki, liście, nowe odgałęzienia łodygi i korzeni. Młoda roślina początkowo znajduje się w okresie młodocianym. W tym czasie siewka rozpoczyna autroficzny sposób odżywiania i tworzy wyłącznie ograny wegetatywne.
Cechy okresy młodocianego:
Kształcenie liści i ich większość (heteroblastaia) różniące się budową anatomiczną i pokrojem rośliny
silną reakcją na bodźce tropiczne (fototropizm) i słabą na bodźce wernalizacyjne i fotoperiodyczne
intensywny wzrost elongacyjny i duża aktywność metaboliczna
wzmożona zdolność do regeneracji.
Rośliny jednoroczne - kilka dni do tygodnia
Rośliny wieloletnie - od kilku do kilkunastu lat.
Fazy wzrostu wegetatywnego:
wzrost embrionalny- jest to zwiększenie się objętości tkanki lub organu w wyniku podziału komórki. Wyróżniamy tkanki twórcze:
merystemy wierzchołkowe, czyli stożki wzrostu pędów i korzeni, są odpowiedzialne za wydłużanie się organów
merystemy boczne- kambium (miazga twórcza) i fellogen (miazga korkotwórcza). Przyrost wtórny powoduje i jest odpowiedzialny na wzrost łodygi i korzenia na grubość
merystemy interkalarne- wstawowe - występują jedynie u tych gatunków roślin, których pędy składają się z węzłów i międzywęźli np. trawy
Istotną cechą jest to, iż merystemy mają zdolność do wzrostu podziałowego przez całe swoje życie.
wzrost wydłużeniowy (elongacyjny) - pobieranie wody strefą wzrostu wydłużeniowego sąsiaduje strefą wzrosty embrionalnego. Komórki w strefie wzrostu wydłużeniowego zaczynają intensywnie pobieranie wody, tworzenie się centralnej wakuoli, powiększenia się ścian komórkowych, wzrost ich plastyczności. Intensywnemu wzrostowi komórki towarzyszy wzrost natężenia oddychania. Które dostarcza energię i metabolitów należących do procesów syntezy składników komórkowych.
faza różnicowania- komórki nie zwiększają swoich rozmiarów.
Regeneracja- odtwarzanie utraconych części i organów przez samą roślinę. Odcięta część nadziemna z zasady potrafi odtworzyć, czyli zregenerować system korzeniowy, jeżeli umieścimy jej podstawę w wilgotnym podłożu, a cały pęd będzie zabezpieczony przed utratą wody.
I OGRAN ROŚLINY- jest to korzeń zarodkowy będący zaczątkiem przyszłego korzenia głównego. Powstanie następuje w wyniku uruchomiania aktywności mitotycznej merystemu korzeniowego zarodka. Do intensywnego i ciągłego podziału są zdolne jedynie komórki incijanile merystemu wierzchołkowego i szybko się przekształca w czapeczkę korzeniową. Pod komórkami inicjalnymi znajduje się centrum spoczynkowe jest to kilkadziesiąt do kilkuset komórek nie wykazujących aktywności mitotycznej. Są odpowiedzialne za kierowaniem procesami różnicowania i formowania się tkanek korzenia.
II ORGAN ROŚLINY- to łodyga wraz z liścikami. Powstaje w wyniku podziału komórek merystematycznych wierzchołkowych, których znajduje się w wierzchołkach wzrostu pędu - jest to szczytowa strefa osiowa pędu. Która wytwarza ciągle nowe komórki, dzięki czemu powstają tkanki.
* Kambium- to warstwa komórek wiązkowych lub śródwiązkowych, produkująca komórki tkanki przewodzącej: łyka na zewnątrz, drewna do wewnątrz.
* fellogen - to warstwa komórek powstająca w wyniku odróżnicowania się komórek okolnicy bądź tkanki miękiszowej. Dzięki niemu powstaje na zewnątrz korek, czyli wtórna tkanka okrywająca, a do wewnątrz fellodermę i to wszystko daje nam perydermę.
