1) Budowa komórki roślinnej.

Komórka to podstawowy element struktury i czynnościowy każdego organizmu, zdolny do spełniania różnych funkcji życiowych, tj. oddychania, odżywiania, rozmnażania, wzrostu. Wielkość i kształt komórek są bardzo różne.Najmniejsza mierzy 0,2mikrometra (bakterie) największe ok50 cm.(włókna indyjskiej rośliny ramii) Każda komórka roślinna jest zbudowana z dwóch podstawowych składników- ściany komórkowej i protoplastu oraz licznych jego struktur: cytoplazma, plastydy, jądro, mitochądria. W cytoplaźmie wyróżniamycytoplazmę podstawową, struktury mambranowe, rybosomy, mikrotubule. Do struktur membranowych zaliczamy: plazmalemmę, lizosomy, retikulum endoplazmatyczne, struktury Golgiego. Ściana kom jest wytworem protoplastu, natomiast protoplast jest żywą częścią komórki.

2) Budowa chemiczna i właściwości błon cytoplazmatycznych

Błony cytoplazmatyczne zbudowane są głównie z fosfolipidów oraz białek i charakteryzują się określoną strukturą

Plazmalemma - żywa, półprzepuszczalna błona białkowo-lipidowa, okalająca cytoplazmę (protoplast). Ma strukturę podwójnej błony lipidowej, jej środkowy region zbudowany jest z dwu jednocząsteczkowych warstw fosfolipidów. Lipidy połączone są z białkami w taki sposób, że tworzą coś w rodzaju płynnej mozaiki. Plazmalemma utrzymuje wysoki stopień organizacji materii w komórce, spełniając rolę pośrednika między jej wnętrzem i otaczającym środowiskiem. Oddziela żywą zawartość komórki od środowiska zewnętrznego. Działa jak selektywna bariera w wymianie cząsteczek i jonów wielu substancji, które w zależności od różnych czynników fizycznych i fizykochemicznych opuszczają komórkę lub wnikają do jej wnętrza. Stopień rozpuszczalności dla wody uzależniony jest od wieku i stanu fizjologicznego komórki oraz od wielu czynników zewnętrznych i wewnętrznych. Plazmalemma kontroluje również metabolizm komórki regulując przepływ różnego rodzaju związków.
Siateczka wewnątrzplazmatyczna (retikulum endoplazmatyczne) - struktura wewnątrz cytoplazmy o charakterze błoniastym składająca się z zespołu kanalików, pęcherzyków lub banieczek, często łączących się ze sobą, ograniczonych błoną białkowo-lipidową. Rodzaje:
- siateczka wewnątrzplazmatyczna szorstka (retikulum endoplazmatyczne szorstkie) - z błoną siateczki łączą się rybosomy odgrywające ważną rolę przy syntezie białek
- siateczka wewnątrzplazmatyczna gładka - pozbawiona rybosomów - bierze udział w procesie syntezy kwasów tłuszczowych
Funkcję ER można przedstawić następująco:

- Zwiększa powierzchnię wewnętrzną komórki;

- Umożliwia jednoczesne przeprowadzenie obok siebie różnych procesów, często wzajemnie się wykluczających procesów biochemicznych np. wymagających innego pH, innego stężenia jonów Ca2+ itd.;

- Tworzy kanały wewnętrznej "łączności" pomiędzy różnymi strukturami;

- Resyntetyzuje: białka (ERg), sterydy (szczególnie ERa), tłuszcze, uczestniczy w przemianach węglowodanów;

3) Cechy charakterystyczne : zawiesiny, r-ru koloidalnego, r-ru rzeczywistego.

ęłęóęłęóZawiesina - układ niejednorodny w postaci cząstek jednego ciała rozproszonych w drugim ciele, np. cząstek ciała stałego w gazie lub cząstek cieczy w cieczy. Jeżeli cząstki te są dostatecznie małe, mowa jest o układzie koloidalnym.

zawiesina - dwufazowy układ dyspersyjny, w którym cząstki ciała stałego, ze względu na niewielkie wymiary i lepkość cieczy, są w stanie utrzymywać się w całej objętości cieczy przez pewien okres czasu. Od roztworów rzeczywistych i koloidalnych różnią się tym, że siły grawitacji przewyższają w nich siły oporu cieczy i zderzeń z cząsteczkami cieczy i w zawiesinach dochodzi zawsze do sedymentacji

ęłęóRoztwór koloidalny - roztwór wielkocząsteczkowych związków chemicznych (związków organicznych, np. polimerów). Roztwór taki nie jest zawiesiną, jednak z powodu rozmiarów rozpuszczonych cząsteczek zaliczany jest do układów koloidalnych posiadając z nimi wspólne cechy - np. rozpraszanie światła.

ęłęóCechą charakterystyczną stanu koloidalnego jest niski stopień rozdrobnienia. Układy koloidalne lub krótko - koloidy, są to układy dyspersyjne, najczęściej dwuskładnikowe, o wyglądzie układów fizycznie jednorodnych, chociaż w rzeczywistości oba składniki nie są ze sobą zmieszane cząsteczkowo.ęłęóRoztwory koloidalne sa układami nietrwałymi

ęłęóRozwtór właściwy - zwany też roztworem rzeczywistym to układ, w którym cząstki substancji rozproszonej mają rozmiary mniejsze od 10 nm (nanometrów 10^-9 m)

Pojęcie to zostało wprowadzone aby rozróżnić "prawdziwe" roztwory od roztworów koloidalnych (koloidów - zoli, emulsji, pian a także koloidów cząsteczkowych, jak roztwory polimerów). Jeśli w roztworze nie występują cząstki większe niż 10 nm to zazwyczaj świadczy to o tym, że mają one rozmiary zbliżone do pojedynczych cząsteczek danego związku chemicznego.

Mogą dyfundować przez błony

4 - Zjawisko denaturacji białka

Denaturacją białka nazywamy zmiany w strukturze białka natywnego, które prowadzą do utraty aktywności biologicznej lub innej indywidualnej cechy charakterystycznej tego białka przy zachowaniu jego struktury pierwszorzędowej.

Podczas denaturacji niszczone są wiązania wodorowe, a w obecności odczynników redukujących rozszczepieniu ulegają wiązania disulfidowe.

Denaturacja może być procesem odwracalnym i nieodwracalnym. Przejście od natywnego, niskoenergetycznego stanu do formy zdenaturowanej związane jest ze wzrostem nieuporządkowania łańcucha, której to przemianie towarzyszy wzrost entropii. Uporządkowanie najbliższych cząsteczek wody wzrasta jednak, w wyniku hydratacji grup hydrofobowych łańcuchów bocznych uwolnionych podczas denaturacji.

Podczas denaturacji zachodzą także zmiany rozpuszczalności i przesunięcie punktu izoelektrycznego. Rozwinięcie łańcucha peptydowego może prowadzić do wzrostu lepkości, a także zmian absorpcji w nadfiolecie. Obserwuje się również często procesy agregacji i wytrącania, co jest związane ze zmianami stopnia hydratacji i rozpuszczalności białek.

Najważniejszymi metodami fizycznymi denaturacji są: ogrzewanie, silne mieszanie, wytrząsanie, naświetlanie promieniowaniem nadfioletowym, rentgenowskim i radioaktywnym lub działanie ultradźwiękami.

5) Zjawisko koagulacji odwracalnej.

ęłęóKoagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciagłą o nieregularnej strukturze. Istnieje koagualacja odwaracalna i nieodwracalna

ęłęóProces przechodzenia zolu w żel nosi nazwę koagulacji

ęłęóZole w procesie koagulacji przechodzą w żel, który czasami w procesie zwanym peptyzacją ponownie może przejść w zol.

6 - Proces peptyzacji i solwatacji

SOLWATACJA [łac.], oddziaływanie cząsteczek rozpuszczalnika na jony lub cząsteczki substancji rozpuszczonej, prowadzące do powstania połączeń zw. solwatami; solwatacja zachodzi zazwyczaj wskutek wzajemnego przyciągania się (siłami elektrostat.) polarnych cząsteczek rozpuszczalnika i jonów lub polarnych cząsteczek substancji rozpuszczonej; solwatację w roztworach wodnych nazywa się hydratacją, a tworzące się połączenia — hydratami; solwatacja może zachodzić w układach koloidowych (liofilowe koloidy); przyjmuje się, że w roztworach, w których przebiega jonizacja cząsteczek zachodzi solwatacja elektronów.

Przechodzenie koloidu ze stanu zolu w stan żelu nazywamy koagulacją, proces przeciwny solwatacją albo czasem peptyzacją.

7) Proces pęcznienia koloidów.

Wstępnym procesem powstawania roztworów koloidalnych jest pęcznienie subst koloidalnej. Zjawisko to polega na rozlużnieniu połączeń międzycząsteczkowych, powstawaniu wiązań wodorowych, wzroście objętości i powierzchni koloidu na skutek adsorbcji wody. Wszystkim tym zmianom towarzyszy wydzielanie energi cieplnej. Proces ten ma istotne znaczenie podczas kiełkowania nasion, gdyż pełna hydratacja koloidów komórkowych (np. enzymów) warunkuje ich aktywność biologiczną. Proces pęczniecnia charakteryzują dwie wielkości: szybkość oraz stopień pęcznienia. Pierwszy parametr określa czas potrzebny do pełnego spęcznienia koloidu, a drugi -maksymalną masę wody, którą mogą przyłączyć micele. Wrtość obu parametrów zależy m.in. od liczyb i rodzaju grup hydrofilowych występujących w związku koloidalnym, odczynu środowiska i stężenia roztworu, w którym zachodzi pęcznienie. Tęperatura wpływa jedynie na szybkość pęcznienia.

8 - Proces dyfuzji i czynniki wpływające na jej intensywność

Dyfuzja - Proces samorzutnego przenikania cząsteczek jednej substancji pomiędzy cząsteczki drugiej substancji.

Cząsteczki te wykazują zawsze nieskoordynowane ruchy termiczne dzięki którym następuje przemieszczenie się substancji pomiędzy różnymi obszarami układu. Do przemieszczania dochodzi jednak dopiero wtedy gdy pojawiają się siły mogące ten transport wywołać. Przyczyna powstania tych sił w roztworze może być np. lokalna różnica w potencjałach chemicznych substancji rozpuszczonych bądź rozpuszczalnika.

Im większy gradient, tym szybkość dyfuzji będzie większa, pod warunkiem, że inne czynniki nie ulegną zmianie. Na szybkość dyfuzji wpływa również, przepuszczalność ośrodka, w którym ona zachodzi. Wzrost stopnia przepuszczalności środowiska pociąga za sobą wzrost prędkości dyfuzji. Proces dyfuzji ulega również przyśpieszeniu wraz ze wzrostem temperatury, ponieważ energia kinetyczna cząsteczek rośnie wprost proporcjonalnie do temperatury bezwzględnej.

Wielkość cząsteczek ma również wpływ na szybkość procesu dyfuzji. Im mniejsze są cząsteczki tym szybciej proces ten będzie przebiegał. Wyjątek od tej reguły stanowi dyfuzja jonów, ponieważ cząsteczki przemieszczają się wraz ze swoimi otoczkami wodnymi które są odwrotnie proporcjonalne do ich promienia.

W przypadku jonów o różnej wartościowości ich szybkość spada wraz ze wzrostem tej wartościowości: K⁺ > Na⁺ > Li⁺ > Ca⁺⁺ > Mg⁺⁺ > Al.⁺⁺⁺

Dyfuzja najszybciej przebiega w gazach, wolniej w cieczach a najwolniej w ciałach stałych.

Zjawisko dyfuzji jest podstawą wymiany gazowej roślin, która wiąże się z takimi procesami fizjologicznymi jak: transpiracja, fotosynteza i oddychanie. Proces ten odgrywa również istotną role w pobieraniu składników odżywczych z roztworu glebowego.

9) Proces osmozy.

Osmoza to przenikanie rozpuszczalnika o stężeniu niższym do r-ru o stężeniu wyższym przez błonę półprzepuszczalną. Potencjał osmotyczny wynika ze stężenia r-ru, im stężenie r-ru wyższe tym Po wyższy. Układem osmotycznym może być komórka lub cała roślina. Stanowią go r-ry oddzielone błonąpółprzepuszczalną.

R-ry: hipertoniczny- o wyższym stężeniu; izotoniczny- jednakowe; hipotoniczny- o niższym.

Osmoza to dyfuzja cząsteczek wody (rozpuszczalnika) przez półprzepuszczalną błonę rozdzielającą r-ry o różnych stężeniach.

Znaczenie: *reguluje zawartość wody (pobieranie, przekazywanie, rozprowadzanie) *zapewnia właściwy turgor roślinie, istotne dla zachowania kształtu i przebiegu procesów fizjologicznych *nadanie rosnącym tkankom siły przebicia *warunkują odporność roślin na suszę i zimno.

Transport: dyfuzja prosta: zgodnie z gradiantem stężeń

dyfuzja wspomagana: zgodnie z gradiantem stężeń lecz wspomagana przez przenośnik tworzony przez integralne białko błonkowe

transport aktywny: wbrew gradiantowi stężeń wymaga nakładu energii.

10 - Parametry osmotyczne kom. roślinnej i występujące pomiędzy nimi zależności

Główna siła i mechanizm pobierania i transportu wody nie tkwi w korzeniu lecz jest wynikiem ssącego działania liśc, wywołanego przede wszystkim przez transpirację. S= P_o-cT Przy max turgorze S równa jeste zeru a P_o=cT [ cT=max; S=0; P_o=cT] Gdzy ciśnienie turgorowe jest równe zeru siła ssąca kom ma wartość max i równą potencjałowi osmotycznemu [ S=P_o gdy cT=0]

11) Proces plazmolizy i deplazmolizy.

