Wykład 1

1.Fizjologia roślin, fitopatologia- nauka zajmująca się badaniem procesów życiowych roślin oraz funkcjami ich organów. Badane procesy to m.in. wzrost, odżywianie, oddychanie i rozmnażanie. Jest jedną z gałęzi botaniki i fizjologii.

Zadaniem fizjologii roślin jest poznanie:

1.Poszczególnych zjawisk zachodzących w żywej komórce roślinnej

2. Procesów odpowiedzialnych za te zjawiska

3. Mechanizmów uczestniczących w regulacji tych procesów

4. Zależność między organizmem i otaczającym go środowiskiem

Fizjologia roślin jest podstawą przyrodniczego wykształcenia rolnika, wyjaśnia procesy, w których rośliny przekształcają proste surowce- dwutlenek węgla, wodę, sole mineralne w skomplikowane substancje, zaspokajające potrzeby ludzi. Znajomość tych procesów pozwala ulepszać metody uprawy roślin i roli. Badania nad fizjologią żywienia mineralnego są wykorzystywane przy doskonaleniu metod nawożenia. Osiągnięcia fizjologii wzrost i rozwój przyczynia się wprowadzenie nowoczesnych metod regulacji plonów

2. Komórka roślinna- podstawowy, strukturalny i funkcjonalny element budowy roślin. Pełni ona funkcje życiowe polegające na:

- pobieraniu związków chemicznych ze środowiska

- przekształcaniu ich w substancje budujące własne materie

Funkcje te umożliwiają komórce: wzrost, wytwarzanie komórek potowych

Komórki roślinne dzielą się przez podział polegający na wytworzeniu - po podziale jądra komórkowego - ściany rozdzielającej komórkę macierzystą na dwie komórki potomne. Kształt większości komórek roślinnych, ze względu na istnienie sztywnej ściany komórkowej, jest stały i uzależniony od ich funkcji oraz mechanicznych oddziaływań między sąsiadującymi ze sobą komórkami w obrębie tkanki.

3. Kształt komórki: przyjmuje zwykle postać wielościanów, które bywają równowymiarowe oraz mniej lub bardziej wydłużone (np.: komórki tkanek mechanicznych przewodzących) Przeciętna wielkość komórki roślinnych waha się w granicach

od 20 do 300 um. Komórki zbudowane są z mniejszych jednostek tzw. Organelli, które pełnią różne funkcje.

Składniki budujące komórkę możemy podzielić na plazmatyczne (żywe) i nieplazmatyczne (martwe) Wszystkie żywe składniki znajdujące się w komórce nazywamy protoplastem. Do protoplastu należą: błona komórkowa, jądro kom., cytoplazma, mitochondria, plastydy, rybosomy, reticulum endoplazmatyczne oraz aparaty Golgiego, lizosomy, plazmodesmy. Do martwych części komórki należą wakuola i ściana komórkowa. 

4. Ze względu na typ budowy komórek i stopień ich zorganizowany, wszystkie organizmy żywe zaliczamy do:

- Prokariota- bakterie, sinice

- Eukariota- pierwotniaki, grzyby, zwierzęta, rośliny

Komórki prokariotyczne nie zawierają: mitochondria, plastyków, aparatów Golgiego siateczki śródplazmatycznej, lizosomów, różnice w ścianie i błonie komórkowej, aparatu genetycznego w formie nukleotydu (splątana podwójna nić DNA)

5. Komórka Prokariota- błona zewnątrz, otoczka, ściana komórkowa, cytoplazma, rybosomy, plazmid, pile, nukleoid

 nukleoid - obszar cytoplazmy, w którym znajduje się nić DNA;

 otoczka - ściana o funkcji szkieletowej, na niej są zawieszone rzęski;

 ściana komórkowa, która pełni funkcję ochronną, w jej skład wchodzi mureina.

 błona komórkowa - struktura oddzielająca wnętrze komórki od świata zewnętrznego;

 rybosomy - organelle służące do produkcji białek;

 rzęski i wici, które są wypustkami pełniącymi funkcję ruchową, nie we wszystkich typach bakterii są obecne;

6. komórka Eukariota- pierwotniaki, grzyby, zwierzęta, rośliny

komórki roślin i zwierząt mają podobny plan budowy, ale różnią się odmiennymi warunków bytowania i sposoby pozyskiwania energii i materii. Zwierzęta są organizmami cudzożywnymi (heterotroficznymi i ruchliwymi). Rośliny w przeważającej większości są trwale związane z miejscem swego wzrostu i rozwoju. Komórki zwierzęce pozostają nagie podczas gdy rośliny otoczone są grubą ścianą komórkową. Komórka roślin zawierają chloroplasty pozwalające im na przekształcanie energii świetlnej w energię wiązań chemicznych.

7..Ściana komórkowa- martwy składnik komórki, otoczka komórki o funkcji ochronnej i szkieletowej. Jest wytworem protoplastu. Podstawowym składnikiem ściany komórkowej jest celuloza (wielocukier zbudowany z cząstek celulozy) i jej pochodne (hemiolulozy) i pektyna oraz lignina jest substancją lepiszczową powodującą zawartość struktury komórek drewna. Ściana komórkowa leży na zewnątrz błony komórkowej w tkankach ściany komórkowej sąsiadują ze sobą komórki są zlepione pektyną, substancje tworzące blaszke (zbudowana jest z substancji pektynowych i tworzy lepiszcze które spalają ściany sąsiednich komórek)

8. Młode komórki roślin otoczone są ściana pierwotną, której struktura wewnętrzną stanowi ułożone celulozowe wypełnione hemicelulozę i pektyną. Wszystkie komórki obserwuje się również ścianę wtórną- powstającą po wewnętrznej stronie ścian pierwotnej, zwykle grubsza i bardziej wytrzymała.

9 Ściany wtórne mogą być zdrewniałe, skorkowaciałe, skutymizowane. Kutyna- ma wygląd przypominający wosk, jest złożona z trudno rozpuszczalnych estrów kwasów tłuszczowych. Tworzy nieprzepuszczalna dla cieczy i gazów warstwę (kutykulę) na powierzchni nadziemnych organów roślinnych. W starych komórkach obserwuje się również ściane wtórną powstałą po wewnętrznej stronie ściany pierwotnej zwykle grubsza i bardziej wytrzymała niż pierwotna o uporządkowanej budowie szkieletu celulozowego również wypełnionego hemicelulozą i pektyną

Funkcje ściany komórkowej

Ogranicza wzrost komórki

Chroni przed urazami mechanicznymi

Chroni przed infekcjami bakteryjnymi i wirusowymi

Zabezpiecza przed nadmiernym parowaniem

Nadaje kształt i sztywność komórce

Chroni przed utratą wody

Przepuszcza substancje

10. między komórkami istnieją wąskie połączenia w postaci plasmodesm

Plasmodesmy- łączą ze sobą protoplasty komórek, które sąsiadują ze sobą dzięki nim komórki w łatwy sposób mogą wymieniać pomiędzy sobą różne substancje.

Błona komórkowa- Jest ona złożona z 3 warstw fosfolipidów oraz białek, z których niektóre są luźno związane z powierzchnią błony (białka peryferyjne), a inne przebijają błonę lub są w niej mocno osadzone białkowym lub niebiałkowym motywem (białka błonowe).

Błony muszą dla swojego właściwego funkcjonowania zachować półpłynną konsystencję. Zarówno znaczne obniżenie jak i znaczne podwyższenie temperatury zmienia właściwości błony w stopniu, który może być dla komórki śmiertelny. Transport wody, substancji przez błone komórkową możliwy jest dzięki kanalikom nazywanym porami o różnej średnicy

FUNKCJE BŁON:

- tworzenie bariery pomiędzy cytoplazma a otoczeniem

- ułatwienie rozpoznawania komórek

- utrzymywanie równowagi pomiędzy środowiskiem wewnętrznym i na zewnątrz komórki

Zniszczenie błon plazmatycznych powoduje śmierć komórki. Tonoplast membrana plazmatyczna odgranicza wakuole od cytoplazmy. Układy te przenikają w różnych kierunkach w cytooplazmę i łączą się z plazmo lemmą i błoną jądrową

11. Retukulum endoplamatyczne= siatka węwnątrzplazmatyczna= ER

wewnątrzkomórkowy i międzykomórkowy system kanałów odizolowanych od cytoplazmy podstawowej błonami (membranami) biologicznymi. Tworzy nieregularną sieć cystern, kanalików i pęcherzyków.

12. Wśród błon można wyróżnić:

Rozróżnia się dwa typy retikulum:

Retikulum endoplazmatyczne szorstkie (granularne) - ER-g - charakteryzujące się obecnością licznych rybosomów, osadzonych na jego zewnętrznej powierzchni, rozbudowywana w komórkach szybko rosnących oraz w komórkach w których zachodzi biosynteza białek (np. neurony, komórki nabłonka gruczołowego trzustki).

Retikulum gładkie (agranularne) - ER-a - niezwiązane z rybosomami, stąd jego nazwa - gładkie. Rozwinięta w komórkach syntezujących niebiałkowe produkty organiczne (np. komórki jelita, komórki tkanki tłuszczowej)

13. Cytoplazma- Dzieli się ją na cytoplazmę podstawową (cytozol) oraz struktury błoniaste (organelle). To płynny złożony koloid wody, zawierający min. Wodę 75-85%, białka 10-20%, lipidy 2-3%, kwasy tłuszczowe, węglowodany 1-2% oraz sole mineralne 1% (np.: wapnia, magnezu, soli)

14. Mikrotubule cytoplazmatyczne- mikrotubule cytoplazmatyczne stanowiące elementy cytoszkieletu i sterujące ruchami organelli komórkowych.

 mikrotubule kinetochorowe odgrywające ważną rolę w czasie ruchu chromosomów i ogólnie przy podziale komórki

15. Filamenty pośrednie (ang. intermediate filaments) - grupa białek włókienkowych (średnica 10 nm) stanowiących jeden z głównych komponentów cytoszkieletu komórkowego oprócz mikrotubul (średnica 24 nm) i mikrofilamentów aktynowych bądź miozynowych (średnica odpowiednio 7 i 15 nm). Są one bardzo wytrzymałe, przez co chronią komórkę przed mechanicznymi uszkodzeniami na skutek rozciągania. Znajdują się one w cytoplazmie, gdzie otaczają jądro komórki i rozciągają do jej krańców.

16. Procesy zachodzące w cytoplazmie podstawowe

biosynteza białek (translacja)

początkowy etap oddychania (glikoliza lub oksydacyjny szlak pentozofosforanowy)

17. Ruchy cytoplazmy

cyrkulacyjny - cytoplazma płynie w różnych kierunkach w pomostach cytoplazmatycznych

rotacyjny - cytoplazma płynie w jednym kierunku wokół wakuoli, inaczej nazywany cyklozą

pulsacyjny - cytoplazma płynie raz w jednym, raz w drugim kierunku (wokół wakuoli)

fontannowy - szczególna odmiana ruchu cyrkulacyjnego, w którym cytoplazma płynie wokół dwóch wakuoli w przeciwnych kierunkach

Ruchy cytoplazmy spowodowane są skurczami włókienek kurczliwych

plazmoliza - proces odstawania protoplastu od ściany komórkowej - zachodzi w roztworze hipertonicznym.

deplazmoliza - proces odwrotny do procesu plazmolizy - zachodzi w roztworze hipotonicznym

18. Chloroplast- (ciałko zieleni) - otoczone podwójną błoną białkowo-lipidową organellum komórkowe występujące u roślin i glonów eukariotycznych. Są rodzajem plastydów. Zawierają zielone barwniki chlorofile pochłaniające energię światła słonecznego potrzebną do fotosyntezy. W nich zachodzi przemiana dwutlenku węgla oraz wody z wykorzystaniem energii świetlnej w glukozę oraz tlen. Maja kształt soczewkowaty.

Membrany plazmatyczne-to małe spłaszczone okragle tylakoidy

19. Aparat Golgiego - organellum występujące niemal we wszystkich komórkach eukariotycznych, służące chemicznym modyfikacjom substancji zużywanych przez komórkę, bądź wydzielanych poza nią. Podstawową jednostką strukturalną aparatu Golgiego jest diktiosom.

W strukturach Golgiego odbywa się:

sortowanie i dojrzewanie białek i lipidów;

modyfikacje reszt cukrowych glikoprotein i glikolipidów;

synteza polisacharydów oraz mukopolisacharydów: glikozoaminoglikanów, hemicelulozy, pektyny;

20. W obrębie diktiosomu wyróżnia się dwa bieguny:

biegun cis (formowania)

biegun trans (dojrzewania)

Od bieguna cis do bieguna trans wzrasta procentowa zawartość lipidów (cholesterolu). Po stronie cis znajdują się enzymy: transferaza N-acetyloglukozoaminy oraz transferazy: galaktozylowa, fukozylowa, sialowa.

Sieć cis stanowi "przedział ratunkowy" dla białek powstałych w retikulum endoplazmatycznym, które zostały przypadkowo złapane w pęcherzyki płynące do aparatu Golgiego (zostają one wyłapane przez enzymy i skierowane z powrotem).

Sieć trans (ang. trans-Golgi network) stanowi stację rozdzielczą i sortująca, w której produkty z wnętrza diktiosomu zostają rozsortowane zależnie od przeznaczenia i zapakowane do odpowiedniego typu pęcherzyków:

pęcherzyki transportujące (dostarczają białek i lipidów do błony komórkowej);

lizosomy (enzymy lizosomowe) i endosomy recyklujące i inne;

egzosomy (gromadzą substancje, które mają być wydzielone na drodze egzocytozy).

21. Aparat golgiego spełnia wiele ważnych funkcji: wydziela zagęszczone substancje poza komórkę w procesie egzocytozy tzw. odwrócpnej pinocydozy

Syntetyzuje polisacharydy strukturalne

W tkankach lącznych oporowych odpowiedzialny jest za synteze mukopolisacharydow

Sprząga węglowodory z proteinami które produkowane SA przez ER

Uczestniczy w przekazywaniu wielu substancji w obrebie komorki i poza nia

22. RybosomyRybosomy - biorą udział w biosyntezie białek dlatego licznie występują w młodych silnie rosnących Komorkach

Inicjalizacja translacji-laczenie podjednostek

Rybosomy umieszczone SA w cytoplazmie, chloroplastach, mitochondriach, jadrze komorkowym

organelle służące do produkcji białek w ramach translacji. Są zbudowane z rRNA i białek. Katalityczna aktywność rybosomu związana jest właśnie z zawartym w nim rRNA, natomiast białka budują strukturę rybosomu i działają jako kofaktory zwiększające wydajność translacji.

