Fyziologie rostlin – maturitní otázka (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 prostředí)
    • 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 prostory -> apoplastická cesta
    • Difúzi umožňuje koncentrační spád, který je způsoben transpirací( vypařováním vody) -> rychlý způsob příjmu, není spotřebovávána energie
  • Aktivní:
    • jediný způsob, jak mohou přijímat 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 -> 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
    • odpařování vody z nadzemních orgánů – nevyžaduje energii
    • 99% je transpirace průduchová (stomatární) -> průduchy se otevírají a zavírají
    • 1% přes pokožku- kutikulární (neregulovaná)
  • Gutace
    • vytlačování vody v kapalném stavu (kapky), při velké vzdušné vlhkosti – pozastavena transpirace
    • 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 -> 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, …

 

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

 

Symbióza

  • mykorrhiza = 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

  • spermatogeneze
  • oogeneze

 

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) -> v 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

  • Hydrokopické
    • založeny na rozdílné schopnosti bobtnání buněčné stěny různých částí rostlin
    • zavírání šišek jehličnanů ve vlhku a jejich otvírání za sucha
  • Explozivní
    • vlivem nerovnoměrného vypařování vody v povrchové vrstvě nastává na povrchu pnutí, které vyvolá smrštění
  • Kohezní
    • například otevírání výtrusnic kapraďorostů
    • jsou založeny na soudržnosti vodního sloupce (přilnavost vody ke stěně)

 

Vitální – pouze u živých rostlin

  • Lokomoční (není u rostlin, protože většina rostlin má kořeny, které je drží v půdě)
    • Pohyby v buňce
    • Pohyb buněčného jádra, cytoplazmy nebo plastidů
    • Pohyb celých buněk a kolonií
  • Taxe
    • Přemisťování organismů v prostoru, vlivem jednostranného faktoru
    • 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
  • Ohybové
    • Samovolné
    • Kývání stonků a kořene při růstu( opisují kružnici, elipsu, …)
  • Indukované
    • Vyvolané určitým konkrétním podnětem
  • 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
  • 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 -> 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  -> ATP + 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, použijí 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 -> 2H+ + 2 e+ ½ O2
      • 2 H2O -> 2 H+ + 2 OH
      • 2 OH – 2 -> 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)
  • Nejznámější 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 -> průduchy otevírají v noci -> příjimají CO2 a fixují ho do malátu, malát skladují ve vakuolách, ve dne z malátu uvolňují CO2 ->  vstupuje do Calvinova cyklu

„prostě si přijímají 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:

  • Vnitřní faktory- množství a kvalita chloroplastů, množství chlorofylu, stáří listů(čím starší, tím víc fotosyntéza ustává), minerální výživa
    • Mladá rostlina dělá fotosyntézu lépe
  • 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 -> málo vody=uzavřou, hodně vody= otevřené, tvar fazole)

 

Význam fotosyntézy= produkce organických látek, rostliny snižují množství CO2

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


Další podobné materiály na webu:

💾 Stáhnout materiál   🎓 Online kurzy