Komórkę umieszczamy w roztworze (hipertonicznym) o stężenui przewyższającym stężenie soku komórkowego, wtedy woda bedzie przenikać z komórki na zewnątrz. W tych warunkach obserwujemy zjawisko plazmolizy. Plazma (protoplast) kurczy się i odstaje od ścian komórki. Natomiast jeśli taką splazmolizowaną komórkę umieścimy w roztworze (hipotonicznym) o stężeniu niższym niż stężeie soku komórkowego wówczas woda będzie przenikać do komórki (w skótek siły ssącej) a plazma wróci do pierwotnego stanu- zjawisko deplazmolizy. Protoplast rozkurcza się i wraca do normalnego stanu. Deplazmoliza zachodzi dzięki istnieniu błon półprzepuszczalnych.

12 - Proces transpiracji oraz czynniki decydujące o jego intensywności

Transpiracja - jest to proces wyparowywania wody z rośliny do atmosfery. Zjawisko to ma naturę fizyczną, gdyż polega na dyfuzji cząsteczek pary wodnej z powierzchni wewnętrznej - transpiracja szparkowa lub zewnętrznej liści - transpiracja kutykularna. Ma również charakter fizjologiczny, gdyż w dużym stopniu, jej intensywność może być regulowana przez otwieranie lub zamykanie aparatów szparkowych. Silna transpiracja nie jest potrzebna ze względów fizjologicznych, lecz jest nieunikniona ze względów ekologicznych. Nadmierna transpiracja naraża rośliny na nadmierne straty wody.

Transpiracja szparkowa - proces parowania wody u roślin, który zachodzi poprzez aparaty szparkowe. Para wodna początkowo znajdująca się w przestrzeniach międzykomórkowych przedostaje się do komory powietrznej i następnie szparek, którymi wydostaje się na zewnątrz. Parowanie szparkowe może wykazwywać rytmikę dobową w związku z cyklem zamykania i otwierania szparek przez rośliny. Jest to zależne od uwilgocenia rośliny, wilgotności powietrz, temperatury i światła.

Transpiracja kutykularna - proces parowania wody u roślin, który zachodzi poprzez zewnętrzna powierzchnię liścia - kutykulę. Tylko nieznaczna część wody wyparowuje tą drogą.

Czynniki decydujące o intensywności transpiracji:

Światło - energia świetlna pochłaniana przez liście w 90% ulega przekształceniu na energię cieplną która z kolei w znacznym stopniu zużyta jest w procesie parowania. Dzięki parowaniu jaki na skutek tego, że na miejsce wytranspirowanej wody dopływa do liści woda z gleby, rośliny nie ulegają przegrzniu.

Pod wpływem światła szparki się otwierają co wzmaga transpiraję. Na ogół w nocy szparki są zamknięte, ale istnieją wyjątki - ziemniak, burak, kapusta.

Temperatura - wzrost temperatury otoczenia do 40-50⁰C wzmaga transpirację. Ze wzrostem temperatury zwiększa się energia kinetyczna cząsteczek wody i coraz więcej ich przechodzi w stan pary.

Niedosyt wilgotności powietrza - jest to różnica między prężnością pary wodnej nasyconej a aktualną prężnością pary wodnej w danej temperaturze i pod danym ciśnieniem. Parowanie jest proporcjonalne do niedosytu wilgotnościowego powietrza, a ten z kolei uzależniony jest od temperatury.

Wiatr - zależność pary wodnej od wiatru łączy się ściśle ze sprawą niedosytu pary wodnej w atmosferze. Transpiracja rośliny przy powietrzu nieruchomym jest hamowania na skutek wytwarzania się na powierzchni organów transpirujących, warstwy powietrza o dużym nasyceniu parą wodną, która to para powoli dyfunduje (przenika) do dalszych warstw atmosfery. Natomiast ruch powietrza usuwa powietrze wysycone parą wodną przez co wzrasta niedosyt wilgotności powietrza, co z kolei powoduje wzmożenie transpiracji

W miarę wzrostu niedosytu wilgotnościowego powietrza, temperatury oraz natężenia światła wzrasta również transpiracja, której maksymalne natężenie obserwujemy zwykle w godzinach popołudniowych. Po południu transpiracja nagle gwałtownie maleje, osiągając w nocy, a najczęściej nad ranem, wartości zbliżone do zera.

13) Budowa i funkcje aparatów szparkowych.

Budowa: Dwie komórki w kształcie nerki, zwrócone do siebie wklęsłą stroną, pomiędzy nimi szparka, która reguluje wymianę gazową. Błony wewnętrzne dwóch komórek, tworzących aparat szparkowy, są zgrubiałe, natomiast zewnętrzne cienkie, elastyczne; jeśli turgor komórek szparkowych wzrasta, wówczas "zewnętrzne" błony zostają napięte, przez co zmienia się kształt aparatu szparkowego.Obie komórki ulegają rozciągnięciu na zewnątrz, równocześnie zostają skrócone, a ich błony "wewnętrzne" odciągnięte od siebie. Szparka zatem się otwiera. Natomiast zmniejszenie turgoru komórki szparkowych powoduje zamknięcie szparki.

Funkcja: transpiracja szparkowa, polega na uchodzeniu wody w postaci pary wodnej przez szparki. Dzięki możliwości otwierania i zamykania regulują natężenie prcesu.

14 - Pasywne i aktywne pobieranie wody przez roślinę

Pobieranie wody przez rośliny, jak również rozprowadzanie jej w organizmie rośliny może odbywać się w sposób bierny i aktywny:

Mechanizm bierny opiera się na sile ssącej liści powstającej na skutek transpiracji, czyli parowania wody z liści. Wyparowywanie wody z powierzchniowej warstwy komórek liści powoduje zmniejszenie ich potencjału wody i turgoru, a tym samym wzrost siły ssącej. Na miejsce wytranspirowanej wody podciągane są następne cząsteczki. Komórki powierzchni liści odbierają zatem wodę komórkom sąsiednim, a te następnym itd. - aż do naczyń i cewek. Ubytek wody w naczyniach i cewkach (spowodowany ssącym działaniem transpiracji) wywołuje podciśnienie hydrostatyczne sięgające przez łodygę do korzenia, na skutek czego woda przechodzi z komórek walca osiowego korzenia do naczyń i cewek, a z gleby do włośników. W takim układzie każda komórka, która oddaje wodę komórce sąsiadującej z nią z jednej strony, pobiera ją od komórki sąsiadującej z drugiej strony. Ruch wody odbywa się na drodze najmniejszego oporu i następuje albo ścianami komórkowymi, albo przez cytoplazmę i plazmodesmy bądź też od wakuoli do wakuoli.

W mechanizmie biernym nie korzenie, a liście są sprawcą pobierania i transportu wody przez roślinę (korzenie pełnią funkcję bierną, a woda sama wnika do korzeni, ponieważ wartość jest w nich niższa od wartości w glebie). Zniszczenie korzeni nie zmniejsza, a nawet niekiedy zwiększa bierne pobieranie wody. Mechanizm bierny, choć korzystny, ponieważ nie wymaga dostarczania energii (poza energią słoneczną niezbędną do transpiracji), ma tę wadę, że jest skuteczny w warunkach sprawnej transpiracji.

Mechanizm aktywny:

Wiosną, kiedy jeszcze nie ma liści, bądź rozwinęły się dopiero pączki, a ich transpiracja jest bardzo słaba, względnie w nocy, gdy w porównaniu z dniem transpiracja wielokrotnie maleje, pobieranie, transport i wydalanie wody przez roślinę odbywa się jedynie lub głównie dzięki mechanizmowi aktywnemu, który tłoczy wodę w górę rośliny. Miejscem działania mechanizmu aktywnego pobierania i transportu wody jest korzeń. Zachodzący w komórkach korzeni aktywny mechanizm pobierania wody przez korzeń, oparty na aktywnym transporcie jonów przez błonę komórkową, wymaga dopływu energii z przemian metabolicznych (ATP). W wyniku aktywnego pobierania jonów przez komórki powstaje gradient stężeń i nieustannie utrzymywane są wysokie siły ssące, które powodują bierne, aczkolwiek niezależne od transpiracji, pobieranie wody. Woda przenika z gleby do komórek ryzodermy i dalej, w poprzek korzenia, aż do naczyń i cewek, powodując wzrost ciśnienia w elementach przewodzących, które podnosi w nich poziom wody. Powstające w naczyniach i cewkach ciśnienie nazywa się parciem korzeniowym, a jego wartość jest niższa od siły ssącej transpirujących liści. O istnieniu zjawiska parcia korzeniowego można się łatwo przekonać, jeśli zetnie się młodą siewkę, np. fasoli, przy szyjce korzeniowej. Po kilku minutach na powierzchni przecięcia pojawią się krople wody, które świadczą o tym, że korzeń aktywnie pompuje wodę do góry. W naturalnych warunkach parcie korzeniowe powoduje gutację lub wyciekanie soku ze zranionych części rośliny.

Oba mechanizmy transportu wody, bierny i aktywny, uzupełniają się wzajemnie. Polepszanie warunków transpiracji i towarzyszący temu wzrost siły ssącej liści powoduje obniżenie wartości parcia korzeniowego. W sytuacji odwrotnej przeważa mechanizm aktywny. Z ekonomicznego punktu widzenia lepszy jest mechanizm bierny, ponieważ nie przynosi roślinie strat w postaci "zużytego" w oddychaniu cukru w celu uzyskania ATP, koniecznego do aktywnego transportu. Mechanizm bierny wykazuje również większą skuteczność, ponieważ siła ssąca liści osiąga wyższe wartości niż parcie korzeniowe.

15) Budowa, rodzaje i funkcje tkanek przewodzących w roślinie.

Tkanka przewodząca w przeciwieństwie do większości tkanek, jest zbudowana z niejednorodnych komórek: drewno i łyko. ŁYKO (floem) Elementami łyka są przede wszystkim rurki sitowe, służą one do przewodzenia produktów asymilacji z liści do łodygi i korzenia.Rurki sitowe- składają się z szeregu komórek, których ściany poprzeczneuległy perforacji upodabniając się do sita. Komórki rurek sitowych są żywe, silnie zwakuolizowane, jednak zachowany protoplast pozbawiony jest jądra komórkowego. Obok rurek sitowych występują komórki przyrurkowe o roli nie do końca poznanej. Oprócz elementów łyka przewodzących substancje organiczne występują włókna łykowe- komórki o charakterze wzmacniającym; oraz miękisz łykowy, gromadzący materały zapasowe. DREWNO (ksylem)- tkanka, której podstawową rolą jest przewodzenie wody z solami mineralnymi z korzeni do łodygi i liści. W funkcji tej wyspecjalizowały się dwa rodzaje elementów drewna: naczynia i cewki. Naczynia- to długie rurki powstałe z wielu leżących jedna nad drugą komórek, w których stopniowo zanikał protoplast i ściany poprzeczne. Są to więc elementy martwe, ich ściany często są wzmocnione zdrewniałymi zgrubieniami. W zależności od stopnia i rodzaju zgrubień wyróżńiamy naczynia: pierścieniowe, spiralne, siatkowe, i z jamkami (jamkowe). Jamki są charakterystycznym elementem ściany komórkowej roślin; nie ulegają zdrewnieniu, pozostają jako otwory zapewniające kontakt pomiędzy sąsiednimi komórkami. ( charakterystyczne dla okrytonasiennych) Są elementami , które ewolucyjnie powstały póżniej niż cewki. Cewki- to pierwotne komórki przewodzące wodę z solami mineralnymi. Są typowe dla paprotnikówi roślin nagonasiennych. Cewki to komórki o ostro zakończonych końcach zachodzących na siebie klinowato. Podobnie jak naczynia nie mają protoplastu, a przez to są martwe. Mają silnie zdrewniałe ściany komórkowe z wieloma jamkami, przez które woda przepływa z jednej komórki do drugiej. Elementami drewna nie są tylko naczynia i cewki obok nich występują: włókna drzewne- są to elementy martwe będące główną częścią składową szkieletu podtrzymującego całość rośliny, stanowią podstawową masę drewna drzew liściastych i decydują o jego twardości; miękisz drzewny- zbudowany jest z żywych komórek przechowujących substacje zapasowe np. skrobię.

16 - Mechanizmu decydujące o otwieraniu się aparatów szparkowych

Otwarcie szparki jest zależne od światła, ale jak się okazuje tylko pośrednio. Reakcja szparki na światło zachodzi za pośrednictwem CO² w jamie podszparkowej, którego koncentracja w tych warunkach maleje. Szparki również nie wymagają produktu fotosyntezy miękiszu zieleniowego jako sygnału dla otwarcia się. Dawniej przypuszczano, że zmiany turgoru są następstwem hydrolizy i syntezy skrobi w chloroplastach komórek szparkowych. W odróżnieniu bowiem od właściwych komórek epidermalnych, komórki szparkowe mają dobrze rozwinięte chloroplasty z ziarnami skrobi. Obecnie wiemy, że we wzroście turgoru dominującą rolę ma szybka akumulacja K⁺ i anionów organicznych, na zasadzie aktywnego pompowania protonów i ich wymiany na K⁺. Na stan komórek szparkowych wpływa reżim wodny komórek sąsiednich, przy czym działają tu dwa mechanizmy:, bierny oraz aktywny. Mechanizm bierny polega na tym, że niedostatek wody, po przekroczeniu dość wysokiego progu, powoduje spadek turgoru w komórkach szparkowych. Mechanizm aktywny polega na produkcji kwasu abscyzynowego w komórkach sąsiednich, który wpływa na akumulację jonów potasu w komórkach szparkowych, a tym samym na ich turgor. Pewną rolę w funkcjonowaniu szparek odgrywa endogenny rytm aktywności o dwóch okresach: dobowym i kilkuminutowym.

17) Zjawisko parcia korzeniowego.

Ciśnienie korzeniowe, ciśnienie w tkankach systemu korzeniowego powstające w skutek akumulacji wody w miękiszu kory pierwotnej. Przemieszczenie wody z gleby do komórek miękiszu odbywa się na zasadzie osmozy, natomiast z miękiszu do cewek i naczyń na drodze transportu aktywnego. Akumulacja wody w tkankach korzeniaprzyczynia się do wzrostu ciśienia i podnoszenia słupa wody, w elementach przewodzących drewno, a tym samym przewodzenie wody przez martwe elementy drewna.

18 - Zjawisko gutacji

Gutacją nazywamy proces wydzielania przez rośliny wody w postaci ciekłej.

Jeżeli roślina pobiera intensywnie wodę a równocześnie transpiracja jest słaba, wówczas roślina może wydzielać wodę na zewnątrz w postaci ciekłej, jako krople zbierające się na brzegach blaszki liściowej. Zjawisko to nazywamy gutacją. Gutację umożliwiają urządzenia zwane hydatodami. Występują one albo w postaci tzw. szparek wodnych, albo wypotników. Szparka wodna zbudowana jest podobnie jak szparka powietrzna: jest to przestwór między dwiema komórkami skórki, które jednak nie mają charakterystycznych zgrubień ściany, ani zdolności do wykonywania ruchów. Pod szparką znajduje się komora wodna w której zbiera się woda przed wydzieleniem jej na zewnątrz, a pod komorą luźna tkanka miękiszowa - epitem. W epitemie znajdują się zakończenia wiązek doprowadzających wodę. Wypotniki mają charakter gruczołowy i składają się z komórek wydzielinowych, w których gromadzi się woda, wydzielana następnie na zewnątrz. komórki wypotnikowe są to specjalne cienkościenne komórki skórki, albo wydzielające wodę włoski gruczołowe.

19 - Rodzaje wody glebowej dostępnej dla roślin

Postacie wody w glebie:

Woda krystalizacyjna (chemiczna) - wchodzi w skład minerałów (gips, getyt, minerały ilaste, opal), w 7% nie dostępna dla roślin;

Woda w postaci lodu - niedostępna dla roślin, które przechodzą w stan spoczynku, ma znaczenie strukturotwórcze dla gleb związanych z glin, iłów, pyłów ilastych - woda zamarza, rozrywa i doprowadza tlen;

Woda w postaci pary wodnej - jako gaz wchodzi w skład powietrza glebowego, ma zdolności do poruszania się od wilgotniejszych do suchszych miejsc i od cieplejszych do zimniejszych;

Woda molekularna - związana siłami molekularnymi, forma wody niedostępnej (hydroskopijna - absolutnie niedostępna, błonkowa - może być pobrana przez niektóre rośliny);

Woda kapilarna - zajmuje pory kapilarne, dostępna dla roślin (mezopory), niedostępna (mikropory); najważniejsza postać wody dla wzrostu roślin (woda kapilarna właściwa ma kontakt z wodą gruntową - podsiąka do strefy korzeniowej roślin; woda kapilarna zawieszona powstaje z wody opadowej);

Woda grawitacyjna - znajduje się w makroporach o śr. 8,5 µm, pod wpływem siły grawitacji spływa w dół, pojawia się okresowo;

Woda gruntowo - glebowa - gromadzi się na warstwach nieprzepuszczalncyh (zasila rośliny).

20 - Skład chemiczny świeżej masy roślinnej

Świeża masa = woda + sucha masa (6 godz. w temp. 105 st. C - wtedy cała woda z rośliny zawarta we wszystkich komórkach odparuje).

Sucha masa: związki nieorg. - sole mineralne, związki org. - powstają w wyniku fotosyntezy i przemian węgla (C). Spalanie w temp. 600-650 st. C - powstaje popiół.

21) Skład chemiczny suchej masy roślinnej.

Pierwiastki znajdujące się w suchej masie znajdują się: *mikroelementy (pow 0,01%) i są to: N, K, P, Mg, Ca, S. *mikroelementy (0,01-0,001%) Mn, Zn, Cu, Mo, Fe,Cl, Br. * ultraskładniki (ultraelementy) (pon 0,001%) Sn, Rd, Al.

22- Pożywki mineralne: funkcje, właściwości

Podstawową rolą badania roli fizjologicznej poszczególnych składników mineralnych jest metoda kultur wodnych. Metoda ta polega na tym, że rośliny uprawiamy na wodnym roztworze soli mineralnych. Taki roztwór dostosowany jakościowo i ilościowo do istotnych potrzeb pokarmowych rośliny, nazywamy pożywką.

Zasady odżywiania się wszystkich roślin samożywnych <zielonych> są takie same, tzn., że na tej samej pożywce mineralnej - jeśli tylko spełnia podstawowe warunki pożywek - można uprawiać wszystkie gatunki. Niemniej, poszczególne rośliny mogą mieć pewne indywidualne wymagania, które należy uwzględnić w składzie pożywek.

W składzie każdej pożywki mineralnej dla rośliny wyższej musimy uwzględnić następujące pierwiastki: K, Ca, Mg, Fe, N, P, S. Są to makroelementy mineralne niezbędne do życia rośliny. Co do stosowania mikroelementów to badania wykazują, że rośliny potrzebują na ogół 5 mikroelementów: Mn, B, Zn, Cu i Mo.

23) Zjawisko antagonizmu jonów w żywieniu mineralnym.

Antagonizm- przejawia się np. w hamowaniu pobierania jednych jonów przez nadmiar innych, co może wynikać ze współzawodnictwa o wspólny nośnik. Najbardziej widoczny jest aantagonizm między kationami jedno- i dwuwartościowymi (K⁺ i Ca⁺², K⁺ i Mg⁺²). Na przykład potas zwiękasza uwodnienie cytoplazmy i jej przepuszczalność, awapń działa odwrotnie. Antagonizm występuję również między jonami o tej samej. polega on wówczas na współazwodnictwie o wspólny nosnik lub miejsce wiązania noośnika z nośnikiem w procesie metabolicznego pobierania. Takie współzawodnictwo występuje np. przy pobieraniu kationów K+ i Rb+, Ca2+ i Ba2+) a także anionów Cl­^- i Br^- praz

SeO_­4­^2-.

24 - Objawy niedoboru i funkcje fizjologiczne N, P, K, Ca, Mg, S, Fe

Pier-wia- stek	Forma pobierania	Funkcje fizjologiczne	Objawy niedoboru
Mg	Pobierany w formie kationu Mg^2+	Występuje w kom. w połączeniu z kwasami organicznymi, w blaszce środkowej w postaci pektynianów. Mg wpływa na wykształcenie organów generatywnych, wchodzi w skład chlorofilu. Mg aktywuje wiele enzymów zaangażowanych w metabolizmie węglowodanów, kw. nukleinowych i ATP. Wpływa na syntezę karotenoidów. Szczególnie ważną funkcje spełnia w reakcjach fosforylacji (procesie oddychania i fotosyntezy) oraz powstawaniu rybosomów i stabilizacji ich struktury umożliwiającej syntezę białek. Wpływa na wzrost, przy braku Mg najpierw zahamowany jest podział komórek a potem ich wydłużenie.	Jest to pierwiastek ruchliwy. W początkowym okresie niedoboru tego pierwiastka występują przejaśnienia liści starszych i nagromadzenie się chlorofilu przy nerwach. U 2-liściennych przejaśnienia te rozpoczynają się na brzegach liści, lecz w środku blaszki liściowej i stopniowo rozprzestrzeniają się na całą jej powierzchnię. Chlorofil mają tylko tkanki przylegające do nerwów I i II rzędu. Liście są kruche sztywne, tkanka się uwypukla. w rezultacie w liściach starszych występuje chloroza przy czym nerwy liści pozostają zielone. U jednoliściennych jest to tzw. „pasiastość”. Pokrój rośliny jest zwiędły, co wynika stąd że Mg wpływa na gospodarkę wodną - zwiększa się lepkość plazmy, zmniejsza jej uwodnienie.
S	Pobierana w formie jonów siarczanowych SO42- lub z atmosfery jako SO2	Szczególnie duże wymagania szczególnie do S mają krzyżowe i motylkowe, a małe wymagania mają Tarawy i zboża. S wchodzi niektórych aminokwasów, witamin, olejków eterycznych, glikozydów, koenzymu A i ferredoksyny. Ferredoksyna jest przenośnikiem elektronów biorącym udział w procesie fotosyntezy, w wiązaniu azotu cząsteczkowego oraz w redukcji azotanów do amoniaku. Przy braku siarki nie są syntetyzowane związki białkowe: roślina gromadzi nadmiar N w postaci aminokwasów, azotanów lub w formie amonowej. Przyczyną takiego stanu rzeczy jest zahamowanie syntezy enzymów kierujących syntezą białek.	Jest to pierwiastek raczej mało ruchliwy. Objawy braku siarki są bardzo podobne do objawów braku N, co tłumaczymy w ten sposób, że zarówno N jaki i S wchodzą w skład aminokwasów, a zatem również i białek. Jednak w odróżnieniu od N objawy niedoboru S zaczynają się od liści młodych. Przy braku S liście stają się jasnozielone, drobne, skrócone i zwężone. Rosną raczej na grubość, są skórzaste o kruchej i łamliwej blaszce liściowej. Korzeń cienki i długi. Nadmiar SO2 w atmosferze powoduje tworzenie nekrotycznych plam. Plamy brązowieją i robią się w liściach dziury - tkanka zamiera.
Fe	Fe pobierane jest w formie Fe^2+, Fe^3+ oraz w postaci chelatów. Szybkość pobierania Fe jest uwarunkowana obecnością innych jonów, z którymi współzawodniczy: Mn, Cu, Ca, Mg, Zn, K. Szczególnie nadmiar Ca silnie ogranicza pobieranie Fe wywołując chlorozę liści.	Fe jest pierwiastkiem biologicznie czynnym. Główna funkcja Fe związana jest z jego zdolnością do zmiany wartościowości. Ponadto ma zdolność do tworzenia połączeń chelatowych (połączeń ze związkami organicznymi). Przy braku Fe nie tworzy się chlorofil, gdyż jest ono zaangażowane w procesie syntezy protoporfiryny będącej prekursorem chlorofilu - stąd objawy chlorozy	Charakterystycznym objawem braku Fe jest chloroza występująca początkowo na najmłodszych liściach. Chlorotyczne liście przeymują zabarwienie żółtawe, a nawet białawe świadczące o zupełnym braku chlorofilu w tkankach. Nerwy są początkowo zielone, potem żółte. Starsze liście zwykle pozostają zielone , lub odbarwiają się tylko wzdłuż głównych wiązek przewodzących. Stożek wzrostu żywy, ale ma zahamowany wzrost. Przy braku Fe następuje zahamowanie procesu fotosyntezy. Deficytowi Fe towarzyszy spadek zawartości białek oraz wzrost N rozpuszczalnego w roślinie. Przenawożenia Fe nie obserwujemy, bo Fe jest unieruchomione w połączeniu z białkiem.
N	NO^3- - forma azotowwa NO^4+ - forma amonowa. To która forma będzie pobierana zależy od: 1 - rodzaju dawki nawozu azotowego 2 - od gatunku i wieku rośliny. 3 - pH gleby 4 - od zawartości tlenu w glebie. Dobre utlenienie sprzyja pobieraniu formy amonowej.	Występuje w postaci organicznej. Wchodzi w skład aminokwasów, kwasów nukleinowych DNA i RNA, nukleotydów ATP, NAD, chlorofilu i olejków gorczycznych. Ponadto N występuje w fosfolipidach, wchodzi w skład witamin i regulatorów wzrostu.	Jest to pierwiastek ruchliwy. Roślina jest karłowata - zahamowanie wzrostu elongacyjnego roślin; może wystąpić różowienie łodyg, liście słabo wykształcone, czasem fioletowieją od spodu. Chloroza zaczyna się od liści starszych ku liściom młodym. Stożek wzrostu świeży, zdolny do podziału. Korzeń, długi, cienki, słabo rozgałęziony. Rośliny mają skrócony okres wegetacji nie zawsze kończący się wytworzeniem części generatywnych, przy czym zmniejszone jest plonowanie części wegetatywnych. Nadmiar azotu - przenawożenie doglebowe azotem - liście niebieskozielone (nienaturalny kolor), ma miejsce przedłużenie okresu wegetacji (długa faza wegetatywna i roślina bardzo trudno wchodzi w fazę generatywną). W przypadku skażenia atmosferycznego (tlenkiem azotu) na liściach pojawiają się żółte plamy, które brązowieją a następnie w tych miejscach tworzą się dziury - tkanka zamiera.
P	H2PO4^-; HPO4^2-; PO3^3- Na dostępność P w glebie sprzyja między innymi pH r-ru glebowego. Odczyn kwaśny - H2PO4, odczyn obojętny - HPO4, w warunkach alkalicznych PO3. Z punktu widzenia dostępności fosforu dla roślin najkorzystniejsze pH wynosi 6-7. Jony H2PO4 w środowisku kwaśnym są uwstecznione przez Fe i Al. W środowisku zasadowym jony PO4 uwsteczniają się tworząc połączenia z Ca. Niska temp. obniża pobieranie fosforu.	Wchodzi w skład kwasów nukleinowych DNA i RNA. Bierze udział w magazynowaniu i przenoszeniu energii, bo wchodzi w skład wolnych nukleotydów pirymidynowych i purynowych (ATP, ADP, NAD), a przecież wszystkie reakcje syntezy biologicznej wymagają dopływu energii. Bierze udział w procesie oddychania i fotosyntezy, w przemianach węglowodanów, w syntezie tłuszczów. Niezbędny jest w przemianach azotowych takich jak: redukcja azotanów, biosynteza amidów, peptydów. Uczestniczy w procesach wzrostu i wydłużania się komórek. Wchodząc w skład lecytyny reguluje przepuszczalność protoplazmy. jest składnikiem koenzymów (NAD^+, NADP^+, FAD, FMN, koenzymu A). Ponadto fosfor wchodzi w skład fityny stanowiącej związek magazynujący P głównie w nasionach.	Pierwiastek ruchliwy. Silnie zahamowany wzrost części nadziemnych i korzeni, pędy krótkie, cienkie. Pierwszym objawem jest brunatnienie starych liści. Po pewnym czasie liście zasychają i odpadają. Łodyga, ogonki liściowe oraz spód liści mają zabarwienie fioletowo-purpurowe na skutek zwiększonej syntezy antocyjanów. Zahamowana jest syntez chlorofilu. Stożek wzrostu jest żywy, zdolny do podziału. Ma miejsce opóźnienie dojrzewania owoców i nasion, co jest następstwem ograniczenia kwitnienia. Roślina ma pokrój sztywny - strzelisty - liście wąskie ustawione pod kątem ostrym. Korzeń krótki, słabo rozwinięty. Objawów niedoborów wizualnie nie obserwujemy.
K	K nie wchodzi w połączenia organiczne. W Komorkach występuje w postaci wolnego jonu K^+. Duże ilości K występują w mezofilu liści.	K aktywuje wiele enzymów z grupy syntetaz, oksydoreduktaz, dehydrogenaz, transferaz i kinaz, choć sam nie wchodzi w skład żadnego enzymu. Aktywuje enzymy glikolizy, syntezy skrobi, fosforylacji oksydacyjnej i fotosyntetycznej oraz enzymy przemian kwasów nukleinowych i białek. Potas reguluje gospodarkę wodna roślin - wpływa na ruch aparatów szparkowych; w obecności K^+ niższa jest intensywność transpiracji - rośliny oszczędniej gospodarują wodą. Przy braku K zahamowany jest proces redukcji azotanów do amoniaku. Niedobór K powoduje wzmożoną aktywność enzymów rozkładających polisacharydy, zahamowana jest zatem synteza wielocukrów. Roślina nie syntezuje również białka z wolnych aminokwasów - stąd objawy takie jak przy braku azotu. Potas bierze udział w regulacji transportu , brak potasu powoduje zahamowanie odprowadzania asymilatów.	Pierwiastek ruchliwy. K nazywany jest pierwiastkiem młodości. Objawy niedoboru najpierw pojawiają się na najstarszych liściach i szybko przechodzą na liście młode. Pokrój rośliny - zwiędły, roślina jest krępa, ma miejsce zahamowania wzrostu i rozwoju oraz słabe wykształcenie owoców i nasion. Liście przybierają zabarwienie ciemnozielone, przechodzące następnie w brązowe. Objawy zasychania pojawiają się na wierzchołku liścia i jego brzegach a …..????????????
Ca	Pobierany w formie jonowej Ca^2+	Występuje jako wolny kation w postaci soli mineralnych jak np. fosforany, węglany, pektyniany. Pektynian wapnia wchodzi w skład blaszki środkowej, uczestniczy również w budowie ściany komórkowej, stąd też brak wapnia powoduje zwiększoną podatność rośliny na atak patogennych organizmów i zmniejszenie odporności roślin na nie sprzyjające warunki klimatyczne. Wapń wchodzie w skład fityny stanowiąc materiał zapasowy w nasionach. Bierze on również udział we wzroście ponieważ wpływa na podział i wydłużenia komórek. Reguluje przepuszczalność błon, zwiększ lepkość plazmy - przez co zmniejsza jej przepuszczalność. Odgrywa bardzo ważną rolę w przemianach węglowodanów i białek. Przy braku Ca gromadzą się monosacharydy ponieważ zahamowana jest synteza polisacharydów, zahamowana jest również synteza aminokwasów i białek.

25) Metody sztucznych kultur w procesie określenia niezbędności makro- i mikroelementów.

Metoda kultur wodnych polega na uprawie roślin w pojemnikach szklanych lub plastykowych wypełnionych wodnym roztworem składników mineralnych (pożywką). Odpowiednio przygotowana pełna pożywka powinna zawierać wszytkie niezbędne dla roślin pierwiastki w formie przyswajalnej, a stężenie soli wynosić 0,1-0,5%. Ponadto pożywka musi być zbalansowana (o właściwym stosunku kationów jedno- i dwuwartościowych) i mieć prawidłowy odczyn. Sumy elektrochemiczne kationów i anionów w roztworze powinny być równoważne. W czasie wegetacji roślin należy codziennie pożywkę przewietrzać w celu dostarczenia tlenu korzeniom oraz okresowo (co 5-7 dni) wymieniać. Należy również zwracać uwagę na czystość mikrobiologiczną roztworu i zabezpieczyć system korzeniowy przed dostępem światła.

Funkcje fizjologiczne i biochemiczne pierwiastków można pośrednio poznać poprzez obserwację skutków, jakie wywołuje w roślinach, jakie wywołuje w roślinach ich brak w podłożu. W tym celu prowadzi się wazonowe doświadczenia wegetacyjne przy użyciu pozbawionych składników odżywczych podłoży stałych, takich jak piasek, torf, perlit, wermikulit. Wykorzystanie tych podłoży, z zastosowaniem stałych lub płynnych dozowanych okresowo lub ciągle (wkraplanie) pożywek mineralnych, umożliwia zbadanie wpływu braku określonego pierwiastka (najczęściej makroelementu), a także jego zróżnicowanego poziomu, na wzrost i rozwój roślin.

26 - Makro- i mikroelementy w roślinie

Pierwiastki mineralne pobierane przez rośliny można najogólniej sklasyfikować w trzech grupach:

a - niezbędne - bez których roślina nie jest w stanie przejść całego cyklu rozwojowego; do tej grupy zalicza się makro- i mikroelementy

b - pożądane - bez nich cykl życiowy rośliny przebiega normalnie, lecz obecność ich ma dodatni wpływ na niektóre fazy wzrostu i etapy rozwojowe, takimi pierwiastkami są Na, Si, Al., Co, V.

c - balastowe - (zbędne), jest to około 50 pozostałych pierwiastków, których obecność stwierdza się w roślinach.

Do makroelementów pobieranych przez roślinę i niezbędnych do jaj prawidłowego wzrostu i rozwoju zaliczamy: N, S, P, Ca, Mg, Fe, K (opis w zad. 24)

Do mikroelementów niezbędnych zaliczamy B, Mn, Zn, Cu, Mo.

Bor - wywiera korzystny wpływ na pobieranie i transport makroelementów. Rośliny dobrze zaopatrzone w bor silniej pobierają też wodę i więcej transpirują. Bor ma również zdolności neutralizowania szkodliwości nadmiaru wapnia w glebie. Pod wpływem boru następuje przyśpieszenie transportu asymilatów. Przy niedoborze tego pierwiastka obserwuje się zniekształcenie rozwojowe wierzchołka wzrostu pędu i najmłodszych liści. Następnie pojawiają się nekrotyczne plamy na korzeniach, które stopniowo obumierają, równocześnie liście przyjmują barwę szarozieloną.

Mangan - prawidłowy poziom tego pierwiastka warunkuje poprawność fotosyntezy. Odgrywa on również katalityczną rolę w łańcuchu reakcji redukujących azotany do amoniaku a także w metabolizmie aminokwasów. Typowymi objawami niedostatku Mn są: tzw. szara plamistość liści roślin jednoliściennych oraz pojawienie się żółtych lub brunatnych plam na blaszkach liściowych między nerwami u 2-liściennych. Również nadmiar Mn bywa przyczyna chorób.

Miedz - wchodzi w skład niektórych enzymów oddechowych. Przy niedostatku miedzi występuje u zbóż bielenie końców liści i skręcanie się ich. Rozwój generatywny zostaje zahamowany - nie tworzą się kłosy. U drzew owocowych występuje obumieranie młodych pędów, chlorozę brzegów liści oraz nekrotyczne plamy na liściach, ponadto następuje zahamowanie kwitnienia i owocowania.

Cynk - konieczny jest do prawidłowego metabolizmu białkowego. Przy niedoborze cynku nie wytwarzają się hormony wzrostu - auksyna, a także brak tego pierwiastka wywołuje wiele schorzeń u roślin. Najczęściej chorują z powodu niedostatku cynku drzewa owocowe. Objawem chorobowym jest silne zmniejszanie się wymiarów liści i tworzenie się rozet liściowych.

Molibden - bierze udział w asymilacji azotu atmosferycznego przez mikroorganizmy, a także azotanów przez rośliny wyższe. Szczególnie wrażliwe na niedostatek tego pierwiastka są rośliny motylkowate oraz krzyżowe. Ostry niedostatek molibdenu ujawnia się szarymi plamami na liściach, a następnie nekrozą ich tkanek, co może doprowadzić do tego że pozostaną tylko szczątek blaszki otaczający główny nerw. Ze względu na istotną role molibdenu w przyswajaniu azotu, niedostatek molibdenu może się objawić wtórnie przez objaw niedoboru azotu.

27) Budowa i funkcje barwników chlorofilowych.

W surowym wyciągu oba chlorofile ("a" i "b") zajmują 85% jego masy, przy czym chlorofil "a" trzykrotnie przewyższa nad chlorofilem "b". Chlorofil "a" jest barwy niebieskawozielonej, "b" żółtawowo zielonej. Oba są estrami kwasów dwukarboksylowych, mianowicie chlorofilny "a"- C­₃₂H₃₀ON_­4Mg(COOH)₂chlorofilny "b"-C₃₂H₂₈O₂N₄Mg(COOH)₂oraz dwch alkoholi: metylowego i wzszego alkoholu nienasconego, fitolu o wzorze sumarycznym C₂₀H₃₉ OH.Magnez wchodzacy w sklad czasteczki chlorofilu, zajmuje w niej centralne miejsce i zwiazany jest chelatowoz atomami azotu, wbudowanymi w pierscienie pirolowe.Pod wzgledem bud. chemicznej bardzo podobny do hemu (barwnik czerwonych krwinek, chlorofil w polaczenieu z bialkiem daje chloroplastyne. Chlorofil "a" i "b" absorbuje energię promienistą i w procesie fotofosforylacji fotosyntetycznej zamienia ją w energię chemiczną wykorzystywaną w procesie syntezy węglowodanów z CO₂ i H₂O. Obie formy chlorofilu maj charakterystyczne dla siebie widma absorpcyjne

Chlorofil - barwnik obecny w roślinach zielonych, algach i bakteriach fotosyntetycznych (sinice, glony), którego zadaniem jest generowanie pod wpływem światła widzialnego wolnych elektronów, które są następnie spożytkowywane w dalszych cyklach fotosyntezy.

Chlorofil występujący roślinach zielonych ma barwę zieloną, zaś chlorofil alg i bakterii ma barwę żółtą. Wynika to z faktu, że w chlorofilu roślinnym występują dwa związki chemiczne - chlorofil a (niebieski) i chlorofil b (żółty) co daje w sumie optyczne wrażenie koloru zielonego. W algach i bakteriach występuje tylko chlorofil b. Dzięki obecności chlorofilu a, cały barwnik ma szeroki zakres pochłaniania światła (obejmujący prawie cały zakres światła widzialnego) dzięki czemu fotosynteza roślin zielonych jest kilkunastokrotnie efektywniejsza od fotosyntezy alg.

Chlorofil to chemicznie kompleks jonu magnezowego i pochodnej porfiryny, z przyłączonym długim "ogonem" estru kwasu tłuszczowego. "Ogonem" tym chlorofil przenika lipidowową błonę komórkową, a jego część porfirynowo-magnezowa wystaje z błony niczym antena. Kompleks porfirynowo-magnezowy jest światłoczuły i po otrzymaniu dawki kwantu światła, jon magnezowy ulega chwilowej fotoredukcji z wydzieleniem wolnego elektronu. Elektron ten jest natychmiast przechwytywany przez grupę porfirynową, a dzięki istnieniu różnicy potencjału elektrycznego między wnętrzem i otoczeniem błony komórkowej, elektron ten jest ściągany po "ogonie" chlorofilu do wnętrza komórki, gdzie jest dalej spożytkowywany w procesie fotosyntezy. Chlorofil pełni więc rolę, rodzaju "pompy", która wykorzystując energię słoneczną, przepycha do komórek duże ilości wysokoenergetycznych wolnych elektronów.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Zawarty w chloroplastach zielony barwnik, który dzięki swojej zdolności do absorbcji z dużą wydajnością energii światła widzialnego pełni istotną rolę w procesie fotosyntezy.
Podczas fotosyntezy cząsteczka chlorofilu przekazuje energię wzbudzenia uzyskaną w wyniku pochłonięcia światła innej cząsteczce (cząsteczki chlorofilu tworzą kompleksy, które umożliwiają takie przeniesienia). Proces ten trwa do czasu, gdy wzbudzenie dojdzie do miejsca zwanego centrum reakcji, gdzie znajdują się cząsteczki chlorofilu uczestniczące w przekształcaniu energii świetlnej w energię chemiczną wykorzystywaną następnie do syntezy różnych związków. Istnieje kilka odmian chlorofilu, z których najważniejszymi są dwie chlorofil-a i chlorofil-b. Chlorofil-b pochłania silnie światło czerwone przy długości 650 nm, chlorofil-a w dalekiej czerwieni przy około 675 nm.

28 - Budowa i funkcje barwników karotenoidowych

W chloroplastach, obok chlorofilów występują również karotenoidy

Do karotenoidów zaliczamy karoten - o żółto-pomarańczowym zabarwieniu, oraz ksantofil o barwie złocistożółtej. Oba te barwniki występują najczęściej łącznie z chlorofilem. Mogą występować również w organach i tkankach, nie mających chloroplastów np. w płatkach kwiatów, w korzeniach (marchew), w nasionach (łubin żółty). Karotenoidy razem z chlorofilem biorą udział w procesie fotosyntezy. Ponadto karoten łatwo przechodzi w witaminę A po uprzednim jej rozpadzie na 2 cząsteczki i ich utlenieniu. Stąd tez karoten uznać można za prowitaminę A i zasadnicze źródło tego czynnika wzrostowego dla zwierząt.

Karoten (C40H56) należy do substancji barwnikowych izoprenoidowych (tetraterpenów; węglowodór nienasycony zbudowany z 8 reszt izoprenowych) o ogólnym wzorze sumarycznym C40H64 (karotenoidy). Wykazuje właściwości lipofilne, stąd określany jest mianem lipochromu. Występuje w roślinach (w dużych ilościach: marchew, róża, jarzębina, głóg, papryka, pomidory, pietruszka, rzeżucha, szpinak, koperek, liście topoli, igliwie sosny, mięta, liście orzecha włoskiego). Zlokalizowany jest w chromoplastach (często obok ksantofili) i w chloroplastach (towarzyszy chlorofilom). Mają barwę ciemnożółtą lub pomarańczową.