23. Mitochondrium -o wydłużonym kształcie, ograniczone dwiema membranami plazmatycznymi Posiada: wlasna informacje genetyczna DNA, aparaty syntetyzuja czesc bialek mitochondrialnych, enzymy uczestniczace e procesie oddychania, stanowia miejsce produkcji energii.otoczone błoną organellum, obecne w większości komórek eukariotycznych. Organella te mają różną wielkość, przeważnie od 2 do 8 μm, mogą też szybko zmieniać swój kształt i rozmiary. Są one miejscem, w którym w wyniku procesu oddychania komórkowego p

24. W skład soku komórkowego wypełniającego wakuolę wchodzą:

związki nieorganiczne:

woda (ok. 90% całości składu)

jony potasowe, sodowe, wapniowe, magnezowe, cynkowe, siarczanowe, fosforowe, chlorkowe

kryształy szczawianu wapnia (rafidy, druzy, styloidy) oraz węglanu wapnia (cystolity)

związki organiczne:

wolne Aminokwasy

białka

cukry

glikozydy (alkohol+cukier), np. strofantyna, digitalina, digitoksygenina (glikozydy nasercowe)

antocyjany (barwnik o barwie czerwonej bądź niebieskiej, zależnie od pH), np. cyjanidyna w owocach śliwy

flawony (barwnik o barwie żółtej)

Alkaloidy - zwykle trucizny (np. nikotyna, kofeina, kokaina, morfina, teofilina, teobromina, chinina, kolchicyna, skopolamina, atropina) Wodnicznki - wydzielone w cytoplazmie przestrzen wypelniona sokiem komorkowym sklad: związki nieorganiczne (woda,jony potasowe,sodowe,wapniowe,krysztaly szczawianu wapnia oraz weglanu wapnia)organiczne(wolne aminokwasy bialka cukry glikozydy

25. Funkcje wakuol

utrzymanie komórki w stanie turgoru (napięcia)

magazyn wody w komórce

magazynowanie zbędnych produktów przemiany materii (u roślin)

magazynowanie substancji, które mogłyby działać szkodliwie np. na cytoplazmę (głównie alkaloidy, kauczuk)

utrzymywanie niskiego stężenia jonów sodowych w cytozolu (dzięki znajdującym się w tonoplaście pompom jonowym)

czasami trawienie wewnątrzkomórkowe - wakuole mogą zawierać enzymy hydrolityczne biorące udział w procesie trawienia

wodniczki tętniące - u pierwotniaków słodkowodnych biorą udział w osmoregulacji i wydalaniu; nazwa "tętniąca" pochodzi od jej nieustannego kurczenia się, spowodowanego wyrzucaniem poza obręb komórki nadmiaru wody

wodniczki trawiące - u pierwotniaków reguluje poziom płynów w organizmie i wypuszcza soki trawienne w celu trawienia pokarmu

26.LIZOSOMY stanowią organelle komórkowe charakteryzujące się polimorfizmem, (występują wyłącznie w komórkach eukariotycznych) niewielkie (0,02-0,8 μm) struktury kuliste lub owalne, otoczone pojedynczą błoną. Zawierające enzymy rozkładające białka, kwasy nukleinowe, węglowodany i tłuszcze.

27. na pewno dokończ

Jądro komórkowe- ma kształt kulisty, otoczone 2 membranami plazmatycznymi. Główne struktury, które obecnie sa SA budowie jądra komórkowego to:

- błona jadrowa- podwójna membrana otaczajaca całe organellum i odzielająca je od cytoplazmy, Jest NIEPRZEPUSZCZALNYM DNEM WIĘKSZOŚCI CZASTEK, DLATEGO OBECNIE S.A. W NIEJ PORY JĄDROWE pozwalające wnikanie tylko określonych czastek

Blonka jadrowa-siec delikatnych włókienek białkowych utworzona przez laminy stanowiace rusztowanie

Jąderko zawiera material genetyczny dlugie nicie DNA z dużą ilością bialek tworząc chromosomy

Kariolimfa-wypelnia przestrzen miedzy strukturami jadra silnie uwodniona podstawowym składnikiem SA białka i szereg enzymów związanych z funkcjami jadra

28. Zawiera większość materiału genetycznego komórki, zorganizowanego w postaci wielu pojedynczych, długich nici DNA związanych z dużą ilością białek, głównie histonowych, które razem tworzą chromosomy.

28..Jaderko- zbudowane z kwasu RNA i białek. Stanowi ośrodki w których tworzą się rybosomy

29. Funkcje jądra komórkowego:

Nośnik genetyczny przechowywanie i powielanie informacji

- koordynacja różnorodnych aktywności życiowych komórki (stanowi niejako mózg komórki)

- przechowywanie i powielanie informacji genetycznej do cytoplazmy za pomocą RNAw postaci długiego ….

30. Czynniki wpływające na rozwój roślin:

- czynniki endogenne- wpływ czynników endogennych uwarunkowany jest informacjami genetyczne. Główne role odgrywają tu fitohormony (regulatory wzrostu i rozwoju), syntetyzowane w małych ilościach…silnie działają

31. Auksyny, hormony wzrostowe roślin (regulatory wzrostu i rozwoju roślin). Auksyny wytwarzane są w stożkach wzrostu pędów i korzeni oraz w młodych liściach. Przemieszczają się w organizmie rośliny w sposób polarny (gł. od wierzchołka wzrostu do podstawy organu). Pobudzają wzrost roślin, wpływają na wyginanie łodyg i korzeni (tropizmy), otwieranie się pąków liści i kwiatów, stymulują powstawanie korzeni bocznych, wpływają ponadto na niektóre procesy metaboliczne, np. na regulację syntezy białek, RNA (kwasy nukleinowe), na aktywność enzymów. Auksyny syntetyczne stosowane są jako środki chwastobójcze oraz regulujące i przyspieszające wzrost i rozwój roślin.

Wykład 21.10.2011

Gospodarka wodna roślin

Woda jest najważniejszym ilościowo składnikiem każdej żywej komórki i każdej żywej tkanki

Zawartość wody w roślinach: w tkankach można przekraczać 90%ich masy

Protoplazma 85-90% wody

Chloroplasty mitochondria 50

Owoce soczyste 85-95

Miękkie liście 80-90

Korzenie 70-90

Pień świeżo ściętego drzewa ok. 50

Dojrzałe nasiona 10-15

Nasiona bogate w tłuszcz 5-7%

2. Znaczenie wody w życiu roślin

Woda jest doskonałym rozpuszczalnikiem dla licznych substancji przejście substancji do roztworu zapewnia swobodną dyfuzje cząsteczką i Jonom, co umożliwia niezbędne dla przebiegu reakcji zbliżenia cząsteczkę reagujących związków. Woda stanowi medium, w którym następuje transport substancji odżywczych związków organicznych soli mineralnych , zarówno w sitach jak i naczyniach.

3. Woda jest substratem surowcem wielu reakcjach chemicznych przebiegających w protoplazmie jest przyłączana w reakcjach hydrolizy dostarcza wodę w fotosyntezie bierze udział w reakcjach kondensacji z różnymi związkami

Woda wystęupuje w wakuolach zapewnia kom stan jędrności w skutek przebiegających procesów osmotycznych

Woda ułatwia otrzymanie odp. Temp organizmu roślinnego ma ona wysokie ciepło własciwe, oraz wysokie ciepło parowania, dzięki czemu jest czynnikiem biorącym udział w regulowaniu temp tkanek roślinnych

6.Jest czynnikiem umożliwiającym szybki wzrost komórek i tkanek.

7.Woda jest uniwersalnym środowiskiem dla prawidłowego przebiegu czynności życiowych 8obniżenie zawartości wody poniżej normalnego poziomu zmniejsza natężenie procesów fizjologicznych i może doprowadzić do śmierci rośliny.

3. imbibicja-pęcznie

4.Transpiracja czynne parowanie wody z nadziemnych części roślin. Rośliny transpirują przez aparaty szpakowe transpiracja szparkowa przez skórę transpiracja kutykularna i przez przetchlinki przetchlinkowa. Transpiracja szparkowa stanowi ok. 75-90 procent transpiracji ogólnej kutykularna nie przekracza kilku% u drzew i roślin cieniolubnych udział transpiracji kutykularnej jest większy niż u roślin światłolubnych

Transpiracja ma podstawowe znaczenie w przewodzeniu wody przez tkanki roślin obniża też temp rośliny chroni przed ich przegrzaniem,. Jest procesem fizjologicznym czynnie regulowane przez roślinę. Ubytek wody z powierzchni roślin jest uzupełniany przez nią za pomocą systemu korzeniowego kontaktującego się z wodą zawartą w glebie

Jednostki transpiracji wskaźniki transpiracji

Potrzeby wodne rośliny charakteryzuje współ transpiracji rośliny

Intensywność transpiracji wyraża się w g wyparowanej wody na jednostkę powierzchni liścia 1dm3 na jednostkę czasu 1h

Intensywność transpiracji zależy od gatunku rośliny wieku warunków zewnętrznych światło temp wilgotność

Im większa powierzchnia liści np. drzewo tym ilość wyparowanej wody większa

Klon 14, 3m liczba liści 177tyś ogólna pow ierzchnia 0, 4H ilość wyparowanej wody na 1h = 255kg

Współczynnik transpiracji to ilość wyparowanej wody wyraża się w gramach na i g przyrostu suchej masy roślin w okresie wegetacji, jest miarą efektywności wykorzystania wody, rośliny, które oszczędnie gospodarują wodą(kukurydza) mają niższy współczynnik od roślin, które w nieodpowiednich warunkach wyparowują więcej wody dając niskie plony

Dla roślin okopowych 200-300

Pastewnych 400- 500

Dla łąkowych 470

Czynnikami wpływającymi na szybkość transpiracji są: wilgotność powietrza (odwrotnie proporcjonalna), ciśnienie powietrza odwrotnie proporcjonalna, temp wprost proporcjonalna, wielkość powierzchni parujące, światło

Funkcje liścia asymilacja, CO2 w procesie fotosyntezy, transpiracja oraz wymiana gazowa.

. Transpiracja kutykularna parowanie wprost zew powierzchni liścia

Kutykula celuloza wosk kutyna: Nieprzenikliwa dla gazów i wody Wykazuje zdolność do pęcznienia napęczniała oddaje część wody do atmosfery i wysysa jednocześnie nowe ilości wody z kom roślinnych. Natężenie transpiracji kutykularne zależy od grubości kutykuli kaktusy - brak transpiracji kutykularnej młode liście transpiracja wysoka.

Transpiracja szparkowa parowanie z zewnętrznej powierzchni liścia:

Dwa etapy: I parowanie wody z powierzchni wewnętrznej- z powierzchni komórek miękiszu gąbczastego i palisadowego. II dyfuzja powstałej pary wodnej przez szparki na zewnątrz.

Intensywność transpiracji szparkowej niekiedy zbliża się do szybkości parowania z swobodnej powierzchni wody tej samej wielkości i kształtu, co liść po, mimo że aparaty szparkowe zajmują zaledwie 1,5% całej powierzchni liścia

Dlaczego? Rzeczywista powierzchnia parowania wilgotne i cieńkie ściany komórek miękiszu jest wielokrotnie mniejsza od powierzchni liścia w zależności od gatunku rośliny, powierzchnia wewnętrzna liscia przewyższa zewnętrzną 7-30razy.

Dyfuzja intensywnie powstającej pary wodnej przez olbrzymią liczbę drobnych szparek przebiega szybciej

7.Prawo Stefana parowanie z powierzchni bardzo małych odbywa się proporcjonalnie do ich średnicy a nie do powierzchni dyfuzja przez większy otwór odbywa się z taką samą szybkością jak z 2 otworów mniejszych. Jeśli średnica otworu większego będzie równa sumie średnic otworów mniejszych.

8Rozmieszczenie aparatów szparkowych

Po górnej i dolnej skórce liścia u większości gatunków roślin drzewiastych w dolnej stronie skórki gęstość rozmieszczenia szparek zależy od gat. rośliny i wynosi średnio 100-400 szparek na mm2

Na 1mm2 znajduje się 300 szparek to napowierzchni równej powierzchni przekroju poprzecznego ołówka znajduje się aż 15tyś szparek

Liście przeciętnej wielkości może mieć kilka mil szparek

Budowa aparatu szparkowego tworzą się we wczesnym stadium rozwojowych rośliny już na zawiązkach pędów aparat składa się z 2 kom szparkowych, między którymi znajduje się otwór szparka połączona do komory pod szparkowej w miękiszu gąbczastym wewnątrz organu. Komórki szparkowe w odróżnieniu od pozostałych komórek epidermy zawierają chloroplasty i są zdolne do przeprowadzania fotosyntezy nie posiadają natomiast plazmodesm

Na krawędziach komórek szparkowych(od strony szparki) wykształciły się występne ściany komórkowej zwane listwami szparkowymi. Gdy szparka jest zamknięta listwy zachodzą na siebie zamykając przepływ gazów komórki szparkowe wraz z listwami pokryte są grubą warstwe kutykuli. Ściany tych komórek są nierównomiernie zgrubiałe zwłaszcza w zdłuż szparki

Czynniki wpływające na stan aparatów szparkowych: Stopniowe otwarcie aparatów zależy od czynników zewnętrznych: Światło i CO2. Mechanizm glukozowy .Niedobór, CO2 zużytego przez fotosynteze pH wzrasta do 7 aktywacja fosfatazy skrobiowej przemiana skrobi asymilacyjnej do glukozy wzrost potencjału osmotycznego i turgoru otwieranie aparatów szparkowych

Niskie, pH spowodowane pobraniem CO2 do kom mezofilu i akumulacja kwasu węglowego intensywna fotosynteza akumulacja skrobi fotosyntetycznej niedobór osmotycznie czynnej glukozy spadek turgoru zamykanie aparatów szparkowych

Mechanizm jonowy deficyt wody stymuluje Syntezę kwasów abscysynowego w liściach ABA zwiększa przepusczalność błon komórek aparatów szparkowych dla jonów potasowych jony potasowe wpływają z komórki spada turgor zamykanie aparatów szparkowych.

Zawartość wody w liściu w słoneczne dni często występuje deficyt wody w liściu prowadzi do utraty turgoru w komórkach szparkowych zamykanie szparek nawet na świetle

Dostępność wody glebowej brak dostępnej wody w glebie zmniejsza zawartość wody w liściach - szparki zamykają się

Środki antytranspiracyjne: do spryskiwania lub aerozowania hamują transpiracje kwas dodecenylobursztynowy - zamykanie szparek

Czynniki wewnętrzne liścia wielkość powierzchni parującej- budowa liścia (rozmiary liczba szparek grubość kutykuli). Wielkość systemu korzeniowego

Ciśnienie powietrza (odwrotnie proporcjonalna transpiracja w warunkach naturalnych zależy od zmieniających się okresowo czynników, intensywność światła temperatury, niedosyt wilgotności powietrza) w nocy transpiracja zahamowana przy braku światła aparaty szparkowe są zamknięte.

