Fyziologie rostlin – maturitní otázka z biologie (2)

 

   Otázka:  Fyziologie rostlin

   Předmět: Biologie

   Přidal(a): Isabelllka

 

 

 

Zabývá se procesy v rostlinném těle

 

Biogenní prvky:

  • Makrobiogenní: uhlík, vodík, kyslík, fosfor, vápník, hořčík, draslík,…
  • Mají většinou stavební funkci, tvoří 99 hmoty organismů, desítk až desetiny procent sušiny
  • Mikrobiogenní: Cu, Zn, Cl, Mo, B, Co, V( kovy, ..) mají katalytickou funkci, tisíciny % sušiny

 

  • Sušina= zbytek látky získaný pro zahřátí na 100- 105 stpňů
  • Popelovina= zbytek látky po spálení ( anorg.látky, org. shoří)

 

VODA

  • 60-80% hmoty živých rostlinných buněk tvoří voda
  • Základní reakční prostředí pro všechny metabolické děje
  • Transpirační funkce
  • Zdroj látek pro fotosyntézu
  • Tepelný izolátor
  • Obsah v rostlině je závislý na stáří rostliny
  • Příjem a transport v ní rozpuštěných látkách
  • Zdroj kyslíku při fotosyntéze

 

Vodní režim

  • Na pohybu vody v rostlině se podílí :
  • difúze (permeabilní prostředí) a
  • osmóza (semipermeabilní protředí)
  • bobtnání( hydratace) = vazba vody na org. makromolekuly( např. na celulózu v buň. stěnách, na škrob v cytoplazmě, ..)

 

Příjem vody:

  • Nižší rostliny: celým povrchem těla
  • Vyšší rostliny: kořenovým systémem(kořenovými vlásky)
  • Mimokořenový příjem: vzdušné kořeny, listy

 

Kořenový příjem:

  • Pasivní
  • u olistěných rostlin, voda difunduje buň. stěnami a mezibuněčnými prostoryàapoplastická cesta
  • Difúzi umožňuje koncentrační spád, který je způsoben transpirací( vypařováním vody) àrychlý způsob příjmu, není spotřebovávána energie
  • Aktivní:
  • jediný způsob, jak mohou příjmat vodu rostliny bez listů, u olistěných probíhá jen v malé míře
  • osmotické vlásky nasávají vodu, ta putuje do základní cytoplazmy a pak do vakuol, kde je předávána další buňce à symplastická cesta
  • pomalý způsob, spotřebovává se energie (protože voda musí přejít přes semipermeabilní membránu

 

Faktory, které ovlivňují příjem vody

Optimální teplota: 20-25 stupňů

Půdní vlhkost

Velikost půdních částic

Vlhkost vzduchu

Koncentrace živin

Obsah kyslíku

 

Vedení vody

  • voda je vedena cévními svazky
  • na vedení se podílí:
  • kořenový vztlak = tlak, vytlačující vodu do výše položených pletiv
  • difúze
  • osmóza

 

  • v cévních svazcích voda vytváří souvislý transpirační proud, což umožňuje

tzv. koheze  ( soudržnost molekul vody- mezi molekula vody jsou vodíkové můstky) ,

adheze( přilnavost molekul vody na stěnu cév) ,

kapilarita( vzlínavost)

 

Výdej vody

Transpirace (vypařování)

99% je transpirace průduchová (stomatární) à průduchy se otevírají a zavírají

1% přes pokožku- kutikulární (neregulovaná)

Gutace- čočinky,nemohou se otevírat a zavírat, odpařování kvůli kořenovému vztlaku

Faktory ovlivňující výdej: Teplota, vlhkost a pohyb vzduchu, množství vody v rostlině a v půdě

 

Rozlišuje rostliny na

  • hydatofyta – vodní rostliny
  • aerofyta – suchozemské
  • hygrofyta= roste n trvale zamokřených stanovištích
  • helofyta = bahnité půdy
  • mezofyta = středně vlhká stanoviště pro rostliny à luční rostliny, listnaté dřeviny
  • xerofyta = velmi suchá stanoviště
  • sukulenty= extrémně suchá stanoviště
  • halofyta = stanoviště s velkou koncentrací soli

 

Minerální výživa rotlin

Hydroponie = pěstování rostlin v živných roztocích ( saláty 😀 )

Hnojiva

  • přirozená( statková) = hnůj, močůvka, kompost , hnojivy vytvořeno zvířaty
  • umělá ( průmyslová) = ve formě uměle vyrobených granulí, roztoků, …

 

Biogenní prvky

 