Ksantofile (C40H56C2) powstają przez utlenienie karotenoidów i są żółto zabarwione.

29) Zjawisko absorpcji światła przez chlorofil.

Chlorofil pochłania silne barwy niebiesko- fioletowe, pomarańczowe i czerone. Widma obu chlorofili różnią sie między sobą. Zaznaczyć wypada, że widma absorbcyjne barwników chlorofilowych w różnych rozpuszczalnikach oraz badane in vivo, nie są identyczne, choć dosyć zbliżone. Chlorofil "a" rozpuszczony w eterze wykazjue max absorpcji promieniowania przy 380, 410, 662nm. natomiast chlorofil "b" w tych samych warunkach, max absorpcji wykazuje przy 430, 455, 644 nm.

30 - Zjawisko fluorescencji chlorofilu

Chlorofil jest zielonym barwnikiem zielonych części roślin oraz bakterii fotosyntetycznych, jest odpowiedzialny za podstawowe procesy życiowe ich komórek. Posiada zdolność przekształcania energii słonecznej w użyteczne formy energii chemicznej w zjawisku fotosyntezy. Dzięki cząsteczce chlorofilu zaistniało i rozwinęło się życie na Ziemi.

Chlorofil jest związkiem pochodnym tetrapirolu, zawiera cztery atomy azotu w pirolach, związane wiązaniami koordynacyjnymi z atomem magnezu - jest więc magnezoporfiryną.

Cząsteczka chlorofilu jest bardzo efektywnym fotoreceptorem, ponieważ posiada wiązania podwójne w układzie sprzęzonym (na przemian występują wiązania pojedyncze i podwójne). Związki tego typu mają silne pasma absorpcji w zakresie światła widzialnego.

Światło o określonej długości fali absorbowane przez chlorofil, powoduje jego wzbudzenie. Powrotowi wzbudzonej cząsteczki do stanu podstawowego towarzyszy emisja promieniowania czyli fluorescencja. Proces ten nigdy nie ma 100% wydajności, dlatego światło fluorescencji zawsze będzie bardziej długofalowe w porównaniu ze światłem które tę fluorescencję wywołało.

31) Faza jasna fotosyntezy.

Czynniki zew. wpływające na fotosynteże zmieniają wsoją wartość w ciągu doby. /w dni pogodne, przy dostatecznym zaopatrzeniu roślin w wodę proces fotosyntezy osiąga max w porze południowej, co odpowiada najlepszej insolacji o tej porze dnia, jeśli jednak w porze południowej w skutek niedosytu wilgotniści powietrza roślina traci zbyt dużo wody, co uwidacznia się jej zwiędnięciem, mimo korzystnychwarunków światła, natężenie fotostntezy maleje.Nagromadzenie asymilatów w komórkach liści na ogół nie hamuje fotosyntezy. Większość roślin przekształca asymility z formyosmotycznie czynnej (glukoza) w formę osmotycznie nieczynną (skrobia). Nagromdzona w liściu skrobia znika dopiero nocą, ulegając hydrolizie na cukier, który rozprowadzany zostaje do wszystkich organów roślin jako materiał energetyczny i budulcowy. Nadmiar asymilatów zostaje przekazany do tkanek zapasowych i magazynowany w nich w postaci cukru (np. sacharozy) bądz spowrotem przekształcony w skrobię w tkankach spichrzowych albo też w inne wielocukry. ęłęófaza jasna fotosyntezy - zależna od światła. ęłęóŚwiatło pochłonięte przez barwniki asymilacyjne zamieniane jest w pierwszym etapie w energię wiązań chemicznych wysokoenergetycznych związków: ATP i NADPH. ęłęóNastępnie energia zgromadzona w ATP i NADPH wykorzystywana jest do związania CO₂ i powstania prostych cukrów. Zachodzi w granach chloroplastu. Istotą fazy jasnej jest wytworzenie siły asymilacyjnej w postaci ATP (adenozynotrójfosforan) i NADPH2 (dwu uwodorniony dwu nukleotyd nikotynoamidoadeninowy). Generalne równanie pierwszej fazy fotosyntezy przebiega następująco: 2H20 ŕ 4H+ + O2 + e Woda zostaje pobrana przez system korzeniowy. Tlen zostaje uwolniony do atmosfery natomiast jony wodoru zostaja włączone do siły asymilacyjnej.

32 - Faza ciemna fotosyntezy

Fotosynteza jest procesem zachodzącym u roślin zielonych oraz nielicznych bakterii (zielone, purpurowe). Fotosynteza przebiega w dwóch etapach, tzw. fazach na terenie chloroplastów, jest to faza jasna fotosyntezy i faza ciemna.Faza ciemna fotosyntezy:

Jest to druga (po jasnej) faza fotosyntezy. Jest zespół reakcji enzymatycznych, zwany cyklem Calvina (od Melvina Calvina) albo reduktywny cykl pentozofosforanowy. Polega na przyłączeniu CO₂ do związku organicznego, prowadzącego do powstania cząsteczek triozy - są to rośliny C₃. Zachodzi w stromie chloroplastów i jest niezależna bezpośrednio od światła. Odcięcie dopływu światła nie zatrzymuje od razu tej „części” fotosyntezy - dopiero wyczerpanie siły asymilacyjnej wywołuje taki skutek. W fazie ciemnej asymilowany jest dwutlenek węgla i powstają związki organiczne. W tej części fotosyntezy dochodzi do przemiany substancji

.Wyróżnia się 4 fazy cyklu Calvina :
1. polega na przyłączeniu dwutlenku węgla (asymilacji) do pięciowęglowej cząsteczki nazywanej akceptorem CO₂. Dwutlenek węgla jest asymilowany (przyłanczany) przez pięciowęglową aktywną ketozę - rybulozodifosforan. W wyniku takiego połączenia powstaje heksoza, ale ulega ona błyskawicznej hydrolizie do dwóch trójwęglowych cząsteczek kwasu fosfoglicerynowego. Można je uznać za pierwsze, stosunkowo trwałe produkty fotosyntezy.
2. redukcja - po aktywacji przez ATP następuje redukcja przy udziale NADPH+H+ grupy karboksylowej kwasu 3-fosfoglicerynowegodo grupy aldehydowej aldehydu 3-fosfoglicerynowego
3. regeneracja - polega na odtworzeniu rybulozo-1,5-difosforanu
4. synteza - odkładanie heksozy i powstawanie skrobi.

33) Czynniki wpływające na intensywność fotosyntezy.

Światło- w złożonym procesie fotosyntezy energia świetlna ulega przekształceniu na energię chemiczną. Energia ta tkwi w wytworzonych w drodze fotosyntezy asymilatach, które w stosunku do dwutlenku węgla są związkami zredukowanymi. Produkcja masy osganicznej przez rośliny związana jest z pochłanianiem dużych ilości energi świetlnej. Żródłem tej energi jest światło słoneczne, substancjami pochłaniającymi energię i dostarczającymi ją złożonemi procesowi fotosyntezy są barwniki asymilacyjne. Na natężenie fotosyntezy wpływa silnie intensywność światła, która ulega dużym wahaniom w zależności od szerokości geograficznej, pory roku, stanu pogody, zawartości szaty roślinnej, jej piętrowej struktury. Dla wszystkich roślin można określić wartość minimalną natężenia światła, przy której zaczyna się proces fotosyntezy. W miarę wzrostu natężenia światła rośliny reagują wzmożeniem fotosyntezy, przy czym niektóre osiągają maskymalne jej natężenie już przys tosunkowo małej intensywności światła. U innych natomiast ntężenie fotosyntezy wzrasta dłużej i osiąga wartość optymalną przy znacznie większych wartościach intensywności światła. Jednak dalszy nawet znaczny wzrost natężenia światła, zarówno u pierwszych jak i u drugich roślin nie obniża intensywności fotosyntezy, dopiero długotrwałe działanie silnego światła powoduje zachamowanie asymilacji. Rośliny możemy podzielić na cieniolubnie i światłolubne

Woda- wpłw wody wyraźnie wpływa na natężenie fotosyntezy. Niedostatek wody w komórkach utrudnia procesy enzymatyczne związane z odpowiednią strukturą koloidową protoplazmy i jej organelli. reakcje syntezy są szczególnie wrażliwe na stan uwodnienia protoplazmy, a fotosynteza, wymagająca współdziałania układów enzymatycznych, zlokalizowanych w skomplikowanych strukturach, jest przykładem zależności procesu biochemicznego od czynnika wody. Poniewąz odwodnienie tkanek liściowych nie powoduje obniżenia natężenia ich oddychania, więc fotosynteza "pozorna" a zatem i produkcja biomasy roślinnej ulega przy niedoborze wody silnemu ograniczeniu.

Dwutlenek węgla- podczas procesu fotosyntezy zostaje pochłonięty przez rośliny zielone, oraz procesy oddechania i rozkładu substancji organicznej, w wyniku których CO₂ zostaje wydzielony z organicznych związków węgla. Ponieważ rozkład substancji organicznej na lądzie jest przede wszystkim wynikiem działalności drobnoustrojów glebowych, powietrze glebowe zawiera go znacznie więcej aniżeli atmosfera. Dwutlenek węgla pochodzący z działalności drobnoustrojów dyfunduje do warstwy powietrza nadglebowego i uzupełnia jego braki powstałe przez fotosyntezę. Pod koniec dnia stężenie CO₂ w warstwie atmosfery nadglebowej, na skutek przewagi procesów fotosyntezy nad procesami oddychania roślin oraz procesami mikrobiologicznymi w glebie, jest znacznie mniejsze aniżeli rano. Noc jest bowiem okresem tylko produkcji CO_2. Zwiększając ilość CO₂ można podnieść w znacznym stopniu intensywność fotosyntezy przy nie zmienionych odpowiednio wysokich wartościach innych czynników zew.

Temparatura- minimum temp.dla fotosyntezy jest różne dla poszczególnych gatunków roślin. W miarę wzrostu temp. od jej wartości min. do wartości optimum wzrasta intensywność fotosyntezy na ogół zgodnie z prawem van't Hoffa, które mowi że podniesienie temp. o 10⁰ mniej więcej podwaja szybkość reakcji. Największe natężenie fotosyntezy w warunkach naturalnych przypada u większości roślin na temp. w granicach między między 20 a 30 ⁰ wzrost temp powoduje gwałtowny spadek intensywności fotosyntezy, a wtemp. 30-40⁰C następuje jej całkowite zahamowanie. Ponieważ w aparacie asymilacyjnym inaktywacja enzymatycznych reakcji fotosyntezy następuje przy stosunkowo niskich temperaturach.

Inne: Składniki mineralne- N, P, K, Fe, Mn, Mg, Cu, Cl.

Tlen:badania wykazały na hamowanie natężenia fotosyntezy przez wyższe stężenia tlenu, jednak dotyczy to fotosyntezy pozornej i polegał w istocie na wzmożeniu oddychania.

34). Typy procesów oddechowych

Oddychanie jest katabolicznym procesem polegającym na utlenieniu związków organicznych, z wydzieleniem i częściowym zawartym w nich energii. Przebiega etapami na świetle i w ciemności, we wszystkich żywych komórkach. Substratami oddechowymi są związki powstające w procesie fotosyntezy, bądź przetworzone w późniejszych procesach metabolicznych (węglowodany, tłuszcze bądź białka)

Można wyróżnić 2 typy oddychania: tlenowe i beztlenowe.

1 - Oddychanie tlenowe przebiega w warunkach dużego dostępu tlenu i dostarcza komórkom znacznych ilości energii chemicznej (ATP). Energia ta jest następnie wykorzystywana do takich czynności życiowych rośliny jak: synteza związków organicznych, pobieranie związków i soli mineralnych oraz ich transport, przewodzenie substancji organicznych, wzrost, ruchy itp.

2 - W przypadku braku lub ograniczonego dostępu tlenu do komórek, żywe organizmy mają zdolność do przeprowadzania oddychania beztlenowego. Proces ten dzieli się na fermentacje właściwą oraz na fermentację oksydacyjną. Fermentacja właściwa przebiega bez udziału tlenu i doprowadza do powstania prostych związków organicznych, CO2 i małych ilości energii (proces rozkładu glukozy do etanolu przez drożdże). Dzięki energii uzyskanej w tych przemianach, okresowo zalewane wodą rośliny, mogą podtrzymywać swe procesy życiowe.

Fermentacja oksydacyjna zachodzi przy ograniczonym dostępie tlenu, a jej wynikiem jest częściowe utlenienie substratu na prostsze związki organiczne i wodę. Z energetycznego punktu widzenia proces ten jest bardziej wydajny niż fermentacja właściwa.

35) Współczynnik oddychania RQ

Wspłóczynnikiem oddychania nazywamy stosunek wydzielonego dwutlenku węgla do pobranego tlenu. Jeżeli materiałem spalanym w drodze tlenowej jest cukier, to z róznania spalania C₆H₁₂O₆ + 6O₂ = 6CO₂ + 6HO₂ wynika że współczynnik, lub inaczej iloraz oddechowy 6CO₂:6O₂ = 1. RQ<1 C₅₇H₁₄O₆ + 8CO₂ = 57 CO₂ + 52 H₂O w przypadku spalani tłuszczu lub kwasów tłuszczowych ; RQ >1 C₄H₆O₅ + 3O₂ = 4 CO₂ + 3H₂O

36). Czynniki wpływające na intensywność oddychania tlenowego

Oddychanie przebiega w różnym natężeniu w zależności od wartości czynników środowiska zewnętrznego. Takim podstawowym czynnikiem procesu oddychania jest temperatura, przy czym wpływ jej na oddychanie jest zgodny z prawem Van't Hoffa, tzn. że wzrost temp. o 10⁰C podnosi intensywność oddychania mniej więcej dwukrotnie. Reguła ta obowiązuje tylko w określonym przedziale temp. od minimum optimum. Optimum temperatury dla procesu oddychania dochodzi do 40⁰C. Wartości minimalne temperatury dla oddychania schodzą do takich, przy których następuje śmierć rośliny. Wartości te są różne dla różnych roślin. Maksymalne wartości temperatury dla oddychania roślin sięgają 50⁰C lub nieco powyżej. Ważnym czynnikiem ściśle związanym z oddychaniem, jest stopień uwodnienia plazmy. Zmniejszenie ilości wody towarzyszy szybkie obniżenie intensywności oddychania. Wpływ na oddychanie ma również stężenie tlenu w atmosferze. Hamujący wpływ niedostatku tlenu na oddychanie bezchlorofilowych organów ujawnia się wyraźnie dopiero przy obniżeniu stężenia tego gazu w atmosferze poniżej 10% a czasem poniżej 2% (normalna zawartość tlenu w atmosferze - ok. 21%).