11. Fizjologia znaczenie transpiracji

MINUSY

Transpiracja jest nieunikniona gdyż organy fotosyntezy liści mogą spełniać swe funkcje jedynie przy otwartych szparkach, przez które musi wnikać, CO2

Transpiracja jest niepożądana, gdy przez otwarte szparki zachodzi utrata wody, której niedostatek hamuje wzrost i rozwuj roślin a w skrajnych przypadkach może je doprowadzić do śmierci

PLUSY transpiracja obniża temp liścia i chroni go przed przegrzaniem. Transpiracja sprzyja transportowi substancji mineralnych od korzeni do wierzchołków.

Gutacja i płacz roślin

Gutacja roślin wydzielanie przez liście wody w stanie ciekłym proces zachodzi przez hydatody

Ciecz, która się wydziela w procesie gutacji nie jest czystą wodą zawiera ślady cukru soli mineralnych

Gutacja zachodzi wtedy, kiedy istnieją korzystne warunki pobierania wody przez korzenie a niekorzystne dla transpiracji powietrze nasycone jest parą wodną - transpiracją zahamowaniu ulega zahamowaniu. Gutacja nie ma większego znaczenia w życiu roślin „zawór bezpieczeństwa”

PŁACZ rośliny wyciekanie wodnistego soku z uszkodzonej tkanki miękiszowej np. brzoza. Po rozwinięciu się liści płacz roślin ustaje

Mechanizm gutacji i płaczu przyczyną gutacji i płaczu roślin jest dodatnie ciśnienie panujące w naczyniach- ciśnienie korzeniowe. Jest wywołane aktywnym pobieraniem wody przez korzenie.

12. Pobieranie i transport wody

Roślina pobiera wodę system korzeniowy wiązki sitowo naczyniowe (korzeń łodyga liść) stanowią zamknięty nieprzerwalny układ.

System korzeniowy zaopatruje

Kształt korzeniu charakterystyczny dla poszczególnych gat. roślin

System palowy 1 główny korzeń, który przewyższa swoją grubością

System wiązkowy wiele korzeni równorzędnych, z których żaden nie góruje rozwojem nad inny korzenie wyrastają u podstawy pędu

Przybyszowe rozwijają się na innych organach łodygach liściach taki system pozwala rośliną rozmnażać się wegetatywnie bez udziału nasion.

13. Sfery korzenia w przekroju [podłużnym wyróżnia się 5 sfer różnią się budową anatomiczną i właściwościami fizjologicznymi (Schemat)

14 drogi przewodzenia wody (rys 2,22)

15, transport wody w poprzek korzenia

16. Migracja wody przez tkanki.

Transport wody elementami ksylenu

W walcu osiowym woda wiązkami naczyniowymi lub cewkami dostaje się do łodygi a dalej przez ogonki liściowe do liścia

Naczynia składają się z martwych kom które ściany poprzeczne zanikły i utworzyły się długie kanały ściany naczyń są zgrubiale i mają liczne jamki , naczynia transportują wode i sole mineralne na duże odległości występują w łodygach i pniach

Cewki tworzą dł. ciągi są węższe od naczyń ściany mają jamki

Przez tkanki liścia cewki i naczynia woda rozprowadza jest do miękiszu palisadowego i gąbczastego

Migracja wody następuje przez ścianę ko miękiszu

Mechanizm pasywny w liściach siła ssąca powoduje podnoszenie słupa wody id cewek w liści aż do korzeni komórek.

Mech aktywny w korzeniu uwidacznia się w słabych transpiracjach wymaga dopływu energii.

Wpływ czynników środowiska na pobieranie wody

Zawartość wody w glebie, temp, areacja gleby wyparcie tlenu z gleby tzw. uduszenie rośliny, stężenie roztworu glebowego może być wywołane nadmierną ilością nawozów sztucznych

Susza fizjologiczna

Niska temp słabe natlenienie wysokie stężenie roztworu glebowego utrudnia pobieranie wody przez korzenie. Woda w glebie zasolonej jest trudno dostępna z powodu dużego stężenia osmotycznego.

Wpływ warunków w glebie na hamowanie pobierania wody

Bilans wodny przedstawia stan jej gosp. wodnej w konkretnych warunkach środowiska i w określonym czasie jest po prostu różnicą pomiędzy ilością wody pobranej z gleby i utraconej w procesie transpiracji Lub gutacji w czasie wody (bilans dobowy) lub dłuższym. Zewnętrznym wskaźnikiem bilansu wodnego jest stan uwodnienia rośliny

Bilans zrównoważony pobieranie wody dorównuje stratom. Ujemny- straty wody przewyższają jej pobieranie przy znacznym niedoborze wody w tkankach przejawia się więdnięciem, więdniecie początkowe powoduje straty ale jest przejściowe jeśli niedobór wody zostanie uzupełniony np. po opadzie, przedłużony w czasie bilans ujemny związany zwykle suszą glebową prowadzi do trwałego więdnięcia i zamierania roślin. Dodatni pobieranie wody przez roślinę przewyższa straty (dodatnim zazwyczaj nocą gdy transpiracja ustaje a w glebie znajduje się woda dostępna, rośliny odzyskują turgor).

Rodzaje więdnieć

Deficyt wody hamuje kiełkowanie fotosyntezę oddychanie syntezę Białek i tł pobieranie i przewodzenie subst mineralnych

Okresy krytyczne zapotrzebowanie rośliny na wodę zmienia się w czasie jej rozwoju.

Kserofity rośliny sucholubne kserofilne przystosowane fizjologiczne mogą magazynować wodę przy niewielkiej ilości wody mogą budować swoje ciała, przystosowanie ich do środowiska polega na redukcji przepuszczalności epidermy aparatów szparkowych i kutikuli dla utrzymania odpowiedniej ilości wody w tkankach a także na przystosowaniu systemu korzeniowego do pobierania wody z głęboko położonych źródeł bądź też z wilgotnej atmosfery, a następnie magazynowanie jej w łodygach liściach czy korzeniach.

Higrofity rośliny zamieszkujące siedlisko o dużej wilgotności zarwóno gleby jak powietrza

Budowa zapewnia transpirację w warunkach wilgotnych dochodzących do 100%. Aparaty szparkowe zwykle znajdują się na wypukłościach skórki po obu stronach liści. Wydalanie wody z liści często zapewniają hydatody. Cienkie blaszki liściowe pokryte są epidermą której powierzchnia jest dodatkowo zwiększana przez żywe włoski. System korzeniowy i tkanki przewodzące wodę są słabo rozwinięte.

Mezofity to rośliny siedlisk umiarkowanych mają dobrze rozwinięty syst korzeniowy a także tkanki przewodzące mechaniczne okrywające i miękiszowe.

WYKŁAD 3

1.Autografy - organizm samożywny- organizm samodzielnie wytwarzający związki organiczne. Potrzebuje do tego wody, dwutlenku węgla i energii słonecznej (zachodzi proces fotosyntezy), bądź energii chemicznej, którą uzyskuje ze spalania (utleniania) związków nieorganicznych (chemosynteza); rośliny, glony, sinice, niektóre bakterie, niektóre pierwotniaki.

2. Heterotrafy- organizm cudzożywny- organizm odżywiający się cudzożywnie, wykorzystują gotowe, złożone związki organiczne, które w organizmie ulegają rozkładowi do związków prostych np.: aminokwasów, kwasów tłuszczowych i w ten sposób wykorzystywane są przez komórki do syntezy, specyficznych związków i uzyskania energii niezbędnej do wykorzystania czynności życiowych; rośliny bezchlorofilowe, bakterie saproficzne i pasożytnicze, zwierzęta i grzybopodobne, rośliny pasożytnicze, grzyby i zwierzęta.

3. Metabolizm- ogół przemian biochemicznych zachodzących w elementarnej części materii żywej, jaką jest komórka, warunkujących wymianę energii i materii między nią a otoczeniem.

Dzięki przemianom metabolicznym możliwe jest wykazywanie podstawowych czynności życiowych prze organizmy: wrażliwość na bodźce i pobudliwość roślin, wzrost, ruch czy rozmnażanie.

4. Ze względu na zachodzące w metabolizmie przemiany energetyczne można podzielić przemiany chemiczne na: endoergiczne - warunkiem zajścia reakcji endoergicznych jest dostarczenie odpowiedniej ilości energii do układu. Egzoergiczne- przemiany chemiczne wiążą się z wydzieleniem porcji energii.

5. W zależności od typu przemian wyróżnia się 2 przeciwstawne procesy:

Anabolizm- synteza złożonych substancji organicznych z prostych, gromadzenie energii (reakcje endoergiczne), zgromadzona energia jest uwalniana w procesach katabolicznych. Katabolizm- rozkład złożonych substancji organicznych do związków prostych, uwalnianie energii (reakcje egzoergiczne), stanowi źródło energii dla przemian anabolicznych

6. Szlak metaboliczny- ciąg reakcji enzymatycznych prowadzących od określonego substratu do produktu ostatecznego, w której produkt jednej reakcji jest substratem kolejnej, zwykle katalizowanej przez inne enzymy np.: glikoliza, reakcja pomostowa.

Cykl przemian metabolicznych- szlak metaboliczny, w którym część produktów ostatniej reakcji jest zarazem substratami pierwszej reakcji w tym samym cyklu np.: cykl Kresa,

cykl Calvina, cykl mocznikowy.

7. Szlaki anaboliczne i kataboliczne są ze sobą ściśle powiązane, gdyż reakcje syntezy (anaboliczne) zachodzą przy niezbędnym nakładzie energii z zewnątrz, która wykorzystywana jest z energii uwalnianej w reakcjach rozkładu (katabolicznych)

Reakcje syntezy i rozkładu przeprowadzone są jednocześnie , chodź w różnych strefach komórki. W związku z tym, że reakcje maja miejsce w odmiennych częściach komórki, energia uwalniana w procesach katabolicznych musi być w jakiś sposób przetransportowana do miejsca procesów syntezy. Dzieje się to za pośrednictwem związków wysokoenergetycznych.

8. Podstawowe przenośniki energii i elektronów w komórce

Adenozonotrójfosforan (ATP), uniwersalny przenośnik energii w komórce

- zawiera wiązania wysokoenergetyczne pomiędzy resztami fosforowymi

- hydroliza wiązań prowadzi do powstawania adenozynodifosforanu (ADP), reszty fosforanowej (Pi) oraz uwolnienia energii

ATP+ H20--- ADP + Pi+ 30,5 KJ/mol

- możliwa dalsza hydroliza do adenozynomonofosforanu (AMP), również z wydzieleniem dużej ilości energii

- hydroliza ATP jest wykorzystywana w trakcie enzymatycznych reakcji engoergicznych jako źródło energii

- powszechnie wykorzystywany w procesie fosforyzacji białek np.: enzymatycznych

- nie jest gromadzony i musi być stale odnawiany

- produkowany w trakcie oddychanoa komórkowego komórkowego mitochondrium

9. Dinukleotyd nikotynoamidoadeninowy (NAD+), podstawowy przenośnik elektronów i protonów wodorowych (H+) w komórce.

Jest koenzymem wielu enzymów, występuje w formie utlenionej, po przyłączeniu dwóch elektronów i protonu przechodzi w formie zredukowana NADH, Podobna rolę w reakcjach fotosyntezy pełni NADP+. Od NADP+ różni się dołączona reszta fosforanową, a jego forma zredukowana to NADPH.

10. Acetylokoenzym A (acetylo- CoA), aktywny octan, reszta octanowa powiązana wiązaniem wysokoenergetycznym z koenzymem A. Zajmuje centralna pozycję w metabolizmie komórki: powstaje w wyniku przemian katabolicznych węglowodanów, kwasów tłuszczowych, aminokwasów. -Może być wykorzystany w syntezie kwasów tłuszczowych oraz jako substrat oddechowy w cyklu Kresa.

11. Enzymy- białka katalizujące reakcje zachodzące w żywych organizmach.

Funkcja enzymów jest regulacja szybkości przeprowadzanych reakcji chemicznych;

Biorą udział w ważnych przemianach anabolicznych: synteza białek, cukrów i tłuszczów, obniżając energię aktywacji, czyli najniższego poziomu energetycznego substratu, niezbędnego do zainicjowania reakcji, zmniejszają ilość energii dostarczanej do reakcji endoergicznych w stosunku do reakcji zachodzących be udziału enzymów.

12. Enzymy: wykazują specyficzność względem odpowiedniego substratu, nie wpływają na równowagę reakcji, są bardzo aktywne katabolicznie kilkakrotnie przyspieszając reakcje, zapewniają prawidłowa kierunkowość reakcji, a przez co i większa skuteczność.

13. Oddychanie komórkowe

Proces utleniania biologicznego, w którym związki organiczne (węglowodany) utleniane zostają do prostych związków nieorganicznych takich, jak CO2 i H20 z uwolnieniem energii, służącej następnie do innych procesów warunkujących podtrzymanie życia C6H12O6+602—6CO2+6H20+energia (ATP)

Głównym założeniem oddychania jest wyzwolenie użytecznej metabolicznie energii w postaci ATP. Oddychanie komórkowe zachodzi w organellum komórkowym, mitochondrium, (centrum energetyczne komórki)

14.Główne związki wykorzystywane prze komórki jako źródło energii:

węglowodany - podstawowe , łatwo dostępne źródło energii w komórce

tłuszcze- związki wysokoenergetyczne, główny materiał zapasowy w organizmach zwierzęcych

białka- wykorzystywane w ostatniej kolejności, wymagają dezaminacji.

15. Etapy oddychania tlenowego

1. Glikoliza: jest przeprowadzana w cytoplazmie, ciąg reakcji prowadzonych do powstawania z 1 cząsteczki glikozy 2 cząsteczek pirogronianu, dochodzi do reakcji NAD+ do NADH, oraz do fosforyzacji substratowej, utworzenia ATP przez przeniesienie reszty fosforanowej z ufosforylowanego substratu.