* kollus - tkanka przyranna, zalewa miejsca zranienia oraz złamania roślin
Węzły- miejsca, w których liście łączą się z łodygą.
Międzywęźla - są odcinkami łodygi pomiędzy kolejnymi liśćmi.
Promysterum :
strefa osiowa- obejmującą całą wyższą część merystemu, czyli promerystemu
proksumalna strefa osiowa - obejmuje obszar wewnętrzny znajdujący się pod strefą dystalną, zwaną cęśto merystemem centralnym
strefa peryferyczna - otacza strefę proksymalną.
Dwie ostanie strefy ś wytworem protomerystemu.
Proces powstania liścia:
powstanie bocznego uwypuklenia promerystemu
wykształcenis się osi liścia
tworzenia się blaszki liściowej.
Metody rozmnażania wegatywnego:
ukorzenianie łodygi i liścia
sadzonki
odkładyki - polega na zwyczajnym przyginaniu pędów do ziemi i przysypywanie ich cienką warstwa gleby.
szczepienia - polega na przeszczepianiu fragmentu łodygi z pąkiem, czyli zaraza, na siewkę tego samego gatunku zwaną podkładką.
hodowanie komórek w sztucznych warunkach
in vitro (pożywka) - polega na hodowaniu komórku lub osobnika kartmijącego sztuczną pożywką w odpowiednich naczyniach szklanych, w ściśle kontrolowanych warunkach świetlnych termicznych.
ROZWÓJ GENERATYWNY- stożek wzrostu pędu, który do tej pory produkował jedynie liście, zaczyna wytwarzać ograny rozmazania generatywnego, a więc kwiatu lub kwiatostany a także owoce.
Indukcja kwitnienia - stan fizjologicznej dojrzałości do przejścia w fazę generatywną osiąga roślina po zakończeniu młodocianego okresu rozwoju, a więc gdy staje się wrażliwa na pewne czynniki.
Wernalizacja - proces wywołania lub przyśpieszania zawkitu u roślin poddanych działaniu niskiej temperatury. Miejscem percepcji bodźca termicznego są młode, dzielące się komórki merystematemy wierzchołkowego. Temperatura stymuluje kwitnienie w zakresie od 0 do 12C, ale są one różne dla poszczególnych gatunków roślin.
Podział roślin wymagających wenalizacji
rośliny o bezwzględnej wrażliwości, u których przejście okresu chłodu jest niezbędnym warunkiem kwitnienia.
Rośliny o względnej wrażliwości, które mogą zakwitać bez okresy chłodnego, lecz występuje opóźnienie rozwoju generatywnego, a kwitnienie mniej obfite.
Fotoperiodyzm- jest reakcją roślin czas trwania i następstwo okresów napromieniowania i ciemności. Ze względu na wymagania roślin dotyczące długości dnia lub długości nocy podzielono je na grupy:
Rośliny dnia krótkiego - zakwitają w ogóle lub najszybciej tylko wówczas, gdy okres światła w cyklu dobowym jest krótszy od pewnej krytycznej długości dnia
Rośliny dnia długiego - zakwitają w ogóle lub najszybciej tylko wówczas, gdy okres światła w cyklu dobowym jest dłuższy od pewnej krytycznej długości dnia.
Rośliny stenofoperiodyczne - średniej długości dnia - zakwitają najszybciej i najobficiej przy dniu o średniej długości = 14 godzin
Rośliny ambifoperiodyczne- zakwitają nbajszybiej i najobficiej w warunkach dnia krótkiego lub długiego.
Rośliny krótko-długodniowe- zakwitają najobficiej i najszybciej, gdy dzień początkowo jest krótszy a anstepnie ulega stopniowemu wydłużaniu. U nas wiosną
Rośliny długo-krótkodniowe - zakwitają najszybciej i najobficiej, gdy dzień z długiego skraca się - u nas jesień.
Rośliny fotoperiodycznie obojętnie- zakwitają niezależnie od istniejących warunków fotoperiodu.
STARZENIE SIĘ ROŚLIN- niezaleznie od całkowitej długości życia poszczególnych organizmów, w pewnym okresie ich ontogenezy dochodzi do osłabnięcia procesów życiowych. Postępujący proces starzenia kończy się śmiercią dla rośliny.
Wyróżniamy 4 typy starzenia się:
Starzenia się całej rośliny
Starzenia się pędu (łodygi i liści)
Równoczesne starzenia się liści
Kolejne starzenia się liści (starzenia ciągłe)
Procesowy starzenia u roślin towarzyszą objawy:
Wzrost korzenia i pędu ma coraz mniejszą szybkość i w końcu ustaje.
Maleje sprawność pobierania soli mineralnych przez korzenie
Znika wrażliwość fotoperiodyczna
Następuje stopniowy rozkład chlorofilu
Zmniejsza się intensywność fotosyntezy
Maleje intensywność oddychania
Nagromadzają się niektóre metabolity i różne produkty rozkładu
Powstają trudności w transporcie asymilantów, hirmownów i soli mineralnych
Maleje ilość stymulatorów, a zwiększa się zawartość inhibitorów wzrostu
Zmniejsza się przepuszczalność błoń komórkowych
Długość żcyai kwiatów zależy od:
Dostępności składników pokarmowych
Dostępności wody, intensywności transpiracji
Intensywności oddychania
Dostępności hormonów
Syntezy etylenu.
Proces starzenia się roślin można hormonalnie regulować.
RUCHY ROŚLIN- ruchy roślin i ich organów uwarunkowane są ich wrażliwością, czyli zdolnością reagowania na bodźce zewnętrzne.
Dzielimy je na:
Ruchy lokomotoryczne- są ukierunkowane bodźcem zewnętrznym zwanym TAKSJĄ. Może ona dotyczyć całego organizmu lub jego fragmentu np. przemieszczanie się chlorofilów w obrębie komórki mezofitu asymilacyjnego. Jeśli organella lub cały organ kieruje się w stronę, z której działa bodziec to mówimy o takcji dodatniej, jeżeli natomiast w przeciwnym to jest to taksja ujemna.
Ruchy autonomiczne- będą to ruchy, jakie wykazują pędy zwłaszcza wąsy czepne wielu roślin. Np. wierzchołek pędu fasoli tyczkowej wykonujący ruch kołowy, który jest niezależny od bodźców zewnętrznych. Ruchy te pomagają roślinie, wywołane są nierównomiernym tempem wzrostu, występujący u różnych stron pędu. Mają, więc charakter ruchów wzrostowych.
Ruchy, higrospkowe- ten rodzaj ruchów jest związany z ich pęcznieniem, bądź wysuszaniem i nie zależy od działania bodźców ukierunkowanych. Np. u zarodni paproci mchów i grzybów. Ujawnia się zazwyczaj w postaci gwałtownej zmiany położenia pewnych elementów anatomicznych względem siebie. Ruch ten wynika z napięcia narastającego w obrębie tych organów pod wpływem pęcznienia bądź wysuszania.
TROPIZM- ściśle ukierunkowany ruch wzrostowy roślin, wywołuje jednostronnie działaniącym bodźcem zewnętrznym.
Fototropizm - należy do ruchów wzrostowych wywołanych światłem działającym z jednego kierunku. Gdy siewkę oświetlimy z jednej strony to po pewnym czasie zaobserwujemy jej wygięcie się w kierunku bodźca. Wygięcie to jest wywołane różnicą w szybkości wzrostu komórek znajdujących się po przeciwnych stronach jednostronnie oświetlonych organów i występuje tylko w strefie wzrostowej.
Jest on spowodowany:
Przemieszczaniem się auksyn na stronę zaciemnioną
Inaktywacją auksyn stymulowaną przez światło.
Zahamowaniem transportu auksyn po stronie oświetlonej
Zmniejszaniem się wrażliwości protoplastów na auksynę pod wpływem światła
Tworzenia się pod wpływem światła kompleksowych form auksyn.
Charakterystyczną cechą jest dyspozycją między wielkością bodźca a reakcją.
Geotropizm- siła grawitacji odgrywa ogromną rolę w przemieszczaniu orientacji roślin. Bodziec ten działa na roślinę stale i ma zawsze tę samą wartość. Wzrost pędu i korzeni odbywa się w zasadzie równolegle do kierunku działania siły grawitacji, czyli w sposób ortogeotropowy. Korzenie boczne I rzędu, pędy boczne oraz liście, wyrastają pod pewnym kątem w stronę do lini działania siły ciężkości - plagigiogotropowy. W przypadku poziomego kierunku organów - klacze - diageotropizm. W zjawisku geotropizmu p[rzypisiwani dawniej pewną rolę statolitom. Są to ciła stałe znajdujące się pod wpływem siły ciężkości i mogą być nimi amyloplasty oraz mitochondria.
ABA jest związkiem hamującym wzrost w reackji geotropowej korzeni. Geopropowe reakcję pędów przypisuje się giberelinom.
Chemotropizm- ruch wywołany różnicami w stężeniu jakiegoś czynnika chemicznego w środowisku. Bodziec chemiczny może spowodować stymulację, bądź inhibicję wzrostu komórek, co pociąga za sobą wygięcie się całego organizmu. Np. wzrost łagiewki pyłkowej. Zalążnia i tkanki szyjki słupka wydzielają pewne związki, które ukierunkowują wzrost łagiewki. Są te związki specyficzne dla każdego gatunku. Specyficzność tych związków powodują silniejszy wzrost łagiewki pyłkowej w kierunku zalążkowego.
Hydrotropizm- jest zjawiskiem polegającym na kierowaniu się rosnących organów ku miejscu o wyższym stężeniu pary wodnej lub wyższemu uwodnieniu. Np. hydrotropizm dodatni - jest wynikiem stżępek grzybów pasożytniczych do wnętrza liścia przez szparka, więc ku obszarom o wyższej wilgotności.
Termotropizm- ograny roślin wyginają się, gdy występują różnice temperatury po obu ich stronach. Np. koleoptyd traw.
Tigmotropizm- zjawisko ruchu wzrostowego wywołanego bodźcem mechanicznym. Np. ruch wąsówczepnych u niektórych roślin np. ogórek. W epidermie wąsów czepnych występują specjalne wypukłe soczewki komórki, zwane brodowakami czuciowymi, które odbierają bodziec.
Traumotropizm- polega na wygięciu się organów w wyniku zranienia lub działania jakiegoś czynnika szkodliwego. Bodziec ten wywołuje zmiany w szybkości wzrostu komórek.
Elektrotropizm- jest ruchem wzrostowym organu, wywołany działaniem pola elektrycznego. Wywołuje on nierównomierny transport auksyn w organie, co powoduje różnice w tempie wzrostu i wygięcia organów.
NASTIE- ruchy organów roślinnych wywołane bodźcami zewnętrznymi zarówno ukierunkowanymi jak i nieukierunkowanymi, o różnym natężeniu. Reakcja organów rośliny nie zależy jednak od kierunku bodźca, lecz uwarunkowany jest zazwyczaj pewnymi cechami anatomicznymi i fizjologicznymi. Mogą mieć charakter zarówno wzrostowy jak i turgonowy.
Termonastie- ruch organów uwarunkowany zmianami temperatury w otoczeniu. Np. otwierania się kwiatów pod wpływem wzrostu temperatury.
Fotonasie- ruch organów uzależniony od zmian natężenia światła np. otwieranie się kwiatów pod wpływem wzrostu natęznienia światła
Nykitionasie- ruch organów wywoływany następstwem nocy np. składanie się blaszek liściowych chwilą nastania nocy.
Sejsmonastei i tigmonasie- ruch organów wywołany wstrząsami lub innymi bodźcami mechanicznymi np. opuszczenie ogonków liściowych i składanie liści u mimozy pod wpływem wstrząsu lub dotyku
Chemionaste- ruch organów wywoływany obecnością specyficznych związków chemicznych w najbliższym otoczeniu np.