Heterotrofní= nezelené

Saprofyt

Parazit

Mixotrofie = smíšený typ výživy fotosyntetizujících rostlin( masožravky – fotosyntetizují, ale protože z půdy nezískají dostatek dusíku, proto ho musí přijmout z živočišných bílkovin)

 

Symbióza

  • mykorrhizaà soužití kořenů vyšší rostliny s podhoubím hub, rostlina dodává asimiláty, rozvětvené podhoubí zlepšuje příjem vody a minerálů rostlinou
  • lichenismus = soužití řasy nebo sinice s houbou à vytvářejí lišejníky , soužití hlízkovitých bakterií s kořeny bobovitých rostlin

 

Růst rostliny

  • nezvratné přibývání hmotnosti spojené s růstem buněk a jejich zvětšováním
  • Růst embryonální- vznik buňky z meristému, ve vzrostných vrcholcích
  • Růst prodlužovací – zvětšování buněk, růst vakuol a tloustnutí buněčné stěny
  • Růst diferenciační – specializace buněk, buňka už neroste

 

Vnitřní regulátory růstu

  • Fytohormony – slouží jako regulátory růstu, jsou nespecifické( v každé rostlině stejné)
  • Stimulátory = urychlují růst, auxiny, giberliny
  • Inhibitory = zpomalují růst

 

Vnější regulátory růstu

  • Teplota

teplotní minimum ( při jaké teplotě je schopná rostlina zahájit svůj růst) , optimální teplota ( kdy roste nejrychleji) , teplotní maximum ( kdy svůj růst zastaví)

Chladnomilné , teplomilné

Jarovizace = aktivace enzymů nízkou teplotou à výsledkem je kvetení a tvorba plodu ( ozim, pšenice, …)

  • Světlo

Zelená rostlina držená ve tmě ztrácí zelenou barvu à bledne = etiolizace

Podle potřeby světla : Stínobytné, světlobytné

Fotoperioda = délka denního osvětlení , rostliny dlouhodenní(nad 12 h, brambory,budou kvést jen když bude světla nejvíc) , neutrální( nekladou si nároky na délku osvětlení) , krátkodenní

  • Voda
  • Znečištění prostředí

 

Rozmnožování

Umožňuje zachování druhu

Rozlišujeme:

  • Nepohlavní
  • oddenky, cibulky, řízky, …
  • Dělením buňky u jednobuněčných rostlin
  • Pupeny ( mechy – prvoklíček)
  • Tvorba spor

 

  • Pohlavní
  • Dochází ke splynutí pohlavních buněk( gamet)

 

Typy gamet:

  • Výtrusy( spory) – vznikají ve výtrusnicích ( sporangiích) , jsou haploidní

 

Rozlišujeme:

  • izospory( stejnocenné),
  • anizospory( rozlišené fyziologicky na mikrosporu=samčí a makrosporu=samičí)
  • aplanospory ( nepohyblivé)
  • zoospory ( pohyblivé)

 

  • Gamety ( pohlavní buňky) vznikají v gametangiích,

rozlišujeme:

  • izogamety ( stejnocenné), rozmnožování = izogamie
  • anizogamety ( liší se velikostí a pohyblivostí),rozmnožování=anizogamie
  • samičí gamety( buňka vaječná = oosféra)
  • samčí gamety( u nižších rostlin spermatozoid, u vyšších spermatická buňka=spermie) =oogamie

 

gametogeneze

 

Rodozměna (metageneze)

  • střídání gametofytu pohlavní generace a sporofytu ( nepohlavní generace) v ontogenetickém vývoji rostlin
  • gametofyt je haploidní stélka, vytváří pohlaví orgány( gametangia), které jsou rozlišené na samčí pelatky( antheridia) a samičí zárodečníky ( archegonia) àv nich vznikají gamety( izogamety,..)
  • sporofyt je nepohlavní generace, je diploidní, nese sporangia ( výtrusnice) , v nichž meiózou vznikají výtrusy( spory)

 

Metageneze:

Stejnotvará( izomorfická) – gametofyt a sporofyt jsou prakticky stejné ( morfologicky se neliší )

Různotvará( heteromorfická ) – gametofyt a sporofyt  se morfologicky liší

 

Ve vývoji rostlin dochází k postupné redukci gametofytu( převažuje pouze u mechu) ,  u vyšších rostlin dochází k postupné redukci gametofytu a vzrůstající převaze sporofytu

 

Dráždivost a pohyby rostlin

  • Dráždivost( iritabilita) – schopnost rozpoznat a vhodně reagovat na změny jak vnějšího, tak vnitřního prostředí, reakce se projeví pohybem, nebo nástupem fyziologického procesu (kvetení, …) , vedení u rostlin podráždění zajišťují chemické látky( kapalné) , oproti vedení u živočichů je velmi pomalé
  • Pohyby rostlin- viditelná reakce na podráždění u rostlin