CH6H12O6+2ADP+2Pi+2NAD--- CH3COCOO- + 2 ATP+ 2 NADH

16. 2. Oksydacyjna dekarboksylacja pirogronainu (reakcja pomostowa)

reakcja pomostowa przeprowadzana jest w macierzy mitochondrialnej, przekształcenie pirogronianu do reszty acetylowej związanej z koenzymem A (acetylo- CoA),

wydzielany jest CO2 powstają zredukowane formy

NADH, CH3COCOO-+ CoA+NAD+-----ACETYLO-CoA+CO2+NADH

17. Cykl Kresa (cykl kwasó trójkarboksylowych, cykl kwasu cytrynowego)

przeprowadzany w macierzy mitochondrialnej, cykliczny ciąg reakcji którego pierwszym etapem jest dołączenie acetylo-CoA do 4- węglowego szczwiooctanu,

utworzony 6-węglowy cytrynian ulega szeregowi przemian w tym dekarboksylacji (odłączony jest CO2) i dehydrogeneracji (powstaje NAD oraz FADH2), podczas cyklu Kresa zachodzi fosforyzacja substratowa, substratowi efekcie następuje regeneracja szczawiooctanu

acetylo- CoA+3NAD+FAD+ + GDP+Pi—2CO2+3NADH+FADH2+GTP+CoA

17. Fosforyzacja- proces chemiczny polegający na przyłączeniu reszty fosforanowej do związku chemicznego.

Fosforyzacja fotosyntetyczna (fotosforylacja)- synteza ATP pod wpływem energii dostarczanej przez fotony światła.

Fosforyzacja oksydacyjna- synteza ATP kosztem energii wywalanej w czasie transportu atomów wodoru i elektronów na tlen.

Fosforyzacja substratowa- synteza ATP z ADP i fosforanu nieorganicznego (Pi) oraz energii powstającej w wyniku wewnętrznej reorganizacji cząsteczki związku organicznego której poziom energetyczne spada.

18. 4. Łańcuch oddechowy (utlenianie końcowe na łańcuchu oddechowym)

-właściwy łańcuch oddechowy zbudowany jest z 4 dużych kompleksów białek (reduktazy i oksydazy) będących częścią błony wewnętrznej mitochondrium.

- elektrony z NADH I FADH2 są przekazywane między kompleksami łańcucha oddechowego, oddechowego wydzielana energia jest wykorzystywana do transportu protonów wodorowych H+ przez wewnętrzna błonę mitchondrium do przestrzeni międzybłonowej.

19. Łańcuch odechowy C.D.

- elektrony z FADH2 są przekazywane do łańcucha oddechowego na dalszym etapie niż NADH, i stąd pozwalają na przepompowanie mniejszej liczby protonów protonów a więc dostarczają mniej energii

- wytworzony gradient protonów H+ jest wykorzystywany przez syntezę ATP do wytworzenia ATP- podczas syntezy protony przedostają się z powrotem do macierzy mitochondrialnej

- ostatecznym akceptorem elektronów i protonów wodorowych jest tlen (postaje H20) czyli produkcję ATP w łańcuchu oddechowym określamy jako fosforyzację oksydacyjną.

20. Bilans oddychania

w czasie glikolizy zużywane są 2 cząsteczki ATP na aktywację glukozy, uzyskiwane są natomiast 4 cząsteczki ATP, po dwie na każda z dwóch cząsteczek pirogronianu powstałego powstałego glukozy- zysk netto to 2 ATP na cząsteczkę glukozy (jest to jedyny zysk energetyczny fermentacji)

21. Bilans oddychania C.D

w cyklu Kresa przemiany każdej z 2 cząsteczek acetylo-CoA dostarczają 1 cząsteczkę GTP, równoważną ATP. W łańcuchu oddechowym protony przepompowane dzięki elektronom pochodzącym z NADH pozwalają na syntezę 3 cząsteczek ATP; dla FADH są to tylko 2 cząsteczki

22. Bilans oddychania C.D 2

łącznie w cyklu oddychania tlenowego 10 cząsteczek NAD+ ulega redukcji do NADH: 1 na każda z dwóch cząsteczek pirogronianu powstałego glikolizie 1 na każda cząsteczkę pirogronianu przekształconą w acetylo-CoA w reakcji pomostowej po 3 na każdą cząsteczkę acetylo-CoA w cyklu Kresa (dodatkowo w cyklu Kresa uzyskiwana jest 2 cząsteczka FADH2 na każda cząsteczkę acetylo-CoA), dostarczenie 2 cząsteczek NADH powstałych powstałych glikozie ( powstałych cytoplazmie) do łańcuch oddechowego (oddechowego mitochondrium) wymaga transportu przez błonę mitochondrium i powoduje straty energii, w wysokości 1 ATP na cząsteczkę. Bilans łączny utleniania 1 cząsteczki glukozy: 2 ATP (aktywacja glukozy) + 4 ATP (glikoliza) + 2 ATP (cykl Kresa), 2 ATP (transport NADH)+ 10x 3ATP (utlenianie NADH)+ 2X 2 ATP (utlenianie FADH2)= 36 ATP

23. Procesy anaboliczne

Fotosynteza- to proces wiązania energii świetlnej w związkach organicznych przy wykorzystaniu dwutlenku węgla i wody jako substratów. Jest podstawowym mechanizmem powstawania materii organicznej, wykorzystywanej następnie przez prawie wszystkie organizmy na Ziemi. Na fotosyntezę składa się: faza jasna zależna od światła,

faza ciemna- mogąca zachodzić w ciemności zależna jednak od produktów fazy jasnej.

6CO2+12H2O+2867KJ-----C6H1206+6O2+6H20

24. Czynniki wpływające na intensywność fotosyntezy:

1. Intensywność oświetlenia (lepsze oświetlenie poprawia intensywność fotosyntezy, różne rośliny maja różne optymalne natężenia światła, przy zbyt intensywnym oświetleniu dochodzi do uszkodzenia fotosystemów chloroplastów; roślina chroni się ustawiając chloroplasty tak aby przyjmowały jak najmniej światła.

2. Temperatura ( ze wzrostem temperatury rośnie prędkość fotosyntezy ale tylko do pewnych granic; przy zbyt wysokiej temperaturze dochodzi do unieczynnienia aparatu fotosyntetycznego, optimum dla różnych roślin zwykle przypada w pobliżu temperatur w których zwykle występują)

3. Dostępność wody ( woda jest konieczna m.in. do wytwarzania siły asymilacyjnej w fazie jasnej fotosyntezy, mała ilość wody powoduje zamykanie szparek i ogranicza dostępność CO2)

4. Dostępność CO2- (zwiększenie ilości CO2 w komórce powoduje wzrost efektywności fotosyntezy, przy małym stężeniu CO2 enzym wiążący CO2 powoduje jego uwalnianie powodując jednocześnie straty energii- proces ten niekorzystny dla roślin nazywamy fotoddychaniem, rośliny stosując różne mechanizmy przeciwdziałają temu mechanizmowi:

a) rośliny o fotosyntezie typu CAM wiążą CO2 w nocy, gdy szparki są otwarte a traty wody niewielkie i magazynują go w postaci kwasów w wakuolach komórki. W dzień szparki są zamknięte a roślina zużywa zmagazynowany CO2.

b) w fotosyntezie typu C4- mają w liściu prócz miękiszu gąbczastego wypełniającego jego wnętrze C4 także miękisz wieńcowy- otaczający samą wiązkę przewodzącą.

Mezofil liści roślin typu C3 jest zróżnicowany na miękisz palisadowy i gąbczasty. Odbywa się tu fotosynteza oraz fotooddychanie.

Rośliny prowadzące fotosynteze typu C4 posiadają jako pierwotny akceptor dwutlenku węgla, fotoennolopirogronian (PEP),. Pierwszym produktem jest szczawiooctan który następnie przekształca się w jabłczan. Jabłczan jest transportowany do komórek miękiszu wieńcowego w którym to dwutlenek węgla jest odłączany po czym wprowadzony w cykl Calvina.

25. Barwnik fotosyntezy

Chlorofil- barwnik absorbujący energię słoneczną stanowi zasadniczą część fotoskładów przekształcających energię świetlną na chemiczną. Chlorofil cechują dwa maksima absorpcji: w zakresie światła niebieskiego niebieskiego nieci słabsze czerwone, zielona barwa roślin (i chlorofilu) jest spowodowana odfiltrowaniem zakresów widma pochłanianych przez chlorofil, u roślin wyższych występują dwie formy chlorofilu- a i b a)-niebieskozielony barwnik, b)- zielonożółty barwik.

26. Chlorofile są magnezoporfirynami- w środku czterech pierścieni węgloazotowych czyli pirogowych ułożonych w czworokąt położony jest atom magnezu.

Karoteny- dodatkowe barwniki fotosyntetyczne absorbujące światło o nieco innej długości fali niż chlorofil i przekazujące na niego energię pełnią funkcję barwników osłonowych.

27. Faza jasna fotosyntezy: to pierwsza faza fotosyntezy zachodząca wyłącznie w obecności światła; prowadzi do związania energii świetlnej w przenośnikach chemicznych.; faza jasna zachodzi w błonach tylakoidów

12H20+18ADP+12NADP+ +ENERGIA--- 18ATP+12NADPH+602

28. Budowa aparatu fotosyntetycznego

*Fotosystem I oraz fotosystem II są zespołem białek i kilkuset cząsteczek barwników fotosyntetycznych, ( fotosystem I zawiera więcej chlorofilu a i mniej chlorofilu b niż fotosystem II; nazywany jest P700 absorbuje promieniowanie o długości fali 700 nm, fotosystem II tzw. P680 pochłania promieniowanie o długości fali 680 nm.

* barwniki fotosyntetyczne tworzą struktury przypominające anteny zbierające energię świetlną przekazujące je do centralnej cząstki chlorofilu w fotosyntezie;

* poza fotosystemami w reakcjach fazy świetlnej bierze udział szereg przenośników związanych z błoną tylakoidu lub znajdujących się w jego bezpośrednim sąsiedztwie.

29. Przebieg fazy jasnej

* światło padając na fotosystem i powoduje wybicie elektronu na wyższy poziom energetyczny

* wybity elektron wędruje przez kolejne przenośniki przechodzi przez ferredoksynę i trafia na NADP+ znajdujący się w stromie chloroplastów

* cząsteczka NADP+ (ulega redukcji) po przyjęciu elektronu przyłącza proton wodorowy H+ tworząc NADPH

* przepływowi elektronów przez plastochion towarzyszy „pompowanie” protonów wodorowych H+ ze strony do wnętrza tylakoidów co z kolei generuje proces fosforyzacji fotosyntetycznej w którym z ADP i reszty fosforanowej (Pi) syntetyzowana jest cząsteczka ATP

* Włączenie do wnętrza tylakoidu portony wodorowe pochodzą z rozkładu cząsteczki wody (fotoliza) z której tez biorą się elektrony uzupełniające „lukę elektronową” w fotosyntezie II

30. Produktami fazy jasnej są:

* NADPH+ H+ (uwodorowana postać fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego)

* ATP (adenozynotrifosforan)

* tlen dyfundujący do atmosfery

NADP+H+ i ATP tworzą tzw. Sile asymilacyjna, wykorzystywana w kolejnych etapach fotosyntezy.

31. Fazy ciemne fotosyntezy (cykl Calvina)

Jest to proces wiązania dwutlenku węgla przy wykorzystaniu produktów jasnej fazy (NADPH i ATP), prowadzący do wytworzenia prostych węglowodanów). Proces jest niezależny od obecności światła a jedynie od produktów fazy jasnej. Zachodzi w stromie chloroplastów.

6CO2+ 12NADPH+18 ATP---- C6H1206+6H20+12NADP+ + 18ADP+18Pi

32. Przebie fazy ciemnej

Karboksylacja: Co2 przyłączany jest do rybulozobisforanu, powstały sześciowęglowy związek natychmiast rozpada się do dwóch trójwęglowych czasteczek kwasu fosfoglicerynowego)

Redukcja- kwas fosfoglicerynowy przy wykorzystaniu NADPH i ATP jest redukowany do aldehydu fosfoglicerynowego (pierwszy produkt fotosyntezy- trioza).

Cząsteczki aldehydu są wykorzystywane syntezy: glukozy, sacharozy i skrobi oraz do trzeciego etapu fazy ciemnej tzw. Regeneracji.

33. Fotosynteza- pochodzi z języka greckiego: phos= światło+ synteza.

Początek badań nad fotosyntezą datuje się od 1630 roku,

*van helmont stwierdził że rośliny zielone same wytwarzają substancje organiczne a nie czerpią ich z gleby

* w XVIII wieku angielski uczony Priestley odkrył że „rośliny mogą naprawiać powietrze zepsute przez palące świece” (1772r.)

* holenderski badacz Ingenhousz stwierdził że przemiany zachodzące podczas „ naprawiania zepsutego powietrza” wymagają światła (1779r.). Wkrótce potem okazało się że składnikiem „niedobrego” powietrza pochłanianym przez rośliny jest dwutlenek węgla a ponadto ponadto procesie tym zużywana jest woda

* niemiecki uczony Mayer stwierdził (1843r.) że rośliny pochłaniają energię słoneczną i przekształcają ją w energię chemiczną wiązań asymilatów.

* w 1862r. J.Sachs srwierdził że pierwszym dostrzegalnym produktem asymilacji CO2 jest skrobia geomadzaca się w plastykach.

* lata 40 XXw.- Calvin i Benson za opracowanie cyklu reakcji związanych z asymilacja dwutlenku węgla otrzymali nagrodę Nobla.

Wykład 18.11

1.Pierwiastki niezbędne dla roślin

Rośliny są zależne od wielu niezbędnych pierwiastków i soli mineralnych, pobieranych przez korzenie z podłoża, pierwiastki te dzielimy na makro- i mikroelementy. Pierwiastki są konieczne do ukończenia cyklu rozwojowego, wzrostu, przeprowadzania procesów metabolicznych, rozmnażania. Roślina dzięki transportowi aktywnemu wybiera z gleby wybiórczo tylko te jony, na które ma zapotrzebowanie. Pomimo selektywnego pobierania jonów do komórek roślin mogą wydzielać się substancje toksyczne tj. ołów, stront, kadm, glin lub w nadmiernych ilościach; wynika to prawdopodobnie z w półprzepuszczalności błony komórkowej.

2. Niezbędne dla roślin są następujące pierwiastki mineralne:

makroelementy: P-fosfor, Fosfor-azot, S-siarka, K-potas, Ca-wapń, Mg-magnez

mikroelementy- Fe-żelazo, Mn-mangan, Cu-miedź, Zn-cynk, B-bor, Mo-molibden

3. Podział pierwiastków pokarmowych roślin wg ich właściwości fizjologicznych i biochemicznych.

I Organogeny- węgiel, tlen, wodór

Pobieranie transport: węgiel pobierany w postaci CO2, wodór pobierany w postaci H20,

tlen pobierany w postaci 02 oraz H20.