Z wpływem stężenia tleny łączy się znaczenie czynnika światła. Widzialne światło o krótkiej fali silnie wzmaga natężenie oddychania. Ważny wpływ na oddychanie ma również dwutlenek węgla. Przy jego nadmiernym stężeniu działa on hamująco na proces oddychania, ale podkreślić należy, że tylko przy bardzo dużych stężeniach tego gazu. Umiarkowany wzrost stężenia CO₂ powoduje wzmożenie oddychania.

37) Proces oddychania beztlenowego.

Proces oddychania beztlenowego określamy jako fermentację alkoholową (C₆H₁₂O₆= 2CH₃CH₂OH + CO₂ + 22 kcal.

Organizm roślinny również w warunakch beztlenowych zdolny jest do rozkładania cukrów z wydzieleniem pewnej ilości energii. Przy oddychaniu beztlenowym organizm uwalnia nieznaczny tylko ułamek z zapasu energi tkwiącej w materiale oddechowym (ok 30 razy mniej niz przy oddychniu tlenowym) tak wiec dopływ energii nie jest wystarczający aby zapewnić roślinom wyższym odpowiedni przebieg procesów życiowych, ponadto alkohol działa szkodliwie.Oddychanie beztlenowe ma miejsce w czasie kiełkowania roślin; u rślin bagiennych; u traw podczas zalewów, występuje u drożdży. Rodzjem oddychania beztlenowego są również inne fermentacje: mlekowa, masłowa ich celem jest dostarczenie organizmowi energii z rozkładu cukrów badz niecukrowych związków węgla organicznego. Fermentację mlekową przeprowadzają liczne bakterie o charakterze względnych beztlenowców, ma ona zastosowanie w mleczarnictwie i biologicznym konserwowaniu produktów spożywczych. Fermentacja masłowa przeprowadzana przez typowe bakterie beztlenowe. Szczególnym typem fermentacji jest denitryfikacja (przeprowadza wiele bakterii) następuje redukcja w warunkach beztlenowych azotanów przez azotyny do wolnego azotu , w niektórych przypadkach proces ten może się zatrzymać na azotynach, w innych zaś prowadzi aż do powstania amoniaku.

38). Etapy oddychania tlenowego/ glikoza, Cykl Krebsa, łańcuch oddechowy/ - chemizm

Oddychanie tlenowe przebiega w warunkach dużego dostępu tlenu i dostarcza komórkom znacznych ilości energii chemicznej (ATP).

Wyróżniamy następujące etapy oddychania tlenowego:

1 - Glikoliza - jest beztlenowym etapem obróbki glukozy zachodzącym w cytoplazmie i pozwalającym na uzyskanie energii użytecznej biologicznie. Glikoliza polega na etapowym rozłożeniu sześciowęglowej glukozy do trójwęglowych cząsteczek pirotgronianu. Egzoergiczne reakcje tego ciągu metabolicznego pozwala na wytworzenie niewielkiej ilości ATP

2 - Cykl Krebsa - Cykl kwasu cytrynowego, cykl kwasów trikarboksylowych, II etap oddychania (po glikolizie). Jeden z głównych cykli metabolicznych, ściśle związany z łańcuchem oddechowym, dzięki czemu stanowi podstawowe źródło ATP w organizmie. Jest końcowym miejscem utleniania cukrów, białek, tłuszczów. Szereg związków powstaje z metabolitów cyklu Krebsa, a także wiele innych przemian metabolicznych połączonych jest z tym cyklem, np. b-oksydacja. U Procaryota enzymy cyklu kwasu cytrynowego zlokalizowane są w cytoplazmie, a u Eucaryota w matriks mitochondrialnej. Podczas jednego obrotu cyklu zachodzi pięć reakcji dehydrogenacji, w których wodór przenoszony jest na NAD+ lub FAD+. Zredukowane koenzymy są dalej utleniane w łańcuchu oddechowym. Początkową reakcją jest kondensacja acetylo-CoA ze szczawiooctanem, katalizowana przez syntetazę cytrynianową, gdzie wykorzystywana jest jedna cząsteczka wody i powstaje kwas cytrynowy i CoA. Kwas cytrynowy jest przekształcany w szczawiooctan w szeregu reakcji katalizowanych przez kolejne enzymy. Dwa razy zachodzi dekarboksylacja, przy czym atomy węgla opuszczające cykl (jako CO2) nie pochodzą z grupy acetylowej dołączanej przez CoA. W wyniku rekcji powstają 3 NADH+ + H+ i 1 FADH2 oraz 1 cząsteczka GTP.

3 - Łańcuch oddechowy - Łańcuch przenośników elektronów zlokalizowanych w obrębie wewnętrznej błony mitochondrialnej, zbudowany z szeregu białek stanowiących kolejne przenośniki elektronów. Element umożliwiający przeprowadzenie fosforylacji oksydacyjnej. Układ przenośników elektronów w mitochondrium składa się z : FMN i FAD, ubichinonu, NAD i NADP. W oddychaniu komórkowym uczestniczą NAD - dwunukleotyd nikotynamido-adeninowy, NADP - fosforan dwunukleotydu nikotynamido-adeninowego i FAD - dwunukleotyd flawino-adeninowy. Dwoma pierwotnymi akceptorami są NAD i NADP. Grupą czynną obu nukleotydów jest niacyna (witamina PP). Pierścień niacyny przyjmuje od cząsteczki podlegającej odwodorowaniu dwa jony wodoru oraz dwa elektrony i uwalniając jeden proton staje się formą zredukowaną - NADH. Trzecim pierwotnym akceptorem wodoru jest FAD. W niektórych reakcjach zamiast FAD może działać mononukleotyd flawinowy (FMN, ryboflawino-5'-fosforan). NAD po dodaniu kolejnej grupy fosforanowej -[P] powstaje NADP. Redukcja NAD do NADH. Para elektronów, przepływając przez układ przenośników, powoduje "przerzucenie" przez błonę 3 par protonów. Powrót tych ostatnich spowoduje powstanie 2 (z FADH2) lub 3 (z NADH2) cząstek ATP. Kompartment zewnętrzny - element mitochondrium zawarty między błoną zewnętrzną i wewnętrzną. Przez przeniesienie wodoru z NADH2 na FMN powstaje FMNH₂ i uwalnia się NAD. Na FMNH₂ dochodzi do rozdzielenia ładunków : 2 H⁺ zostają przerzucone przez błonę do k.z., 2 e- przekazane są na ubichinon, w tym momencie staje się hydrofilny i "wynurza" się na powierzchnię błony (dąży do matriks). Pobiera wówczas protony wodorowe ze środowiska - przechodzi poprzez semichinon do hydrochinonu. Przechodzi do wewnątrz błony, gdzie następuje przerzucenie 2 H⁺ do k.z. i po jednym e- trafia na kolejne przenośniki : cytochrom b --> cytochrom c₁ --> cytochrom c - położony w zewnętrznej części błony, co prowadzi do przeniesienia H+ z matriks do k.z. -->cytochrom a -->cytochrom a₃ (powrót do matriks). W k.z. gromadzi się ładunek dodatni - różnica potencjałów elektrycznych sięga 140 mV, a różnica pH 1,5. Protony dążą do powrotu do matriksu w celu osiągnięcia równowagi - jedyna droga przepływu wiedzie przez ATP-azę (w oksysomach). Przepływ pary protonów powoduje syntezę 1 ATP (z ADP i fosforanu).

Inny opis etapów oddychania tlenowego:

Początkowe etapy oddychania opartego na utlenianiu glukozy, zwane glikolizą, zachodzą w cytoplazmie podstawowej i nie wymagają obecności tlenu. Proces ten przebiega jednakowo w warunkach beztlenowych i tlenowych. Odmienny jest jedynie los końcowego produktu glikolizy - pirogronianu (anion kwasu pirogronowego) i możliwość utlenienia zredukowanego akceptora wodoru - NADH+H+ (dwunukleotyd nikotynamido-adeninowy). Glukoza, jak każdy związek chemiczny wchodzący w łańcuch przemian metabolicznych, zostaje wstępnie aktywowana (ufosforylowana) przez ATP do glukozo-6-fosforanu i następnie enzymatycznie przekształcona we fruktozo-6-fosforan. Heksoza ta zostaje jeszcze raz ufosforylowana, dzięki przeniesieniu grupy fosforanowej z ATP, do fruktozo-1,6-bisfosforanu, a następnie enzymatycznie rozcięta na dwie cząsteczki triozofosforanu (fosfodihydroksyacetonu i aldehydu 3-fosfoglicerynowego). Grupa aldehydowa aldehydu 3-fosfoglicerynowego ulega odwodorowaniu przez NAD. Reakcja ta, będąca najważniejszym etapem glikolizy, jest silnie egzoergiczna i sprzężona z przyłączeniem nieorganicznego fosforanu (Pi).

Związana wysokoenergetycznie grupa fosforanowa zostaje następnie enzymatycznie przeniesiona na ADP, przy czym powstaje 3-fosfoglicerynian i ATP. Ten złożony etap glikolizy, w którym powstaje ATP, nosi nazwę fosforylacji substratowej. Zarazem dochodzi tu do realizacji sensu oddychania w ramach glikolizy. W wyniku dalszego kilkuetapowego łańcucha reakcji, od 3-fosfoglicerynianu do pirogronianu zostaje odszczepiona grupa fosforanowa i przeniesiona na ADP; jest to ta sama grupa fosforanowa, która odłączona od ATP, na wstępie glikolizy, uczestniczyła w fosforylacji heksozy. Na tym etapie reakcji odzyskuje się zużyty pierwotnie ATP. W procesie utleniania (odwodorowania) cukru (triozofosforanu) powstaje zredukowana forma koenzymu (NADH+H+). W komórce procesy utleniania i redukcji powinny być zrównoważone. Zatem powstający w glikolizie NADH+H+ musi zostać utleniony, aby komórka mogła kontynuować proces przysparzający jej energii. W zależności od warunków (beztlenowych lub tlenowych) utlenianie NADH+H+ przebiega w różnoraki sposób. W warunkach dostępu tlenu istnieje możliwość pełnego utlenienia substratu organicznego do CO2 i H2O. W oddychaniu tlenowym przeniesienie oderwanych od substratu wodorów na akceptor wodoru (najczęściej jest nim NAD) i powstanie postaci zredukowanej koenzymu (NADH+H+) jest związane z istnieniem łańcucha przenośników wodoru, a następnie samych elektronów, zwanego łańcuchem oddechowym, na końcu którego znajduje się akceptor elektronów spoza komórki - tlen (w ten sposób w komórce nie gromadzi się NADH+H+). Stopniowemu transportowi wodoru, a następnie samych elektronów wzdłuż łańcucha przenośników towarzyszy sukcesywne wydzielanie energii i gromadzenie jej w ATP. Powstały w wyniku glikolizy pirogronian wędruje do mitochondriów, gdzie ulega oksydacyjnej dekarboksylacji do związku dwuwęglowego - aktywnego octanu, zwanego acetylokoenzymem A (acetylo-CoA). Aktywny octan (który jest przenośnikiem kwasu octowego) jest kluczowym związkiem w oddychaniu tlenowym (powstaje także w procesie β-oksydacji kwasów tluszczowych oraz utleniania aminokwasów, po uprzedniej dezaminacji). W matriks mitochondrialnym acetylo-CoA zostaje włączony w cykl przemian kwasów karboksylowych, zwany cyklem kwasów trikarboksylowych, cyklem cytrynianowym lub cyklem Krebsa, i tam utleniony z wydzieleniem dwóch cząsteczek CO2. Akceptorem acetylo-CoA w cyklu Krebsa jest 4-węglowy szczawiooctan. W wyniku reakcji kondensacji powstaje 6-węglowy cytrynian. Następnie, poprzez szereg produktów pośrednich, zostaje odtworzony związek 4-węglowy, który przyłącza kolejną cząsteczkę acetylo-CoA. Na czterech etapach cyklu odbywa się proces utleniania poprzez odwodorowanie z wydzieleniem trzech cząsteczek NADH+H+ i jednej FADH2 (postać zredukowana dwunukleotydu flawino-adeninowego). Zredukowane przenośniki (NADH+H+ i FADH2) przenoszą wodór na błonę grzebieni mitochondrialnych, gdzie zlokalizowany jest łańcuch oddechowy - zespół związków umożliwiających przeniesienie wodoru na tlen atmosferyczny, z uwolnieniem i zmagazynowaniem w ATP energii. Stanowi on ciąg oksydoreduktaz ułożonych w następującym szeregu: NAD, FAD, ubichinon, cytochrom b, cytochrom c, oksydaza cytochromowa. W czasie przenoszenia dochodzi jednak do straty energii w ilości 1 cząsteczki ATP na 1 cząsteczkę NADH+H+. Kolejne enzymy (ściślej: koenzymy) w łańcuchu oddechowym mają coraz wyższy potencjał oksydo-redukcyjny, co oznacza, że charakteryzują się coraz łatwiejszym przyjmowaniem wodorów lub samych elektronów. Dzięki temu wzdłuż łańcucha płynie początkowo strumień atomów wodoru, a potem elektronów, odłączonych w czasie utleniania wodoru przez ubichinon według równania: 2H0 —› 2H+ + 2e-

Elektrony pochodzące z utlenionego wodoru są dalej transportowane na tlen przez cytochromy. Tlen atmosferyczny dostarczony do komórki w ramach wymiany gazowej, przyjmując elektrony, ulega redukcji, co można zapisać następująco:

˝O2 + 2e- —› O2-

Na najniższym szczeblu tej kaskady energetycznej jony tlenu (O2-) łączą się z protonami (2H+) pochodzącymi z utleniania wodoru, dając wodę (H2O), zwaną wodą metaboliczną. Zapis reakcji jonowej jest następujący:

2H+ + O2- —› H2O (woda metaboliczna)

Każde utlenienie związku organicznego zachodzące: podczas glikolizy, przy utlenianiu pirogronianu i na różnych etapach cyklu Krebsa, uruchamia niezależny transport wodoru, a następnie elektronów, na tlen w łańcuchu oddechowym. Wieloetapowa wędrówka wodoru i elektronów wzdłuż łańcucha oddechowego umożliwia stopniowe uwalnianie energii. Jest ona częściowo wiązana, jako energia chemiczna, w ATP w procesie fosforylacji oksydacyjnej, a częściowo - rozprasza się w postaci energii cieplnej.