 

   Fyzikální – na základě fyzikálních zákonů, u živých i neživých

o   Hydrokopické

  • založeny na rozdílné schopnosti bobtnání buněčné stěny různých částí rostlin
  • zavírání šišek jehličnanů ve vlhku a jejich otvírání za sucha

o   explozivní

  • vlivem nerovnoměrného vypařování vody v povrchové vrstvě nastává na povrchu pnutí, které vyvolá smrštění

o   kohezní

  • například otevírání výtrusnic kapraďorostů
  • jsou založeny na soudržnosti vodního sloupce( přilnavost vody ke stěně)
  • Vitální – pouze u živých rostlin

o   Lokomoční (není u rostlin, protože většina rostlin má kořeny, které je drží v půdě)

  • Pohyby v buňce

v  Pohyb buněčného jádra, cytoplazmy nebo plastidů

  • Pohyb celých buněk a kolonií

v  Taxe

o   Přemisťování organismů v prostoru, vlivem jednostranného faktoru

o   Např.: Fototaxe – sinice se pohybují za světlem (pozitivní)

  • Chemotaxe – řasy unikají od nějaké chemické látky (pasivní) – krásnoočko
  • Aerotaxe – pohyb za kyslíkem
  • Hydrotaxe – za vodou
  • Termotaxe – za teplem
  • Geotaxe – za gravitací

o   Ohybové(ještě si zjistit víc)

  • Samovolné

v  Kývání stonků a kořene při růstu( opisují kružnici, elipsu, …)

  • Indukované

v  Vyvolané určitým konkrétním podnětem

o   Nastie

  • Neorientované, vratné
  • Fotonastie – otvírání květů na světle a zavírání ve tmě – sasanka, sedmikráska,pampeliška
  • Termonastie – otvírání květů v teple a zavírání v chladu – bledule, sněženka
  • Seismonastie – spánkové pohyby, při otřesu se sklápějí listy – snížení rizika poškození (ochranná funkce) – citlivka
  • Nyktinastie(spánkové pohyby) – způsobené střídáním dne a noci – šťavel kyselý, trnovník akát

o   Tropismy

  • Růstové pohyby vyvolané jednostranně působícími faktory prostředí
  • Reagují kladně nebo pozitivně
  • Gravitropismus (geotropismus) – vyvolaný zemskou gravitací
  • Hydrotropismus – v suchých půdách rostliny rostou za zdroje vláhy
  • Fototropismus – reakce na sluneční svit
  • Thigmotropismus – stonek se ohne při dotyku pevné opory – popínavé rostliny
  • Chemotropismus – vyvolané chemickými látkami, rosta za větší koncentrací chemických látek

Fotosyntéza

  • složitý biochemický proces(anabolický.ze složitějších se tvoří jednodušší)
  • mění se světelná energie na chemickou, chem. Energie se ukládá do vazeb organických látek
  • látky vznikají z jednoduchých anorg.látek = vody a CO2
  • fotosynteticky aktivní záření je 400-700 nm
  • chlorofyl a je jediný, kdo dokáže využít a transformovat světelnou energii na chemickou
  • ostatní pigmenty fotony pouze usměrňují k chlorofylu a

chlorofyly-zelená barviva

vyšší rostliny,zelené řasy- chlorofyly a, b

hnědé řasy- chlorofyly a, c

červené řasy- chlorofyly a, d

bakterie- bakteriochlorofyly a, b

 

karotenoidy- žlutooranžové

xantofyly

karoteny

 

fykobiliny

fykoerytrin- červenofialový

fykocyanin- modrozelený

 

6 CO2 + 12 H2O + E à C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

Velmi složitý proces reakcí

Dělíme na

  • primární (světelné)
  • sekundární (temnostní)

 

Světelná fáze

  • potřebuje přímé dodávky světla
  • probíhají na tylakoidech chloroplastů

zahrnují: cyklickou fotofosforylaci, necyklickou fotofosforylaci, fotolýzu vody

fosforylace= vznik ATP z ADP

ADP + fosfát( P) + E àATP + H2O

(P) + E – makroergická vazba = ADP~ P

Cyklická fosforylace

FS1- vypudí elektrony které procházejí  dál pomocí  feredoxinu(přenašeč)

 

Necyklická fosforylace

Spojena s fotolýzou vody

Vypuzené elektrony z fotosystému 2 do něj nevracejí, použijou se na tvorbu redukčního činidla, po vypuzení rovněž přecházejí systémem přenášečů a dochází k tvorbě ATP, chybějící elektrony v systému 2 jsou doplňovány z reakce fotolýzy vody, rovněž vodíky z fotolýzy vody jsou použity na tvorbu redukčního činidla