Funkcje fizjologiczne i właściwości biochemiczne: Podstawowe składniki cząsteczek związków organicznych. Atomy węgla tworzą łańcuchy lub pierścienie do których przyłączają się atomy H lub O a także grup: - COOH-CHO-NH2-SH itp.

II niemetale azot, siarka, fosfor, bor

Pobieranie i transport: pobieranie w postaci utlenionej jako aniony NO3-, SO4 2-, H2PO4-, BO3-3. Azot również jako NH4+. Transportowane w postaci jonów nieorganicznych lub tez w postaci cząsteczek organicznych np.: aminokwasów- amidów, estrów itp.

Funkcje fizjologiczne i właściwości biochemiczne : Ważne składniki związków organicznych. NO3- i SO4-2 są redukowane do - NH2 (grupa aminowa) i -SH (grupa sulfhydrylowa), a następnie przyłączane do łańcuchów lub pierścieni węglowych.

PO4-3 oraz BO3-3 tworzą estry z alkoholami (cukrami)

III Metale alkaliczne i ziem alkalicznych - potas, sód, magnez, wapń

Pobieranie i transport: pobieranie w dużych ilościach jako kationy i w tej postaci również transportowane.

Funkcje fizjologiczne i właściwości biochemiczne: Są przede wszystkim wiązane sorpcyjnie z substancjami organicznym. Wywierają niespecyficzny wpływ na hydratację biokoloidów, a przez to wpływają na działanie enzymów. Mogą się nawzajem wypierać. Ca i Mg są częściowo wiązane w postaci chelatów, w związku z czym Mg wykazuje specyficzne działanie jako- aktywator enzymów.

Chelaty (związki chelatowe)- związki kompleksowe, w których cząsteczka organiczna, za pomocą najczęściej dwóch lub trzech grup organicznych, łączy się z jonem centralnym, którym najczęściej jest dwu- lub trójwartościowy kation metanu (np.: Fe+2)

IV metale ciężkie- żelazo, mangan, miedź, cynk, molibden

Pobieranie i transport: pobieranie jako kationy lub chelaty metali ( z wyjątkiem Mo pobieranego w postaci anionu MoO4-2). Transportowane jako chelaty metali lub jony nieorganiczne.

Funkcje fizjologiczne i właściwości biochemiczne: przede wszystkim składniki enzymów oksydororedukcyjnych, których działanie polega na zmianach wartościowości metalu (Fe, Cu)

Mn i Zn działają jako aktywatory enzymów, podobnie jak Mg. Tendencja do tworzenia chelatów.

4. Fizjologiczna rola makro i mikroskładników mineralnych.

Pierwiastki mineralne pełnia następujące funkcje w roślinach:

- wchodzą w skład niektórych związków organicznych; na przykład azot i siarka stanowią istotny składnik białek, a zatem i enzymów, magnez- chlorofilu, fosfor bierze udział w budowie kwasów nukleinowych, nukleinowych a także nukleotydów i koenzymów.

- niektóre pierwiastki (o charakterze metali) są aktywatorami enzymów, przy braku tych pierwiastków dany enzym może być całkowicie nieczynny. Takimi aktywującymi jonami są na przykład jony Mg2+, K+

- pewne pierwiastki wchodzą w skład enzymatycznych układów oksydororedukcyjnych komórki, których działanie polega na transporcie elektronów; dotyczy to tych pierwiastków, które mają zdolność zmieniania wartościowości (żelazo, miedź, mangan0

5. Makroelementy współuczestniczą w utrzymywaniu odpowiedniej równowagi pomiędzy kationami jednowartościowymi (K+) a dwuwartościowymi (Ca”+Mg”+)

Równowaga ta ma duży wpływ na utrzymanie biokoloidów cytoplazmy w odpowiednim stopniu uwodnienie. Ponadto pewne jony biorą udział w tworzeniu układów buforowych, wpływających na odczyn komórki. Makroelementy występują w soku komórkowym w większych ilościach wpływają na potencjał osmotyczny komórki oraz na jej siłę ssącą.

6. Ogólne objawy niedoboru pierwiastków mineralnych mineralnych roślin.

Niedobór każdego z makro i wywołuje mikroelementów u roślin niespecyficzne objawy chorobowe. Mogą one być charakterystyczne dla różnych roślin.

Zahamowanie wzrostu: w zasadzie brak każdego z podstawowych pierwiastków hamuje wzrost, najostrzej jednak objaw ten występuje przy braku N,P,K

Chloroza: pospolitym symptomem deficytu pewnych pierwiastków jest chlorowa, polegająca na zmniejszonej zawartości chlorofilu i w związku z tym na braku zielonego zabarwienia. Często chlorowa obejmuje jedynie miękisz liścia pomiędzy żyłkami lub brzegi liścia.

7. Nekroza (martwica) polegająca na zamieraniu części rośliny jest również częstym objawem pewnych pierwiastków. Najczęściej zamierają fragmenty blaszki liściowej, tworząc charakterystyczne plamy, zasychają całe liście, poczynając od brzegów lub od środka bądź zamierają wierzchołki wzrostu łodygi.

Zabarwienie łodygi i liści: nadmierne wytwarzanie czerwonego barwnika- antocyjanu i wynikające stąd czerwone lub fioletowe zabarwienie łodyg i liści może być wywołane niedoborem pewnych pierwiastków (zwłaszcza N i P).

Zaburzenia w tworzeniu się nasion i owoców: zaburzenia są końcowymi i z rolniczego punktu widzenia najważniejszym objawem zakłóceń w odżywianiu mineralnym. Zwłaszcza niedostatek N,P,K i Ca powoduje słabe wykształcenie nasion i owoców albo zupełny ich brak.

8. Lokalizacja objawów: Symptomy niedoboru pierwiastka mineralnego w postaci chlorozy lub nekrozy występować mogą wyraźniej na starszych liściach lub tez w innych przypadkach- na młodszych liściach; zależy od zdolności jego przemieszczania się w roślinie.

Wapń, a także żelazo, bor i miedź oraz siarka należą do pierwiastków mało ruchliwych. Odłożone w starszych liściach zostają w nich unieruchomione i nie mogą być wycofane do młodszych liści, które odczuwają wskutek tego ich niedostatek. Stąd objawy braku Ca, Fe,B, Cu, i S występują przede wszystkim na młodszych liściach.

Potas, a także azot, fosfor i magnez zalicza się do pierwiastków ruchliwych.

Przypadku deficytu mogą być one wycofywane ze starszych liści i kierowane do młodszych. Starsze liście zostają w ten sposób niejako zagłodzone i wykazują wyraźne objawy chorobowe, podczas gdy młodsze liście rozwijają się początkowo normalnie, stąd objawy braku K,N,P i Mg występują przede wszystkim na starszych liściach.

9. Fosfor- wpływ na wartość pH na przyswajalność fosforu

Przyswajalność fosforu z gleby jest silnie uzależniona od wartości pH. Optymalna wartość pH waha się w granicach 6-7. Wzrost pH powoduje niebezpieczeństwo unieruchomienia fosforu w glebie. Przy umiarkowanie wysokim pH (7,5-8) przyswajalność fosforu można podnieść poprzez nawozy fizjologiczne kwaśne, jak np.: siarczan amonowy, siarka elementarna lub gips. Wzrost zakwaszania gleby prowadzi do powstawania fosforanów aluminium i żelaza. Przyswajalność P polepszają nawozy zawierające surowe fosforany, skuteczne jest tez wapnowane gleby (wzrost pH).

10. Wpływ nawozów fosforowych na glebę: pozwalają utworzyć trwałe agregaty glebowe i ułatwiają sprawność roli, zwiększają ilość mikroorganizmów mikroorganizmów glebie mikroorganizmów podnoszą ich skuteczność, wzmacniają system korzeniowy roślin uprawnych powodując użyźnienie gleby.

Fosfor w roślinach: korzenie roślin przyswajają głównie występujący w roztworze glebowym ortofosforan H2PO4; HPO4;PO4. Wydzielając kwasy potrafią one jednak rozpuścić też znajdujący się w glebie fosfor niestały. Fosfor jest składnikiem wielu ważnych związków i tym samym wpływa na ogólna przemianę materii roślin.

11. Znaczenie fosforu dla roślin: P jest ważny dla przepływu energii chemicznej w różnych procesach przemiany materii, jest składnikiem kwasów nukleinowych i odpowiada za przekaz informacji genetycznych. Kwasy nukleinowe natomiast odgrywają ważna rolę w procesie syntezy białek. Odgrywają zasadnicza rolę podczas syntezy tłuszczu białek węglowodanów węglowodanów i witamin, jest ważnym składnikiem błon biologicznych, niezbędny zarówno podczas wykształcania kłosa i kwiatów jak i i owoców i nasion (tworzenie fityny magazynującej potas dla kiełkowania), podnosi wartość użytkową i biologiczna plonów.

12. Objawy niedoboru fosforu: rośliny charakteryzują się niewielkim karłowatym wzrostem oraz sztywnymi liśćmi, osłabia kwitnienie i dojrzałość plonów, nieodpowiednio funkcjonujący przepływ energii zakłóca całą przemianę materii, najstarsze liście przybierają początkowo barwę ciemno-zielona następnie czerwonawa po czym obumierają (wynika to z nagromadzenia chlorofilu oraz podwyższonej zawartości antocyjan), starsze liście przedwcześnie opadają, rośliny są mniej odporne na mróz.

Objawy niedoboru fosforu- widoczna sztywność liści wraz z czerwono-zółtym zabarwieniem brzegów liści.

Deficyt fosforu ujawnia uwidacznia się najczęściej u roślin młodych w początkowych okresach ich wzrostu i rozwoju.

13. Azot- większość roślin pobiera azot poprzez systemy korzeniowe w formie jonów azotanowych NO2- , azotanowych oraz amonowych NH4+ lub mocznika. Związki te pojawiają się w ziemi w efekcie padania deszczy oraz procesów gnilnych.

Funkcje w organizmie: składnik budulcowy białek, kwasów nukleinowych, niektórych koenzymów, nośników energii ATP, ADP, barwników fotosyntetycznych, hormonów wzrostowych roślin. Transportowany jest przez floem Felom ksylem.

14. Objawy niedoboru azotu: hamowanie wzrostu roślin (szczególnie liści), małe krzewienie roślin, chlorowa liści starszych (dolnych-zasychających)

Objawy niedoboru azotu- widoczne jasnozielone zabarwienie liści.

15. Siarka- siarka w roślinach. Siarka przyswajana jest z gleby przez rośliny wyższe wyłącznie w postaci jonu siarczanowego. Rośliny nie są jednak w stanie wiązać siarki z powietrza (siarkowodór, dwutlenek siarki). Siarczan jest jonem ujemnym i podobnie jak jon azotowy nie podlega adsorpcji, dlatego istnieje niebezpieczeństwo jego wymycia.

Ryzyko silnego niedoboru siarki dotyczy gleb lekkich, słabych strukturalnie, obszarów o ponadprzeciętnej średniej opadów oraz takich, gdzie w sposób ograniczony rozwija się system korzeniowy.

16. Znaczenie siarki dla roślin: jest niezbędna w procesie syntezy aminokwasów siarkowych i bierze udział w ogólnej syntezie protein, podnosi skuteczność azotu, aktywuje enzymy ważne dla przemiany energii i kwasów tłuszczowych, ważna podczas kształtowania pierwotnych składników odżywczych roślin (wpływających na smak i zapach wielu roślin uprawnych jak np.: oleje gorczycy i czosnku), siarka jest składnikiem witaminy B1 (ziarna zbóż, rośliny motylkowe), jest niezbędna do produkcji roślinnych przeciwciał (fitoaleksyny, glutation)

17. Objawy niedoboru siarki: objawy niedoboru siarki pojawiają się najpierw na młodszych liściach. Ślady niedoboru na liściach starszych występują przy jednoczesnym braku N.

Na całych powierzchniach liści widoczna jest chlorowa. Roślina staje się sztywna i łamliwa. Niedobory siarki u rzepaku objawiają się złym wzrostem rośliny, uwypuklonymi liśćmi, słabym wybarwieniem kwiatów oraz pęcherzykowato nabrzmiałymi strąkami.

18. Wapń- pobierany jest w postaci jonu Ca2+ w niskim ph, w formie rozpuszczalnej. Pobierany jest wolno. Wykazuje mała ruchliwość ruchliwość roślinie, wprowadzony do tkanki pozostaje w niej (ulega akumulacji). Nadmiar wapnia jest wycofywany z przemian metabolicznych przez wiązanie go z kwasem szczawiowym. Wapń tworzy wiązania ze związkami organicznymi, występującymi w próchnicy, chroniącymi go przed wytrącaniem z roztworu glebowego (sprzyja tworzeniu się struktury gruzełkowej)- jest czynnikiem żyzności gleby. Reguluje odczyn gleby- zobojętnia kwasowość gleby. Transport przez ksylem.

19. Wapń w roślinach- gromadzony jest w wakuoli przez szczawianów wapnia mitochondriach ER, występuje w ścianach komórkowych (blaszce środkowej),

węglan wapnia- inklustruje powierzchnię ścian komórkowych, szczawian wapnia w postaci kryształków występuje w soku komórkowym, fityna (zapasowy związek magnezowo-wapienno-fosforowy) występuje w ziarniakach zbóż

Znaczenia wapnia dla roślin: wapń reguluje aktywność wielu enzymów, łatwo łączy się z celuloza i pektynami co powoduje jego akumulację w apopaście, utrzymuje właściwą strukturę membran plazmatycznych (usunięcie Ca powoduje rozpad komórek), utrzymuje biokoloidy komórki w odpowiednim stanie uwodnienia.

20 .Objawy niedoboru wapnia: sucha zgnilizna wierzchołków pomidora, gorzka plamistość podskórna jabłek, system korzeniowy jest słabo rozwinięty, deformacja liści, zahamowanie wzrostu roślin, chlorozy.

21. Magnez- farmy wiązania magnezu w glebie:

Magnez występuje w glebie w trzech postaciach: jako jon Mg2+ w roztworze glebowym,

jako jon Mg2+ absorbowany wymiennie z kationami (próchnica lub minerały ilaste), jako stały element sieci krystalicznych krzemianów. Z Powodu osłonki hydratacyjnej jony Mg2+ łącza się z powierzchniami wymiennymi raczej słabo. Ułatwia to magazynowanie magnezu w glebie i zwiększa ryzyko jego wypłukiwania. Utrata magnezu w wyniku wypłukiwania występuje głównie w wilgotnych strefach klimatycznych na glebach lekkich.

22. Magnez uwalniany podczas wietrzenia krzemianów jest przyswajalny przez rośliny bardzo powoli. Wiele gleb jest z natury ubogich ubogich magnez. Zawarty w nich przyswajalny magnez nie wystarcza, aby pokryć zapotrzebowanie poszczególnych upraw na ten składnik. Stosunek Ca/Mg gleb zasobnych w wapń wpływa negatywnie na przyswajanie magnezu przez rośliny. Przyswajanie magnezu jest również utrudniane na glebach o niskiej zawartości pH, co wynika ze stosunku Al./Mg. Niskie wartości pH wiążą się dodatkowo z obecnością uszkadzającego system korzeniowy aluminium. Skuteczne takich przypadkach są nawozy magnezowe. Kationy taki jak: K+, Ca2+, mogą wpływać negatywnie na przyswajanie magnezu. Optymalne przyswajanie magnezu w takich warunkach jest możliwe jedynie dzięki zastosowaniu nawozów zawierających magnez rozpuszczalny w wodzie.

23. Magnez w roślinach: Rośliny pobierają magnez z roztworu glebowego tylko w postaci jonów Mg2+. Magnez przemieszcza się z dużą łatwością w roślinie i bierze udział w wielu procesach przemiany materii.

Znaczenie magnezu dla roślin: jako główny budulec chlorofilu (zielonego barwnika liścia) jest ważny dl reakcji świetlnej fotosyntezy, niezbędny dla syntezy transportu i magazynowania ważnych składników roślinnych (węglowodany, białka tłuszcze),

aktywuje działanie wielu enzymów, reguluje gospodarką energetyczna roślin gdyż jest niezbędny na drodze łączenia enzymu z nośnikiem energii- trójfosforanem adenozyny, wpływa na tworzenie kwasu dezoksyrybonukleinowego dezoksyrybonukleinowego a tym samym na przekształcanie informacji genetycznej w białko, jest składnikiem pektyn i fityny pektyny odpowiadają za stabilność komórki natomiast magazynowany w fitynie fosfor jest ważny dla kiełkowanie roślin, jest stałym składnikiem rybosomów oraz jądra komórkowego komórkowego i wpływa na stabilizację błony biologicznej, bierze udział w tworzeniu ściany komórkowej, wykazuje właściwości hydratacyjne wpływając na gospodarkę wodną i skuteczność enzymów, magnez i mangan wspierają koncentrację wartościujących składników jak np.: kwas cytrynowy i witamina C podnoszą właściwości zamrażalnicze warzyw i odporność ziemniaków na przebarwienia podczas produkcji puree mączki ziemniaczanej.

24. Objawy niedoboru magnezu: występują przede wszystkim na starszych liściach w wyniku spadku poziomu chlorofilu i chloroplastów chloroplastów w roślinie między nerwami liści pojawiają się plamy chlorozy, długotrwały niedobór prowadzi do martwicy pomiędzy nerwami liści, na intensywność objawów niedoboru magnezu decydujący wpływ maja promienie słoneczne.

25. Potas: występuje w roztworze glebowym jako jon K+.

Frakcja wymienna: jony potasu łącza się z ujemnymi powierzchniami wymienników kationów (minerały ilaste lub elementy próchnicze). Wiązanie nie jest trwałe tak więc potas może dostać się w razie potrzeby do roztworu glebowego.

Frakcja wymienna: jon potasu magazynowane są w warstwach pośrednich minerałów ilastych (unieruchomienie). Procesy pęcznienia i kurczenia się minerałów ilastych pozwalają zmieniać odstępy między warstwami, a tym samym regulować przyswajanie potasu przez rośliny. Potas staje się przyswajalny, ewentualnie jego przyswajanie zostaje zahamowane.

Siec krystaliczna krzemianów: potas stanowi budulec krzemianów glebowych.

W postaci takiego stałego wiązania jest nieprzyswajalny przez rośliny. Dopiero proces wietrzenia pozwala na jego uwolnienie i przejście do innych frakcji. Jest to jednak proces bardzo długotrwały.

26. Potas w roślinach: roślina przyswaja potas z roztworu glebowego w postaci K+.

Kationy potasu przemieszczają się z łatwością w roślinie a magazynowane są głównie w jej młodych aktywnych częściach. Potas spełnia wielu funkcji w roślinnej przemianie materii dlatego też jego niedobór wpływa bardzo niekorzystnie na wzrost roślin, ich jakość oraz na wysokość plonów.

27. Znaczenie potasu dla roślin: ogrywa ważna rolę w wielu etapach fotosyntezy jak

np.: regulacja aparatu szparkowego podczas pobierania CO2 czy unieruchomienie CO2 i energetycznego trójfosforanu adenozyny w mitochondriach, w roślinnej przemianie materii aktywuje ponad 50 enzymów, bierze udział w regulacji osmotycznej podnosi produktywne wykorzystanie wody i ogranicza stres wywołany suszą, jest niezbędny podczas syntezy protein wspiera tworzenie węglowodanów, konieczny dla magazynowania i transportu węglowodanów węglowodanów z liści do organów spichrzowych (bulwy, ziarna, korzeń buraka itp.), podnosząc poziom białka i witamin zwiększa jakość produktu, wpływa na kształtowanie tkanki mechanicznej co przynosi zdolności przechowalnicze produktów (np.:zboża) oraz ich odporność na choroby, podnosi naturalną odporność roślin na choroby szkodniki i mróz oraz ogranicza występowanie czarnej plamistości ziemniaka.

28. Objawy niedoboru potasu: pierwsze objawy pojawiają się na starszych liściach, gdyż potas przemieszczając się z łatwością w łyku dociera najpierw do młodych, aktywnych części roślin. Liście te wiotczeją i zwisają tak że cała roślina sprawia wrażenie zwiędłej. Brzegi liścia staja się jasno-zielone. Kolejno pojawia się nekroza brzegów i wierzchołków liści, a w zaawansowanym stadium również między nerwami. Występują zaburzenia wzrostu. Liście są małe. W przypadku krzewów i drzew spowolniony zostaje proces drewnienia ścian komórkowych, co naraża rośliny na niekorzystne działanie mrozu. Osłabienie ścian komórkowych u zboża prowadzi do wylegania i obniżenia odporności na atak grzybów.

29. Bor- Bor w glebie. Bor trafia do roztworu glebowego w wyniku wietrzenia minerałów (mika, turmalin) w postaci kwasu borowego (H2B03). Powyżej wartości pH 6,3 kwas borowy ulega dysocjacji (BO3-,B4O72-). Powstały anion łączy się z dodatnio naładowanymi tlenkami żelaza i aluminium, minerałami ilastymi i substancjami organicznymi. Bor pobierany jest przez rośliny droga transpiracji, stad jego niedobory występują na glebach obojętnych i zasadowych głównie podczas suszy. Średnia zawartość boru w glebach wilgotnych

(5-80 mg kg-1). Gleby ilaste i próchniczne (30-80 mg kg-1), gleby piaszczyste wykazują raczej niska zawartość boru (5-20 mg kg-1). Ekstremalnie wysokie ilości boru o działaniu fitotoksycznym występują w regionach suchych i umiarkowanie suchych.

30. Bor w roślinach: Bor jako mikroelement niezbędny dla życia roślin wpływa na i wiele procesów przemiany materii. Poszczególne uprawy wykazują bardzo zróżnicowane zapotrzebowanie na bor. Rośliny jednoliścienne (zboża) wykazują w porównaniu z dwuliściennymi (buraki cukrowe, rzepak) niewielkie zapotrzebowanie na bor. Wynika to z różnic w budowie ściany komórkowej. Bor wchłaniany jest przez korzenie z roztworu glebowego głownie w postaci kwasu borowego.

31. Znaczenie boru dla roślin: B wspiera powstawanie stabilizujących ściany komórkowe węglowodanów, B polepsza stabilność i funkcjonowanie membran komórkowych aktywuje powstawanie sacharozy i jej transport od liści do organów spichrzowych, spichrzowych,

B reguluje proces powstawania kwasu dezoksyrybonukleinowego dezoksyrybonukleinowego syntezę białka, B wspomaga wzrost roślin przez wpływ na podział komórkowy.

32. Objawy niedoboru boru: nekroza wierzchołków wzrostu pędu i korzeni, liście kruche zamieranie kwiatów brak zawiązywanie owoców, owoce niewyrośnięte korkowaciała spękane, nekroza floemu, zwiększona transpiracja powoduje zakłócenia gospodarki wodnej rośliny, u roślin motylkowych występuje zahamowanie rozwoju bakterii brodawkowych korzeni, typowe objawy niedoboru boru to: sucha zgnilizna i zgorzeł liści sercowych buraka cukrowego, pastewnego pastewnego i boćwiny, pożółkłe wierzchołki lucerny, słabo wykształcone łuszczyny i nasiona rzepaku.

Nadmiar boru w roślinach: naturalny nadmiar boru występuje jedynie na glebach suchych, umiarkowanie suchych oraz na glebach pochodzenia morskiego, przyczyna nadmiaru boru jest zwykle nadmierne użyźnianie odpadkami miejskimi lub nieodpowiednie nawożenie mineralne, tolerancja roślin na bor jest bardzo zróżnicowana bardzo wrażliwe są ogórki i motylkowe.

33. Cynk- gleby piaszczyste wykazują niższy poziom cynku, aniżeli lessy. Zawarty w roztworze glebowym wolny cynk wiąże się z substancją organiczną. Cynk absorbowany jest przez tlenki żelaza, manganu i aluminium oraz minerały ilaste i krzemiany. Dodatkowe unieruchomienie cynku jest skutkiem wyższych zawartości siarczanów i fosforanów w roztworze glebowy. Dostępność cynku uzależniona jest od wartości pH oraz ogólnego poziomu cynku w glebie. Zawartość wymienionego cynku spada wraz ze wzrostem pH, przy pH=6 jest bardzo niewielka. Trudno rozpuszczalny siarczek cynku może się wytrącać się w warunkach beztlenowych. W ten sposób usuwa się cynk z pokarmów roślinnych.

Cynk przemieszczający się z wodą przemiękającą ma znaczenie jedynie na glebach kwaśnych.

34. Cynk w roślinach: Rośliny przyswajają cynk głownie w postaci Zn2+, Cynk aktywuje liczne enzymy bądź jest ich składnikiem przez co wpływa na przemianę materii roślin.

Znaczenie cynku dla roślin: jest niezbędnym czynnikiem polimerazy kwasu rybonukleinowego (RNA) katalizującego jego syntezę, wpływa na powstawanie białek, jako składnik enzymów katalizuje powstawanie 6-fosforanu fruktozy, będącego ważnym metabolitem glukozy i fotosyntezy, ważny dla stabilizacji rybosomów, wpływa na poziom kwasu indooctowego regulującego wzrost roślin.

35. Objawy niedoboru cynku: zahamowanie zostaje wzrost rośliny (karłowatość), redukcja powierzchni blaszek liściowych, na drzewach owocowych pojawia się w wyniku uszkodzeń międzywęźla rozetowatość liści, zahamowany zostaje wzrost gałęzi młode pędy obumierają a liście opadają zbyt wcześnie, u winorośli często występują wybujałe pędy boczne i małe grona, starsze liście wykazują objawy chlorozy i slady obumarcia.

Nadmiar cynku: działa toksycznie (niektóre rośliny odkładają nadmiar Zn w wakuolach), hamuje przyrost korzeni na długość, młode liście wykazują objawy chlorozy, indukuje niedobór żelaza.

36. Mangan- mangan występuje w glebie głównie w postaci wolnych tlenków lub krzemianów. Podczas wietrzenia krzemianów uwalniają się jony Mn2+ które przenikają do roztworu glebowego. Wraz ze wzrostem wartości pH i potencjału oksydacyjno-redukcyjnego wzrasta koncentracja przyswajalnych przez rośliny jonów Mn2+. Niska wartość potencjału ma miejsce w przypadku niewielkich ilości tlenu w glebie (zbicie gleby, zalanie, woda stagnując). Natomiast wysoka wartość pH dobre przewietrzenie gleby obniżają koncentrację jonów Mn2+, parametr Eh wskazuje na stosunek stężeń w roztworze wodnym substancji utleniającej.

37. Mangan w roślinach: rośliny przyswajają mangan wyłącznie w postaci jonów Mn2+, proces ten mogą jednak utrudniać wysokie koncentracje jonów Mg2+-, Ca2+-, Cu2+- oraz Fe2+.mangan podobnie jak magnez aktywuje liczne enzymy bądź jest ich składnikiem przez co wpływa na przemianę materii roślin.

Znaczenie manganu dla roślin: Mn wpływa bezpośrednio na fotosyntezę i bierze udział w tworzeniu chloroplastów, Mn jest ważnym czynnikiem biosyntezy kwasów tłuszczowych,

Mn sterując przemianą węglowodanów wpływa na gospodarkę energetyczna roślin,

Mn umożliwia redukcję azotanów, Mn wspiera wzrost korzeni bocznych, Mn wpływa na przyrost komórki na długość przez co aktywuje wzrost rośliny podobnie jak miedź wiąże wolne rodniki które powstają w sytuacjach stresowych i niszczą komórki, mangan i magnez wpływają pozytywnie na koncentrację składników jakościowych jak np.: kwas cytrynowy czy witamina C podnoszą zdolność do zamrażania warzyw i odporność ziemniaków na przebarwienia podczas produkcji puree puree mączki ziemniaczanej.

38. Objawy niedoboru manganu: pomiędzy nerwami młodych liści pojawiają się plamy chlorozy, u roślin trawiastych (np.: zboża)występują między nerwami liści paski chorozy i nekrozy, charakterystyczne objawy niedoboru manganu w postaci suchej plamistości wykazuje owies, gorzej przebiega tez przyrost komórek na długość oraz wzrost korzeni bocznych.

Nadmiar manganu: występuje na glebach kwaśnych zawierających przyswajalne jony Mn2+, na starszych liściach ogonku liścia oraz łodydze pojawiają się w wyniku magazynowania MnO2 czarno-brązowe punkty, chloroza brzegów liści, nadmiar manganu prowadzi do niedoboru żelaza magnezu i wapnia.

39. Miedź- miedź wiąże się z substancja organiczną oraz tlenkami Mn i Fe oraz krzemianami.

Miedź wytrąca się w postaci wodorotlenków węglanów i fosforanów. Koncentracja miedzi w roztworze glebowym jest uzależniona od poziomu pH oraz kompleksów miedziowych. Zasadniczo poziom wymiennej miedzi rośnie wraz z malejąca wartością pH.

Odczyn zasadowy zmniejsza dostępność miedzi. Niedobory miedzi wykazują gleby wapienne i próchnicze (jest silnie wiązana i niedostępna dla roślin)

40. Miedź w roślinach: rośliny pobierają z roztworu glebowego wolne jony Cu2+ względnie rozpuszczalne kompleksy miedziowe. Miedź jest ważnym składnikiem różnych enzymów biorących udział w roślinne przemianie materii.

Znaczenie miedzi dla roślin: Cu steruje fotosyntetycznym transportem elektronów,

Cu podobnie jak mangan wiąże i unieszkodliwia wolne rodniki, Cu jest niezbędna w procesie powstawania ligniny, Cu bierze udział w kształtowaniu bakterii brodawkowych roślin motylkowych.

41. Objawy niedoboru miedzi: nekrotyczne plamy, niebieskozielona barwa liści, brak turgoru, zaburzenia w formowaniu organów generatywnych, zahamowanie wypełnienia ziarniaków zbóż (tzw. Choroba nowin) na glebach świeżo wziętych pod uprawę i torfowych.

Nadmiar miedzi: występuje najczęściej na glebach o pH<5, powoduje żółknięcie młodych liści, może wywołać niedobór żelaza cynku i molibdenu, nagromadzenie miedzi w korzeniu powoduje uszkodzenia ścian komórkowych co zakłóca przepływ jonów między glebą a korzeniem, zmiana aktywności enzymów prowadzi do zakłóceń wzrostu korzenia

42. Żelazo- pobierane jest przez rośliny w formie jonu żelazowego Fe2+, jonu żelazowego Fe3+, związków chelatowych. Składnik ten jest dobrze pobierany przez korzenie i liście. Odczyn zasadowy sprzyja wytrącaniu się żelaza w postaci wodorotlenków mała przyswajalnych dla roślin. Żelazo nie jest łatwo mobilne w tkankach roślin i dlatego pierwsze symptomy jego niedoboru pojawiają się na młodych częściach roślin w postaci chlorozy międzyżyłkowej.

43. Znaczenie żelaza dla roślin: żelazo bierze udział w syntezie chlorofilu, wchodzi w skład wielu enzymów łańcucha oddechowego (cytochromy, oksydaza cytochrmomowa, oksydaza, reduktaza), bierze udział w metabolizmie kwasów nukleinowych, białkowe związki żelaza w chloroplastach uczestniczą w przekształcaniu energii świetlnej w chemiczną, potrzebną do fotolizy w procesie fotosyntezy

Objawy niedoboru: chlorowa pojawiająca się na najmłodszych liściach, duży deficyt Fe powoduje zamieranie wierzchołków wzrostu, Fe jest pierwiastkiem który nie przemieszcza się w roślinie dlatego nie ma możliwości rekompensowania niedoborów niedoborów starszych części rośliny.

44. Molibden- gleby powstałe z kwaśnych skał na ogół zawierają więcej molibdenu aniżeli gleby wytworzone ze skał zawierają więcej molibdenu aniżeli gleby wytworzone ze skał zasadowych. Molibden w glebach o pH 2,5-5,0 jest prawie nieprzyswajalny. W miarę wzrostu pH ilość form przyswajalnych Mo04 3-, HMo0 4- wzrasta. Mo pobierany przez korzenie i części nadziemne w formie jonu Mo04 2-. Pobieranie jonu z gleby przez korzenie roślin jest hamowane przez jony siarczanowe a stymulowane przez jony fosforanowe.

45. Znaczenie molibdenu dla roślin: redukcja atmosferycznego N2 do NH3 przez wolno żyjące bakterie azobakter i symbiotyczne rhizobium, biologiczna redukcja NO3-, NO2-

w roślinach wyższych przed włączeniem NH3 do syntezy białek kierowana przez enzymy zawierające molibden, rośliny motylkowate koncentrują molibden w brodawkach korzeniowych w których zachodzi proces asymilacji azotu przez bakterie Rhizobium,

Mo koncentrując się kwasach nukleinowych reguluje ich biodynamiczne właściwości,

Mo ma bardzo duży wpływ na prawidłowy przebieg gospodarowania azotem w roślinie.

46. Objawy niedoboru molibdenu: występują najczęściej u roślin motylkowych, liście bledną brzegi się zwijają, przy ostrym deficycie chlorotyczna nekroza, wrażliwe na niedobór Mo sakalafiory- przy braku Mo nie zawiązują się róże.

Wykład16.12

1.Regulatory wzrostu: w roślinach oprócz substancji budulcowych, zapasowych i enzymatycznych występują inne związki o dużej aktywności fizjologicznej: regulatory wzrostu i rozwoju (fitohormony)

2. Fitohormony-sa małocząsteczkowymi związkami niebiałkowymi o różnej budowie chemicznej, które wpływają na różnorodne procesy fizjologiczne roślin. Mogą działać w miejscu powstawania lub są transportowane do innych organizmów roślinnych. Działają pobudzająco lub hamująco na procesy wzrostu i rozwoju roślin. Są syntetyzowane w małych ilościach, lecz bardzo silnie działające.

3. Fitohormony: aktywatory (autoksyny, gibereliny,cytokininy), inhibitory (etylen, kwas abscysynowy)

4. Niezależnie od tego podziału wśród regulatorów wzrostu wyróżnia się regulatory:

a)endogenne (wewnętrzne)- naturalne- wytwarzane przez rośliny

b) egzogenne- (zewnętrzne)- sztucznie wprowadzane do roślin w postaci syntetycznych preparatów, produkowanych przemysłowo. Umożliwiają kierowanie wzrostem i rozwoje roślin uprawnych i dlatego znajdują szerokie zastosowanie w sadownictwie, warzywnictwie, uprawie zbóż, roślin przemysłowych i ozdobnych, w przechowalnictwie

5. Auksyny- są to związki organiczne, które charakteryzuje zdolność wywoływania wzrostu elongacyjnego (wydłużeniowego) komórek łodygi, jedyna naturalną auksyna wszystkich roślin wyższych jest: kwas indolilo-3-octowy (IAA), zwany hetero auksyną.

6. Odkrycie auksyn: istnienie substancji wpływających na wzrost koleoptyla wykazali niezależnie w roku 1927 uczony ukraiński N.G Chołodny i w roku 1928 F.Went.

Koleoptyl-w zarodkach traw,pochewka utworzona z pierwszego liścia, osłaniająca stożek wzrostu pędu i zawiązki pierwszych liści. Podczas kiełkowania koleoptyp rośnie przez pewien czas wraz z zarodkiem, osiąga szydlasty kształt i długość kilki centymetrów. Wydłużenie ok. 1 mm na godzinę.

7. Biosynteza IAA- odbywa się w merystemach wierzchołkowych pędu i młodych liściach, skąd przemieszcza się głównie w kierunku podstawy pędu (transport jest bardzo szybki). W kierunku przeciwnym od podstawy łodygi do jej wierzchołka, zachodzi wolno zgodnie z prawami dyfuzji.

8.Sposób działania auksyny zależy od jej stężenia w tkankach: niższe stężenia działają pobudzająco, wyższe stężenia działają hamująco.

9. Wpływ auksyn na rośliny: STYMULUJĄ 1. Wzrost wydłużeni owy komórek- auksyny rozluźniają strukturę ściany komórkowej (czynią ja podatną na rozciąganie i zwiększają przenikanie wody do komórki), 2.Podziały komórkowe- wywołują podziały komórek w kambium (merystem boczny położony pomiędzy ksylemem a floemem), np.: wiosną w młodych liściach i pączkach tworzą się auksyny które spływają wzdłuż pnia pobudzając komórki kambium do intensywnych podziałów, co wywołuje przyrost pnia drzewa na grubość, wywołują podziały komórek w momencie zranienia

np.: łodygi rosliny.3 Tworzenie związków korzeniowych- np.: odcinki pędów roślin, oddzielone od rośliny macierzystej (tzw. Sadzonki) wytwarzają u nasady nowe korzenie, im więcej auksyn w pewnych granicach tym korzenie wytwarzają się szybciej i obficiej (agrest, porzeczka, goździk, przesadzanie dużych drzew) 4. Partenokarpia- rozwój owoców bezpestkowych powstających bez wcześniejszego zapylenia i zapłodnienia np.: wczesne odmiany pomidora pomimo obfitego kwitnienia nie zawiązują owoców z powodu niskiej temperatury w nocy która utrudnia tworzenie się pyłku i jego kiełkowanie0 spryskanie rośliny pomidora roztworem syntetycznej auksyny pobudza zalążnie do wzrostu i wytworzenia owoców, różniących się od naturalnych jedynie brakiem nasion.

5. Rozwój zalążni i kwiatu żeńskiego- owoce tworzą się przez rozrost zalążni albo dna kwiatowego , auksyny produkowane są przez rozwijające się nasiona- im większa produkcja auksyn tym intensywniejszy jest wzrost i tym większe są owoce. Owoce wielonasienne są większe od jednonasiennych. Jeśli nastąpi uszkodzenie części nasion dopływ auksyn do zalążni się zmniejsza i wzrost owocu jest zahamowany- tworzy się owoc. 6. Hamowanie rozwoju paków bocznych i dominacja wierzchołka- paki boczne rozmieszczone w katach liści nie rozwijają się- hamowane są przez auksyny produkowane w wierzchołku wzrostu roślin. Auksyny z wierzchołka wzrostu transportowane są w stronę korzenia (co wprowadza paki boczne w stan uśpienia).Odcięcie wierzchołka wzrostu od rośliny zmniejsza ilość auksyn wskutek czego pąk położony w kącie liścia zaczyna się rozwijać. Pąk główny hamuje rozwój paków bocznych. Zjawisko to nazywa się dominacją wierzchołkową. Pąki boczne są organami rezerwowymi na wypadek zniszczenia paka głównego.

7. Opadanie liści i owoców- zrzucanie liści- zjawisko powszechne u drzew liściastych jesienią, wywołanie powstawaniem u nasady ogonka liściowego grupy komórek (warstwy odcinającej) w której ulegają rozpuszczeniu substancje pektynowe spajające komórki. Auksyny powstrzymują opadanie liści i owoców. W młodym liściu zwartość auksyn jest wysoka w stosunku do ogonka i do póki ta różnica jest zachowana warstwa odcinająca się nie tworzy. Stary liść- stężenie auksyn pomiędzy blaszką a ogonkiem zrównuje się- tworzy się warstwa odcinająca- liść owoc spada.

10. Giberyliny- złożone i zróżnicowane związki oparte na szkielecie kwasu giberelinowego, gibereliny należą do fitohormonów regulują wzrost i dojrzewania roślin.

Odkrycie giberelin- na plantacjach ryżu w Japonii występują wysokie siewki : „szalone siewki” porażone grzybem który redukuje substancję wywołującą nadmierny zrost ryżu.

Gyberylinę produkują: grzyby patogeniczne, jest naturalnym składnikiem roślin.

Wystepowanie giberelin: w roślinach wyższych, w paprociach, mchach, glonach, grzybach, bakteriach. Każda roślina zawiera kilka giberelin różniących się struktura i aktywnością fizjologiczną. Największe stężenie giberelin wykazują kiełkujące nasiona, młode liście, owoce, wierzchołki łodyg, liście i łodygi i korzenie w pełni wykształcone zawierają bardzo małe ilości aktywatora.

11. Wpływ giberelin na rośliny STUMULUJĄ 1. Wzrost międzywięźli - leczy karłowate formy roślin wywołane mutacja genu, prowadzącą do zablokowania syntezy gibereliny (za pomocą giberelin można przywrócić normalny wzrost karłowatym mutantom) 2.Pośpiechowatość- (rośliny rozetowe - buraki , zakwitanie tych roślin poprzedza wydłużenie międzywęźli 5-6 krotnie, proces ten nie następuje o dowolnej porze roku tylko w określonych warunkowy- wymaga obniżonej temp. I długości dnia-wtedy zakwita. Potraktowanie rośliny rozetowej kroplą gibereliny prowadzi do wytworzenia pospiechów i zakwitnięcia. Giberalina zwiększa aktywność merystemu subapikalnego.

4. Podział komódek 5. Rozwój pręcików kwiatowych 6. Rozwój owoców (moga wywoływać powstawanie owoców partenokarpicznych np: winogron, wiśni, gruszy) 7. Przerywają tan głębokiego spoczynku nasion, nosząc u niektórych wymagania światła i chłodu 8. Kwitnienie (u roślin fotoperiodyczne wrażliwych i wymagających wernalizacji).

11. Cytokininy- są to związki organiczne przyspieszające cytokinezę komórek roślinnych, pochodne

6-aminopuryny np.: naturalna zeatyna, w przeciwieństwie do auksyn i giberelin nie mają charakteru kwasu, są syntetyzowane w komórkach merystema tycznych. Pierwszą cytokinezę (kinetyzę) wyizolowano z preparatów kwasu DNA pochodzenia zwierzęcego- jest więc produktem rozkładu DNA. Cytokininę (zeatynę) wyizolowano z niedojrzałych ziarniaków kukurydzy.

Występowanie: w glonach, mchach, paprociach, roślinach wyższych ( w tych częściach gdzie zachodzą intensywne podziały komórkowe), nasionach, młodych liściach, owocach, wierzchołkach pędów i korzeni, w patogenach roślin. Głównym miejscem syntezy jest korzeń skąd transportowane są wraz z woda ksylemem. Aktywność cytokininy uzależniona jest od stężenia od odpowiedniej ilości auksyn.

12. Wpływ cytokinin na rośliny STYMULUJĄ 1.Podziały komórkowe 2.Elongację komórek (wzrost wydłużeni owy i objętościowy komórek). 3. Różnicowanie się chloroplastów (odmładzają liście które się zestarzały, pożółkły pobudzając w nich wytwarzanie chlorofilu, białek, kwasów nukleinowych)

4. Indukują zróżnicowanie pędów i wzrost pąków pachwinowych (noszą zatem hamujący wpływ auksyn na pąki czyli zmieniają dominację wierzchołkową) 5. Pobudzają kiełkowanie nasion (umożliwiają kiełkowanie w ciemności nasion wymagających światła do kiełkowania)

6. Współdziałają z auksynami przy organogenezie (w hodowlach tkankowych w zależności od stężeń obu związków powstaje tkanka przyranna, rozwijają się korzenie lub pędy) 7. Wpływ na kierunek transportu metabolitów 8. Opóźniają starzenie się tkanek roślin- zapobiegają starzeniu się liści (liście zachowują barwę i świeżość)- cytokininy znalazły zastosowanie w przechowalnictwie warzyw.

12. Endogenne inhibitory wzrostu- rośliny oprócz regulatorów stymulujących wzrost i rozwój roślin zawierają substancje o działaniu antagonistycznym i hamujące procesy wzrostowe i rozwojowe.

INHIBITORY- związki organiczne, które w stężeniach fizjologicznych hamują procesy wydłużania łodyg, jej wycinków, wzrost korzeni, kiełkowanie nasion, otwierania pąków, kwitnienie. Hamowanie tych procesów ma charakter odwracalny czyli obniżenie poziomu inhibitora w roślinie wznawia zahamowany poprzednio proces.

Budowa chemiczna inhibitorów wzrostu: nie stanowią jednolitej grupy ani pod względem chemicznym ani fizjologicznym. Są to różne substancje wyizolowane z różnych roślin.

Inhibitory występują w pakach, liściach, bulwach nasionach, owocach.

13. Etylen- hormon gazowy: przyspiesza procesy dojrzewania roślin, przyspiesza starzenie się tkanek, stymuluje rozwój tkani odcinającej, powoduje opadanie liści, kwiatów, owoców, przyspiesza dojrzewanie owoców, hamuje wzrost siewek. Jego stężenie wzrasta przy równoczesnym zmniejszaniu się stężenia auksyn i cytokinin.

14. Kwas abscysysowy (ABA)-dormina Związek o budowie podobnej do karotenoidów, powstaje z ksantofilu, wytwarzany jest w liściach i owocach ( kiedy dzień staje się krótszy), w komórkach z plastydami. Z miejsc powstawania jest transportowany do innych części roślin przez ksylem i floem, wysoki poziom ABA stwierdzono w organach starzejących się i będących w stanie spoczynku, w dużej mierze jest antagonistą do: auksyn-w procesach wydłużania komórek i opadania liści

giberelin- w procesie spoczynku paków, Cytokinin- w procesie starzenia się organów roślin.

Kwas absycysowy DZIAŁANIA: 1.indukuje stan spoczynku w pakach i nasionach (inhibitor kiełkowania)

2. Hamuje wzrost komórek i elongację pędu 3.Powoduje rozkład chlorofilu, syntezę karotenów

4. Stymuluje rozwój tkanki odcinającej (opadanie liści, owoców, kwiatów innych organów)

5. W przypadku niedoboru wody powoduje zamykanie aparatów szparkowych i stymuluje wzmożone pobieranie wody przez korzenie.

15. Czynniki egzegenne(wprowadzenie sztucznie do roślin w postaci syntetycznych preparatów, światło, chłód, susza) 1. Retarganty- hamują wzrost alongacyjny łodygi bez powodowania deformacji, a działające przeciwnie niż gibereliny (np:antywylegacze). Rośliny poddane działaniu retargantów maja pokrój: są karłowate, łodygi ich są zgrubiałe, liście mają zabarwienie ciemnozielone

2. Morfaktydy- hamują podziały w merystemach wierzchołkowych, a pobudzają rozwój paków bocznych (rośliny rozgałęziają się, pędy boczne ulęgają deformacji , korzenie roślin mogą rosnąć w górę. Hamują bujny wzrost roślin. Stosuje sie je: zadarnionych sadach, na stadionach sportowych, poboczach dróg i torów kolejowych, stosowane są do niszczenia chwastów w połączeniu z herbicydami. 3. Herbicydy- związki fitotoksyczne ze względu na sposób stosowania: totalne i selektywne. Ze względu na sposób działania: kontaktowe i systemiczne.

16. Zastosowanie regulatorów wzrostu w praktyce rolniczej: regulowanie spoczynku roślin, sztuczne ukorzenianie, stymulacja rozwoju owoców, regulowanie dojrzewania owoców, owocowanie przemienne (drzewa owocowe), poprawienie kąta rozwidlenia drzew owocowych, zapobieganie opadaniu owoców, defoliacja (przyspieszenie opadania liści), desykacja (przyspieszenie wysychania roślin), zapobieganie starzeniu sie warzyw, chemiczna walka z chwastami, uprawa roślin bez orki, zapobieganie wyleganiu pszenicy.

17. Reakcje ruchowe roślin: zdolność ruchu związana z wrażliwością tj. zdolnością reagowania na bodźce, należy do podstawowych objawów życia. Rośliny na stałe związane są ze swoim siedliskiem. Zdolność ruchu mogą wykazywać tylko ich części (organy, organelle komórkowe). Ruchy te mogą przejawiać na różne sposoby i polegać na skręcaniu, obrocie i wyginaniu organu. Energia do wykonywania ruchów jest dostarczana przez komórki wyginanych tkanek. Wyjątkiem są gamety roślin zarodnikowych. Mechanizmy ruchu u roślin związane są głównie z procesami wzrostu i zmianami turgoru.

18. Liście i inne części rośliny potrzebujące światła do fotosyntezy kierują sie w stronę światła. Części potrzebujące ochrony kierują się w przeciwna stronę. Fototropizm jest regulowany przez hormony roślinne- auksyny i receptory światłoczułe. Fotoreceptor, czyli zespół barwników absorbujących światło powoduje nierównomierne rozmieszczenie auksyn w łodydze. Podwyższone stężenie auksyn po stronie nieoświetlonej powoduje pobudzanie do wzrostu komórek (w łodydze fototropizm dodatni- łodyga wygina się w kierunku światła) lub ich hamowanie ( w korzeniu czepnym bluszczu- fototropizm ujemny). Organy często ustawiają się pod pewnym kątem- nazywamy to plagiotropizmem- np: pędy boczne lub pod kątem 90stopni.

Fototropizm transwersalny--->diafototropizm- np: ustawianie liści do światła.

19. Geotopizm-to reakcja organów roślinnych na zmianę ich położenia względem wektora grawitacji. Przykładem może być umieszczenie rośliny w położeniu horyzontalnym, jej pęd główny wzniesie sie w górę, a korzę skieruje sie w dół. Reakcja pędu jest skierowana odwrotnie do kierunku działania siły grawitacji, mówimy tu o grawitropizmie ujemnym. Korzeń główny wygina się zgodnie z działaniem siły grawitacji jest to grawitropizm dodatni. W odczytywaniu bodźca grawitacyjnego podstawową rolę spełniają ziarna skrobi zawarte w amyloplastach, które przemieszczają się w komórkach z siłą ciężkości i uciskają siateczki śródplazmatyczne znajdujące się w pobliżu

20. Reakcja wzrostowa organu wywoływana redystrybucją auksyny, zachodzi dla przykładu po zmianie położenia łodygi z pionowego na poziome co skutkuje zwiększeniem stężeni auksyny po stronie dolnej. Szybszy wzrost dolnej strony powoduje wygięcie łodygi w górę.

21. Chemotropizm- rekcja ruchowa roślin na czynnik chemiczny. Zachodzi, kiedy na przykład łagiewka pyłkowa kiełkująca na znamieniu słupka przerasta jego szyjkę i zalążnię, kierując się do zalążka. Substancja chemiczna indukująca wzrost łagiewki , wydzielana jest właśnie przez zalążek.

22. Hydrotropizm dodatni- wygięcie korzenia w kierunku wilgoci.

23. Tigmotropizm zwany także haptotropizmem- reakcja ruchowa wywołana bodźcami mechanicznymi (dotykowe). Występuje on u roślin wyposażony w wąsy czepne (fasola, groch, chmiel), które umożliwiają umocowywanie się i wspinanie ku światłu dzięki podporze (np:tyczce)

Wąsy czepne to organy czepne roślin pnących, powstające jako fragmenty łodygi albo zmodyfikowane liście lub jego części. U grochu i wielu innych przedstawicieli bobowatych , wąsy powstają jako końcowe odcinki osadki liścia złożonego, u innych roślin całe liście, ogonki liściowe lub przylistki pełnia funkcję wąsów czepnych. Auksyny przemieszczają się ze strony przylegającej do podbory na przeciwległą, co powoduje ,że pęd rośliny rośnie szybciej i owija się wokół niej.

24. Nastie- to rodzaje ruchów organów roślinnych zależne od ich budowy. Są związane z nagła zmianą turgoru komórek lub zmianami ich objętości.

25. Sejsmonastia- nasada ogonków liściowych i listków budujących liść posiada poduszeczki wodne, które w stanie niepodrażnionym są maksymalnie wypełnione wodą, co sprawia, że są napięte i elastyczne. W momencie gdy zadziała bodziec trąca wodę i kurczą się. Powoduje to, że listki składają się parami a ogonki liściowe zwieszają się ku dołowi. Cała reakcja trwa kilka sekund natomiast odwrócenie procesu może trwać nawet do 30 minut. Sejsmonastio to także ruchy pręcików chabrów i berberysu, które w ułamku sekundy nachylają się w stronę słupka. proces ułatwia zapylenie.

Sejsmonastia to reakcja na bodziec mechaniczny (np:dotyk). U roślin owadożernych dotknięcie liścia powoduje zamykanie go i możliwa chwytanie owada.

26. Termonastia- to ruchy roślin będące reakcją na zmiany temperatur. Większość kwiatów otwiera sie w warunkach podwyższonej temperatury i tylko niektóry z nich (np: tulipan) zamykają sie ponownie, gdy temperatura sie obniży. Kwiat otwiera sie w wyższej temperaturze, która działa na górną stronę nasady płatków powodując jej wzrost, natomiast zamykanie kwiatu jest spowodowane zmniejszeniem wzrostu tej strony pod wpływem obniżenia temperatury.

27. Chenonastia- reakcja ruchowa roślin wywołana bodźcami natury chemicznej. Należą do nich

np: ruchy aparatów szparkowych wywołane zmianami natężenia CO2 i O2.

Chemonastia obserwowana jest u roślin owadożernych- włoski brzeżne liścia reagują zarówno na bodźce mechaniczne i chemiczne- związki azotów, zawartych w ciałach owadów. Związki te działają pobudzająco na gruczołowate główki czułków (rosiczki) które wykonują ruch i otaczają ciało owada.

28.Fotonastia- reakcja ruchowa spotykana u wielu roślin, będąca reakcją na bezkierunkową zmianę intensywności oświetlenia. Przykładami fotonastii jest otwieranie lub zamykanie sie kwiatów u maciejki, mniszka lekarskiego, kaktusów. Często są przystosowaniem do pór żerowania owadów biorących udział w zapylaniu.

29. Taksja- ruch całego drobnego, prostego organizmu(np: bakterii nicienia, glonu, pierwotniaka) lub komórki (np: plemnika) będący reakcją na kierunkowy bodziec. Ruch w kierunku bodźca to taksja dodatnia, w kierunku przeciwnym- taksja ujemna. Służy poszukiwaniu optymalnych warunków środowiskowych, np: źródła pokarmu, partnera seksualnego, unikaniu zagrożenia. Ruchy taktyczne zbliżone ssą do tropizmów , które jednak dotyczą tylko narządów, a nie całych organizmów oraz do kinez, które są ruchami bezładnymi, modulowanymi przez natężenie bodźca, dających złudzenie ruchów kierunkowych.

30. Fototakcja- termin ten u roślin dotyczy ruchu chloroplastów, które zwykle przemieszczają się w komórce w kierunku światła- fototaksja dodatnia, a przy zbyt dużym jego natężeniu wykazują ruch odwrotny- fototaksja ujemna.

31. Chemotaksja- w przypadku roślin termin ten dotyczy komórek rozrodczych, które dzięki substancjom czynnym chemotaktyczne odnajdują partnerów (poprzez feromony), a także znajdywaniu sie gamet.

32. Ruchy anatomiczne i ich rodzaje

Ruchy anatomiczne nie są reakcją rośliny na bodźce zewnętrzne, lecz wynikiem różnych procesów zachodzących w organizmie rośliny, które niejednokrotnie mają charakter rytmiczny. Ruchy takie zachodzą wskutek nierównomiernego wzrostu organu lub zmian turgorowych.

Rodzaje: ruchy nutacyjne- szukające wykonywane są najczęściej przez pędy i liście. Wzrostowe ruchy nutacyjne wykonuje wiele młodych roślin. Są to ruchy kołowe lub wahadłowe, powodowane nierównomiernym wzrostem poszczególnych części organu. Ruchy takie mają zazwyczaj duże znaczenie dla rośliny. Nutacyjne ruchy umożliwiają np: siewkom kanianki zetknięcie sie z rośliną żywicielem. Ruchy wąsów czepnych niektórych roślin umożliwiają im odszukanie podpory.

owijanie sie roślin wokół podpór- są to ruchy roślin wijących się których całe pędy kręcą się wokół podpory. U podstawy zjawiska są ruchy nutacyjne, wykonywane przez część wierzchołkową pędu rośliny, umożliwiające wyszukiwanie podpory i stymulujące owijanie sie wokół niej rośliny.

Nyktynastie- ruchy senne to ruchy cykliczne roślin, zwykle dobowe mniej lub bardziej uzależnione od czynników zewnętrznych jak światła i temperatury. Ruchy te wywoływane zmianami turgoru są odwracalne np: otwieranie i zamykanie kwiatów, podnoszenie i opuszczanie liści u roślin motylkowych . Ruchy senne są kontrolowane przez czynniki zewnętrzne, przez temperaturę i światło. Utrzymują sie przez jakiś czas po ustąpieniu bodźca.

Ruchy mechaniczne- są całkowicie niezależne od wrażliwości roślin, wynikające z budowy anatomicznej i właściwości organów oraz działania czynników wewnętrznych i zewnętrznych. Do grupy tej zaliczyć można ruchy wynikające ze zjawisk kohezji, turgoru oraz higroskopijnych właściwości ścian komórkowych.

.Ruchy kohezyjne- są wynikiem działania sił kohezji wody. Przyczyna tych ruchów może być postępujące wysuszenie komórek. Ruchem kohezyjnym jest otwieranie puszek mchów, zarodni paprotników i worków pyłkowych roślin nasiennych.

35. Ruchy higroskopijne- powstają podczas nierównomiernego wysychania i pęcznienia ścian komórkowych (często martwych komórek) pod wpływem zmian wilgotności powietrza. Odgrywają ważną rolę w rozsiewaniu zarodników nasion i ziaren pyłku. Np.: ruchy elater zarodników u skrzypu.

Ruchy eksplozyjne- występują jako wynik określonych napięć tkankowych. Zachodzą gdy organ charakteryzuje się dużym turgorem oraz stabilna tkanką mechaniczną umożliwiającą dalsze pobieranie wody i wydłużanie się. Powstałe napięcie prowadzi do rozerwania organów z równoczesnym wyrzuceniem zawartości (nasion czy zarodników). Samo pęknięcie zachodzi spontanicznie a bezpośrednim impulsem jest najlżejsze nawet dotknięcie. Ruchy eksplozyjne są ruchami nieodwracalnymi.

36. Tryskawiec sprężysty- bylina z rodziny dyniowatych. Pochodzi z obszaru śródziemnomorskiego i Azji Mniejszej. Rośnie na Azorach w północnej Afryce południowej Europie i na Kaukazie.

---