Bilans oddychania tlenowego. W efekcie tych wszystkich przemian: glikolizy, cyklu cytrynianowego i łańcucha oddechowego, komórka zyskuje 36 cząsteczek ATP z utlenienia 1 cząstki glukozy. Jest to około 40% energii zawartej w cząsteczce glukozy (ok. 60% rozprasza się jako energia cieplna):

C6H12O6 + 36 ADP + 36 Pi + 6O2 —›enzymy—› 6CO2 + 6H2O + 36 AT

39) Różnice i uzasadnienie zysku energetycznego w różnych typach procesu oddychania.

Istotna różnica między oddychaniem tlenowym a beztlenowym polega na tym, zę przy oddychaniu beztlenowym organizm uwalnia nieznaczny tylko ułamek z zapasu energi tkwiącej w materiale oddechowym. Przez całkowite spalanie tlenowe z jednej gramocząsteczki cukru pojedyńczego (180g) wyzawala się 647 kcal, podczas gdy na drodze oddychania beztlenowego z tej samej ilości materiału organizm uwalnia tylko 22 kcal energii, więc ok 30 razy mniej. Porównanie energetyczne obu rodzajów utleniana wskazuje, że dla uzyskania wolnej energii musi organizm zużywać fermentacji o wiele więcej substratu niż przy oddychaniu tlenowym. Jednsk rozproszenie energii, a więc straty energetyczne są podobne przy fermentacji jak przy oddychaniu tlenowym. Warto zaznaczyć, że gdybyśmy liczyli wg. ciepła spalania, to magazynowanie energii przy fermentacji okazałoby się znacznie lepsze niż przy oddychaniu tlenowym.

40). Siła i energia oddychania

Przy utlenianiu jednego mola glukozy wyzwala się 674 kcal.(magazynowane 304kcal). Obliczono, że przy oddychaniu tlenowym (przez cykl kwasów trójkarboksylowych) przy utlenianiu jednej cząsteczki glukozy powstaje 40 wysokoenergetycznych wiązań fosforanowych magazynowanych w ATP. Energia ta moze być następnie zużyta do różnych procesów fizjologicznych, w szczególności zaś do syntez biochemicznych. Przy oddychaniu beztlenowym oczywiście tylko drobna część energi chemicznej utlenionych związków zostaje uwolniona, np podczas fermentacji alkoholowej zaledwie 22 kcal.(magazynowane 16 kcal) na gramocząsteczkę cukru. Przy fermentacjach magazynowanie energi odbywać się może jedynie na drodze fosforylacji substratowej. Porównanie energetyczne obu rodzajów utleniania wskazuje, że dla uzyskania wolnej energii musi organizm zużywać przy fermentacji o wiele więcej substratu niż przy oddychaniu tlenowym. Jednak jej straty (rozproszenie energetyczne) są popodobne w obu procesach.

41) Biochemiczne metody oceny żywotności nasion.

Żywotność: zdolnoiść nasion do życia i wytwarzenia normalnych kiełków. Żywotnośc nasion można ocenić określając zdolność nasion do kiełkowania, a w przypadku nasion przechodzących spoczynek- przy pomocy testów biochemicznych.

*Barwienie żywych tkanek nasion tetrazoliną- moczone przez 15h w wodzie dest. o temp.25⁰C ziarniaki przecinami w zdłuż (w celu odsłonięcia zarodka) i umieszczamy na bibule nasyconej 1% roztworem tetrazoliny (chlorowodorek 2,3,5-trifenylotetrazolinowy) pH 7,0, umieszczamy na dwie h w ciemności w temp. 25⁰C- po tym czasie ziarniaki zmieniają zabarwienie, do żywych nasiona zaliczamy te których zarodniki zmieniły zabarwienie na czerwono.*Barwienie martwych tkanek nasion fuksyną- ziarniaki moczone 10 h w wodzie dest. o temp. 25⁰C przecinamy wzdłuż i umieszczamy na 15 min w 0,2% roztworze fuksyny kwaśnej. Martwe tkani zabarwione na czerwono.*metoda indygokarminowa martwe tkanki nasienia zabarwiają się na niebiesko.* metoda rodaminowa- z zastosowaniem 0,1% roztworu rodaminy S, po zastosowaniu tego zaiązku liścienie nasion żywotnych mają w świetle ultrafioletowym barwę ciemnowiśniową, a korzonek jest białoniebieski.

42). Typy kiełkowania nasion /przykłady/

Kiełkowanie - pierwszy okres w wegetatywnym stadium rośliny które ma miejsce po wcześniejszym stadium - embriogenezie (powstanie i rozwój zarodka). Później jest okres młodociany (rozwój łodygi, liści, korzenia)

wyróżniamy 3 typy kiełkowania:

1 - kiełkowanie nadziemne (epigeiczne) - u niektórych gatunków w czasie kiełkowani liścienie wydostają się nad powierzchnię gleby i dopiero wówczas w stożku wzrostu rozpoczynają się podziały komórkowe. Taki typ kiełkowania występuje u wielu roślin np.chwasty, fasola, dynia, słonecznik, ogórek.

2 - Kiełkowanie podziemne (hypoeiczne) - liścienie pozostają w glebie i aktywność stożka wzrostu rozpoczyna się pod powierzchnią gleby. np. groch, kukurydza

3 - Kiełkowaie pośrednie - liścienie zielenieją, wydostają się nad powierzchnie ale nie prowadzą procesu fotosyntezy. np. fsola

43) Fizjologia procesu kiełkowania.

Kiełkowanie- to trwały przyrost objętości organizmu przy braku przyrostu a nawet zmniejszaniu się suchej masy. Zarodek w kiełkującym nasieniu rośnie, zwiększa więc swoją objętość, jednak jego sucha masa rozpatrywana rawem z materiałem zapasowym, maleje na skutek intensywnych procesów oddychania oraz braku procesów syntezy związków organicznych ze składników pobieranych z wewnątrz.Faza rozwoj wegetatywnego obejmuje okres od kiełkowania do pojawienia się organów generatywnych. Wzrost roślin odbywa się drogą zwiększenia liczby komórek, ich rozmiarów i masy. Każda żywa komórka w swym cyklu rozwojowym przechodzi prze trzy fazy wzrostu: faza wzrostu embrionalnego- obejmuje komórki zachowujące zdolność do podziału, o o regularnych kształtach, małych rozmiarach i pozbawionych wakuol; faza wzrostu wydłużonego- komórki, które utraciły zdolność do podziałów, kilkakrotnie zwiękaszją swoje rozmiary, głównie na skutek intensywnego pobierania wody i przyrostu powierzchni ścian; w cytoplażmie, między innymi na skutek koancerwacji koloidów pojawiają się liczne, drobne wakuole, które z czasem łączą się w kilka większych; pod konie tej fazy komórka ma tylko jedną dużą wodniczkę; faza różnicowania- komórki zasadniczo nie zwiększają swoich rozmiarów, natomiast zachodzi w nich przebudowa strukturalna związana z dostosowaniem się komórek do ich funkcji w roślinie. Komórki przechodzące wymienione fazy zlokalizowane są obok siebie w rosnących organach rośliny, w miejscach, które nazywamy strefami wzrostowymi. Kolejnym fazom wzrostu komórek odpowiadają więc kolejno występujące strefy wzrostu organów. Strefami tymi są:

1. Strefa merystematyczna - występuje w wierzchołkowych częściach korzeni i pędów, a na jej szczycie znajduje się jedna lub kilka komórek inicjalnych (u roślin wykazujących przyrost na długość funkcjonuje ponadto merystem boczny - kandium, rozmieszczony pomiędzy łykiem a drewnem).

2. Strefa wzrostu elongacyjnego - występuje pod wierzchołkiem wzrostu i w niej zachodzi zasadniczy liniowy przyrost organów.

3. Strefa różnicowania się komórek na tkanki - w tej strefie formują się i zaczynają funkcjonować tkanki stałe.

44). Względny i bezwzględny /głęboki/ spoczynek nasion

Zanim nasienie zacznie kiełkować musi przejść przez stadium spoczynku (wyjątki: ziarniaki zbóż mogą kiełkować w owocostanach rośliny macierzystej).

Wyróżniamy 2 rodzaje spoczynku nasion:

1 - Spoczynek względny - spowodowany brakiem odpowiednich czynników (zbyt mała ilość wody, temp., zawartość tlenu w środowisku nasion, światło). Jest to spoczynek wymuszony

2 - Spoczynek bezwzględny - (właściwy, głęboki) Jeśli warunki środowiskowe są korzystne, a nasiono nie kiełkuje to przyczyna spoczynku jest jego stan wewnętrzny

45). Metody przerywania spoczynku bezwzględnego.

Metody skracania spoczynku bezwzględnego opracowano przede wszystkim dla celów praktycznych w ogrodnictwie, aby uzyskać już w porze zimowej pełny rozwój roślin kwiatowych.

46 ). Wzrost embrionalny

faza wzrostu embrionalnego- obejmuje komórki zachowujące zdolność do podziału, o regularnych kształtach, małych rozmiarach i pozbawionych wakuol;

Strefa merystematyczna - występuje w wierzchołkowych częściach korzeni i pędów, a na jej szczycie znajduje się jedna lub kilka komórek inicjalnych (u roślin wykazujących przyrost na długość funkcjonuje ponadto merystem boczny - kandium, rozmieszczony pomiędzy łykiem a drewnem).

47). Wzrost elongacyjny.

faza wzrostu wydłużonego- komórki, które utraciły zdolność do podziałów, kilkakrotnie zwiękaszją swoje rozmiary, głównie na skutek intensywnego pobierania wody i przyrostu powierzchni ścian; w cytoplażmie, między innymi na skutek koancerwacji koloidów pojawiają się liczne, drobne wakuole, które z czasem łączą się w kilka większych; pod konie tej fazy komórka ma tylko jedną dużą wodniczkę;

Strefa wzrostu elongacyjnego - występuje pod wierzchołkiem wzrostu i w niej zachodzi zasadniczy liniowy przyrost organów.

48). Wzrost pierwotny korzenia, pędu, liści / rozmieszczenie i funkcje stref merystematycznych

Budowa pierwotna korzenia.
Na szczycie każdego korzenia znajduje się merystem, który powoduje nieograniczony wzrost tego organu na długość oraz wytwarza tkanki składające się na jego budowę pierwotna. W młodym, rozwijającym się korzeniu możemy wyróżnić 4 strefy: czapeczkę, pramerystem, strefę wzrostu na długość i strefę różnicowania.

Czapeczka ( kalyptra) - znajduje się na szczycie korzenia i tworzy jakby kołpak osłaniający delikatna tkankę merystemu wierzchołkowego. Zbudowana jest z tkanek miękiszowych często zawierających duże ziarna skrobi. Komórki zewnętrzne ulęgają wciąż niszczeniu i ścieraniu w miarę jak rosnący korzeń przeciska się miedzy cząsteczkami gleby. Na ich miejsce ciągle są produkowane nowe komórki miękiszowe.

Pramerystem - składa się z mniej więcej jednakowych komórek o charakterze embrionalnym, z których jedna lub więcej są komórkami inicjalnymi. W pramerystemie odbywają się intensywne podziały komórkowe. Wyjątek stanowi tylko bezpośredni rejon komórek inicjalnych, w którym podziały nie są zbyt częste i który nazwany został, dlatego \ centrum spoczynkowym\ pramerystemu.

Strefa wzrostu na długość - Jest to strefa merystematyczna, w której odbywają się intensywne podziały komórkowe, równocześnie zaś, w miarę oddalania się od pramerystemu, komórki rosną zwiększając swe objętości.

Strefa różnicowania ( włośnikowa) - strefa wzrostu na długość stopniowo przechodzi w strefę różnicowania, w której korzeń zbudowany jest już z tkanek stałych. Charakterystyczny układ tych tkanek, powstających w wyniku działalności merystemu wierzchołkowego, nazywamy budowa pierwotna korzenia.

Praskórka różnicuje się tu w skórkę korzenia ( epiderma=epiblema=ryzoderma). Liczne komórki skorki korzeniowej wytwarzają tu włośniki, stad strefa ta nosi również nazwę włośnikowej. Młoda skorka korzenia, a zwłaszcza jej komórki wlosnikowe, stanowią, tkankę chłonną ( absorpcyjna) rośliny, przez którą odbywa się wnikaniem wody i soli mineralnych z roztworu glebowego.

Pod skorka występuje dość gruby cylinder tkanki miękiszowej, tworzący korę pierwotna. Komórki kory pierwotnej są żywe i cienkościenne, a miedzy nimi występuje dość znaczne przestrzenie międzykomórkowe. Najbardziej wewnętrzna warstwa komórek kory pierwotnej tworzy endoderme, inaczej śródskórnie. W endodermie komórki ściśle do siebie przylegają i maja charakterystyczna budowę ścian. Właśnie tu występują pasemka Casparyego, biegnące dookoła komórki.

Pasemka Casparyego utworzone są z materiału innego niż reszta ścian, stwierdzono na nich obecność ligniny a często także suberyny.

Na endodermie kończy się kora pierwotna. Wszystkie tkanki znajdujące się wewnątrz cylindra tworzonego przez endoderme stanowią walec osiowy, czyli Stelę. Najbardziej zewnętrzna tkanka walca osiowego jest cylinder okolnicy, zwanej inaczej perycyklem.

Okolnica składa się z jednej lub kilku warstw komórek miękiszowych, czasami występują komórki sklerenchymatyczne. Wewnątrz cylindra okolnicy występuje wiązka przewodząca w postaci naprzemianległych pas, drewna i łyka ułożonych promieniście.

Naprzemianległy, promienisty układ pasm drewna i łyka, dośrodkowy kierunek różnicowania się drewna oraz dobrze wykształcona okolnica i endoderma stanowią charakterystyczne cechy budowy pierwotnej korzenia.

49). Rozwój roślin. <stadia rozwojowe>

wzrost wegetatywny <faza wzrostu embrionalnego, wzrost wydłużeniowego, różnicowania), rozwój generatywny <wytwarzanie kwiatów>

50). Regulatory wzrostu / auksyny, gibereliny, cytokininy, kw. Abscysynowy i inne inhibitory/. Wpływ na wzrost i rozwój roślin. Zastosowanie egzogennych regulatorów wzrostu.

Regulatory wzrostu są to związki organiczne które w minimalnych ilościach stymulują, hamują lub w inny sposób wpływają na wzrost i rozwój roślin.

Ważne regulatory wzrostu i rozwoju roślin:

a - auksyny

b - gibereliny

c - cytokininy

d - inhibitory wzrostu

e - retardanty

f - etylen

g - związki fenolowe

h - fuzikokcyna

i - poliamidy (PA)

j - brasinosteroidy (BA)

k - triakontanal (TRIA)

Auksyny - hormony wzrostowe roślin (fitohormony) wytwarzane w stożkach wzrostu pędów i korzeni, a także w młodych liściach; przemieszczają się w organizmie rośliny w sposób polarny (przewaga aktywnego transportu od wierzchołka wzrostu ku podstawie organu nad dyfuzją auksynów w kierunku przeciwnym), co stanowi podstawę polaryzacji wzrostu rośliny; auksyny wpływają m.in. na szybkość wydłużania się komórek roślinnych, wyginanie łodyg i korzeni (tropizmy), otwieranie się pąków liściowych i kwiatowych, stymulują powstawanie korzeni bocznych; ustalono ich działanie na niektóre procesy metaboliczne, np. biorą udział w regulacji syntezy białek, RNA, wpływają na aktywność enzymów; najważniejsze auksyny: kwas 3-indolilooctowy (IAA) i jego pochodne: aldehyd i estry, a także indoliloacetonitryl (IAN) i kwas 3-indolilopirogronowy (IPA); wiele syntet. związków, gł. pochodnych indolu, fenolu, naftalenu, obejmuje się również nazwą auksyny; związki te są stosowane jako środki chwastobójcze, do przyśpieszenia ukorzenienia się sadzonek, regulacji kwitnienia, owocowania itp.

Gibereliny - podobnie jak auksyny to związki wielofunkcyjne, fitohormony; syntezowane są gł. w tkankach merystematycznych (w młodych, szybko rosnących organach); regulują m.in. kiełkowanie, spoczynek, zakwitanie, wydłużanie międzywęźli pędu - zwiększają wzrost łodygi (gł. u odmian karłowych); syntet. g. są stosowane w uprawie roślin.

Cytokininy - pochodne puryn, występują również w postaci glikozydów i estrów fosforowych glikozydów, a także jako element struktury przenoszącego kwasu rybonukleinowego; naturalne i syntet. regulatory wzrostu roślin, fitohormony; pobudzają wiele procesów fizjol., np. cytokinezę, kiełkowanie, organogenezę, kwitnienie; regulują różnicowanie komórek, transport, uruchamianie i gromadzenie metabolitów, a także aktywność niektórych enzymów, syntezę kwasów nukleinowych i białek; cytokininy są produkowane w komórkach merystematycznych, gł. w korzeniach, występują we wszystkich tkankach roślin, a w szczególnie dużych ilościach w bielmie nasion i w tkankach zmienionych chorobowo (tumory roślinne).

Kwas abscysynowy - związek terpenoidowy, hormon roślinny działający niekiedy antagonistycznie do auksyn, kwasu giberelinowego i cytokinin; hamuje kiełkowanie nasion, rozwój pączków i wydłużanie się komórek wierzchołków wzrostu pędu, przyspiesza opadanie owoców i liści; podczas suszy abscysynowy kwas, syntetyzowany w chloroplastach więdnących liści, bierze udział w regulacji rozwarcia aparatów szparkowych.

Retardanty - chem. regulatory wzrostu roślin, opóźniające proces ich wzrostu m.in. przez zmniejszenie szybkości wydłużania się organów osiowych (np. zbóż) lub redukcję łodygi; stosowane w rolnictwie (np. w celu zapobiegania wyleganiu zbóż), sadownictwie (skracanie pędów bez ich przycinania), w warzywnictwie i kwiaciarstwie (otrzymywanie kwiatów dowolnej długości); najczęściej jest stosowany chlormekwat (handl. nazwa Antywylegacz); retardanty są dla ludzi mało toksyczne lub nietoksyczne.

51) Ruchy roślin - podział i charakterystyka.

ęłęóTROPIZMY [gr.], rodzaje ruchów wzrostowych roślin wielokomórkowych oraz reakcje niektórych zwierząt (np. stułbi, dżdżownicy, polipów jamochłonów); zachodzą w wyniku kierunkowo działającego bodźca środowiskowego i polegają na zmianie szybkości wzrostu komórek zlokalizowanych na przeciwnych stronach stymulowanego organu (np. korzenia, pędu, ogonka liściowego, koleoptyla), co prowadzi do jego wygięcia w kierunku bodźca (tropizm dodatni) lub w stronę przeciwną (tropizm ujemny), lub też pod pewnym do niego kątem (plagiotropizm, gr. plagios `ukośny'); różna szybkość wzrostu komórek po obu stronach stymulowanego organu jest wynikiem zróżnicowanego stężenia auksyny i prawdopodobnie inhibitora wzrostu (kwasu abscysynowego lub ksantoksyny) w tych komórkach; zmiany ilości auksyny są spowodowane zmienioną pod wpływem bodźca szybkością dopływu (transportu) tego hormonu z miejsca jego syntezy. Sekwencja reakcji prowadzących do wygięcia tropicznego jest następująca: percepcja bodźca (receptor zależy od rodzaju bodźca), przekształcenie informacji na „język” komórki (mechanizmy nie całkowicie poznane), przekazanie informacji (zmiana szybkości transportu auksyny), odpowiedź komórki (zmiana szybkości wzrostu). W zależności od rodzaju bodźca rozróżnia się: fototropizm (także u zwierząt), geotropizm (grawitropizm), chemotropizm, elektrotropizm (galwanotropizm), hydrotropizm (higrotropizm), tigmotropizm (haptotropizm), termotropizm, traumatotropizm. Tropizmy są przejawem wrażliwości roślin na czynniki środowiska i pełnią ważną rolę biol., pozwalają roślinie lub jej organom przyjąć najkorzystniejszą (ze względu na pełnioną funkcję) pozycję w stosunku do otoczenia.
ęłęóGEOTROPIZM [gr.], grawitropizm, jeden z tropizmów, reakcja wzrostowa roślin na siłę ciężkości przejawiająca się utrzymywaniem ich w określonym położeniu w stosunku do ziemskiego pola grawitacji. Osie gł. większości roślin ustawiają się wzdłuż linii działania siły ciężkości (zachowanie ortogeotropiczne): korzeń główny rośnie zgodnie ze zwrotem wektora tej siły, pęd główny — najczęściej przeciwnie do jego zwrotu, korzenie i pędy boczne przyjmują zwykle pozycję pod kątem w stosunku do kierunku siły ciężkości (zachowanie plagiogeotropiczne); wiele korzeni i pędów (np. kłącza) wykazują diageotropizm — rosną w kierunku horyzontalnym; wygięcia geotropiczne są spowodowane zróżnicowaną szybkością wzrostu komórek zlokalizowanych po obu stronach stymulowanego organu, co jest spowodowane zmianami ilości docierającej do nich auksyny; możliwy też jest udział inhibitora wzrostu, kwasu abscysynowego. W korzeniu percepcja bodźca zachodzi w czapeczce korzeniowej, gdzie są zlokalizowane amyloplasty, zawierające skrobię statolitarną; przemieszczenie się tych plastydów w komórce pod wpływem siły ciężkości powoduje ucisk na błony siateczki śródplazmatycznej, co prowadzi, jak się obecnie wydaje, do wydzielania i przejściowego wzrostu stężenia jonów wapnia na terenie cytoplazmy i wpływa na szybkość transportu auksyny w komórce i tkance. Receptorem bodźca grawitacyjnego w pędach są prawdopodobnie również plastydy zawierające skrobię statolitarną (mechanizm percepcji bodźca jest jeszcze słabo poznany).
ęłęóFOTOTROPIZM [gr.], jeden z tropizmów, reakcja wzrostowa roślin na kierunkowe działanie światła: fototropizm dodatni — wzrost (koleoptyli, pędów i ogonków liściowych) w kierunku źródła światła, fototropizm ujemny (korzeni) — wzrost w kierunku przeciwnym; reakcja rośliny (stopień i kierunek wygięcia) zależą od dawki światła; czynne fototropicznie jest światło niebieskie (w zakresie 400-470 nm oraz ok. 300 nm), którego receptorami są karotenoidy i ryboflawina, zawarte w plastydach, zlokalizowanych w miejscu percepcji bodźca. Światło powoduje zróżnicowanie ilości auksyny (lub inhibitora wzrostu — ksantoksyny) transportowanej po stronie oświetlonej i zacienionej i w rezultacie dochodzi do zróżnicowanej szybkości wzrostu komórek zlokalizowanych w pewnej odległości od miejsca percepcji bodźca, w tzw. strefie szybkiego wzrostu organu; w regulacji szybkości transportu auksyny biorą udział jony wapnia. Kierunki wygięcia fototropicznego pędu i korzenia są przeciwne, gdyż wrażliwość pędu na hormon jest mniejsza niż korzenia: to samo stężenie auksyny stymuluje wzrost komórek pędu i hamuje wzrost komórek korzenia; u zwierząt reakcję typu fototropizmu dodatniego wykazuje stułbia, ujemnego — dżdżownica.

52). Wpływ światła na wzrost roślin

Zależność rozwoju roślin zwierząt od długości okresu ciemności i światła (nocy i dnia) w cyklu dobowym; okres indukcji świetlnej nosi nazwę fotoperiodyzmu.

U roślin: do przejścia ze stadium rozwoju wegetatywnego w stadium generatywne (wytwarzanie kwiatów) roślina potrzebuje określonej liczby godzin nocy w ciągu jednego lub kilku kolejnych cykli dobowych; rozróżnia się rośliny dnia krótkiego (długiej nocy), które kwitną gdy długość okresu ciemności lub sukcesywnych okresów ciemności przekroczy pewną kryt. dla gat. wartość (np. dla rzepienia noc nie może być krótsza niż 8,5 godz.), rośliny dnia długiego (krótkiej nocy), dla których noc nie może być dłuższa niż pewna kryt. jej wartość (np. u lulka czarnego nie może przekroczyć 13 godz.), rośliny o wymaganiach mieszanych (np. najpierw kilka cykli długiego dnia, a potem dnia krótkiego lub odwrotnie) oraz rośliny fotoperiodycznie obojętne. Rośliny klimatu umiarkowanego i zimnego (m.in. zboża, trawy, koniczyna, szpinak, rzodkiewka, hortensja) należą do roślin dnia długiego i kwitną w lecie, natomiast strefy międzyzwrotnikowej i podzwrotnikowej (tytoń, ryż, proso, kukurydza, szałwia, astry) — do roślin dnia krótkiego i kwitną u nas wczesną wiosną lub późnym latem i jesienią. Fotoperiodyzm ma również wpływ na tworzenie się bulw, rozłogów, opadanie liści, zapadanie drzew i krzewów w spoczynek zimowy i mrozoodporność roślin. Percepcja bodźca zachodzi w liściach, gdzie powstaje nie zidentyfikowana jeszcze substancja o charakterze hormonu (hipotetyczny hormon kwitnienia, florigen), który przemieszcza się z liści do merystemów, z których powstają pąki kwiatowe. W skład florigenu wchodzą prawdopodobnie gibereliny i hipotetyczne antezyny.

53). Wpływ temperatury na wzrost i rozwój roślin.

Intensywność wzrostu rośłin zwiększa sie z podniesieniem się temperatury od jej wartości minimum do optimum, zgodnie z prawem van't Hoffa, po czym gwałtownie maleje i wygasa przy wartościach temp maksymalnej. Wartość temperatury maksymalnej na ogół jest niezbyt odległa od wartości temp. optymalnej.

Do odbycia właściwego pełnego rozowju rośliny wymagają w pewnych okresach życia nie optymalnych dla wzrostu warunków temperatury lecz określonych nieraz bardzo niskich jej wartości. Optymalne warunki temp. a więc takie wartości, przy których roślina najintensywniej rośnie, nie zawsze są najkorzystniejsze dla jej rozwoju, gdyż zbyt intensywny wzrost rośliny moe być niedostatecznie skoordynowany z innymi procesami fizjologicznymi, jak asymilacja dwutlenku węgla, oddychanie itp. Stąd też wprowadzono pojęcie harmonijnego optimum temp wzrostu. Jest to taka wartość temp. przy której wegetacja rośliny jest najkorzystniejsza, a rozwój jej- najbardziej harmonijny.

---