-tvoří se ATP a redukční činidlo, do atmosféry se uvolňuje kyslík

Fotolýza vody

H2O à 2H+ + 2 e+ ½ O2

2 H2O à 2 H+ + 2 OH

2 OH – 2 e à H2O + ½ O2

 

Sekundární procesy

  • Nepotřebují přímé dodávky světla, probíhají souběžně s primárními procesy
  • Potřebují produkty primárních procesů à NADPH + H+, ATP
  • Probíhají ve stromatu chloroplastů
  • Mají cyklický charakter
  • Známé 3 typy (C3– , C4 ,CAM- rostliny)
  • Nejznámejší je Calvinův cyklus- charakteristický pro C3 rostliny, má tři fáze- fixace CO2 akceptorem, redukce navázaného CO2 za vzniku hexózy, regenerace akceptoru( ribulóza- 1,5-bisfosfát), je charakteristický pro většinu rostlin mírného pásu a řasy(nejsou moc výkonné ve výrobě biomasy,část těch hexóz je regeneruje na ten akceptor,  regenerací akceptoru se snižuje výtěžek Calvinova cyklu)

 

Hatch- Slackův cyklus– akceptorem je fosfoenolpyruvát, proměnám přechází přes čtyřuhlíkaté sloučeniny(, C4 ,), rostliny tropů a subtropů, fixace CO2 probíhá dvakrát

Rychleji

CAM-rostliny- sukulentní(pouštní, tučnolisté) rostliny, musí šetřit vodou àprůduchy otevírají v noci à příjimají CO2 a fixují ho do malátu, malát skladují ve vakuolách, ve dne z malátu uvolňují CO2 à vstupuje do Calvinova cyklu

„prostě si příjimají CO2 v noci(bo ve dne nemůžou, bo musí šetřit vodou à kdyby otevřely průduchy přes den tak kaput 😀 ) a ve dne ho využívají, bo ho mají v zásobě“ 😀

 

Fotosyntéza závisí na:

  1. Vnitřní faktory- množství a kvalita chloroplastů, množství chlorofylu, stáří listů(čím starší, tím víc fotosyntéza ustává), minerální výživa

Mladá rostlina dělá fotosyntézu lépe 😀

  1. Vnější faktory- světlo( záření a intenzita), koncentrace CO2(do koncentrace 0,4% se zvyšuje fotosyntéza, když je víc,tak začíná klesat až úplně ustane), teplota( cca 25- 30 stupňů, u C4 je vyšší), voda(nutná pro fotolýzu, vliv n otevírání průduchů àmalo vody=uzavřou, hodně vody= otevřené, tvar fazole)

 

Význam fotosyntézy= produkce organických látek, rostliny snižují množství CO2

  1. Fáze- anaerobní glykolýza
  • Glukóza se štětpí na kys. Pyrohroznovou( její sůl pyruvát)
  • Vytvoří se pouze 2 molekuly ATP
  • Anaerobové přeměňují pyruvát kvašením na etanol nebo kyselinu mléčnou

 

  1. Fáze – aerobní dekarboxylace
  • Aerobové přeměňují pyruvát na acetyl CO-A(acetyl koenzym A)
  • Odštěpuje se CO2 a probíhá v matrix mitochondrie

 

  1. Fáze- Krebsův ( citrátový cyklus)
  • Vstupuje acetyl CO-A, který se přeměňuje dekarboxylací a dehydrogenací
  • Vodíky se napojuji na přenašeče NAD+/NADH + H+(nikotinamiddinukleotid) 3 ATP

FAD/FADH2(flavinadenindinukleotid) 2 ATP

 

  1. Fáze- Dýchací řetězec
  • Je založen na transportu elektronů po membránových přenašečích na základě energetického spádu mezi H a O
  • Do dých. Řetězce vstupuje H transportovaný NADH + H+ ( nebo FADH2)
  • Vodík H2 se rozkládá na elektrony e a 2 protony H+ a na konci dých. Řetězce se pak slučuje s O2 a H2O
  • Při transportu se uvolňuje energie à NAD 3 ATP, FAD 2 ATP
  • Probíhá za aerobních podmínek na záhybech plazm. Membrány prokaryot a na kristách u eukaryot
  • Vznik ATP v dýchacím řetězci- oxidační fosforylace
  • Kvašení- 2 ATP, dýchání- 38 ATP (na jednu molekulu glukózy)






—————————————————————————

 Stáhnout práci v PDF  Upozornit na chybu

 Učebnice k maturitě  Maturitní kurzy

 Učebnice k VŠ přijímačkám  Kurzy na přijímačky

—————————————————————————

Další podobné materiály na webu: