Otázka: Fyziologie rostlin
Předmět: Biologie
Přidal(a): DELREY
Hlavní odlišení rostlin od živočichů je schopnost fotosyntézy rostlin
Fotosyntéza – složitý proces, anabolická reakce, potřeba dodávat energii ve formě fotonů
vznik makromolekulární sloučeniny = glukóza – primární význam
sekundární význam – tvorba kyslíku a jeho uvolňování do atmosféry
složitý proces asi 11 reakcí, může probíhat díky přítomnosti plastidů s chlorofylem
k zachycování fotonů dochází díky fotonové pasti, kterou tvoří chlorofyl
- fáze fotosyntézy – dříve světelná, dnes fotochemická fáze, přeměna světelné energie na energii
chemické vazby v membráně, fotonová past zachytí fotony a chlorofyl se dostane do
excitovaného stavu (uvolní e–)
Fotosystém I – P700, 2 e– přeskakují z přenašeče (feredoxin) na přenašeč – tím se uvolňuje ATP
vznik ATP = cyklická fosforilace, ATP poté přechází do 2. fáze
Fotosystém II – P680 – kratší vlnové délky, uvolněné 2 e– přeskakují na přenašeče (flavoprotein)
a přeskakují až na poslední akceptor NADP a k tomu přiřadí H z Hillovy reakce (fotolýza vody)
a vznikne NADPH a to přechází do druhé fáze
- fáze – syntetická, může probíhat i bez slunečního světla, ale jen do té doby, dokud je přítomna energie
vstupuje NADPH, ATP, CO2, místo – stroma (výplňová hmota chloroplastů)
rostliny C3 – těch je nejvíce, probíhá Calvinův cyklus – vazač CO2 = ribulóza-1,5-difosfát
C z CO2 + ribóza → nestabilní hexóza, která se ihned štěpí na 2 triózy (od toho C3 rostliny)
z nich opět vznikne hexóza a část trióz pokračuje v Calvinově cyklu, aby vytvořili vazač CO2
výstupem je jedna molekula C6; aby byla vytvořena 1 molekula glukózy, musí
Calvinův cyklus proběhnotu 6×
rostliny C4 – Hatch-Saleckův cyklus – místo dvou trióz vznik meziprduktu C4
mají jiný vazač CO2 než ribulózu-1,5-difosfát; (např.: kukuřice, proso, bambus, …)
rostliny CAM – obměna Hatch-Saleckova cyklu – rozhoduje hospodaření s vodou
tučnolisté rostliny
enzym RuBisCO – vstupuje do 2. fáze
Buněčné dýchání – disimilace, příjem a výdej plynů charakteristický pro všechny organismy, protože
ATP neprochází membránou, probíhá na mitochondriích, energie se uvolňuje – exergonická reakce
vznik ATP, protichůdný děj k fotosyntéze
- krok – přípravná fáze = rozklad makromolekulárních látek na základní stavební jednotky
bílkoviny → AK, tuky → glycerol a mastné kyseliny, sacharidy → glukóza
probíhá v cytoplazmě
- krok – anaerobní glykolýza (způsob dýchání anaerobních bakterií), bez O2 v cytoplazmě
rozložení glukózy, výsledek = 2 molekuly kyseliny pyrohroznové (pyruvát) + 2 mol. ATP
- a) Pokud není přítomen O2, děj pokračuje kvašením, kdy na konci vzniká ethanol
- b) Pokud je přítomen O2, děj se přesouvá na mitochondrie, kde dochází k oxidaci pyruvátu
na acetyl-koenzym A (acetyl CoA) a ten vstupuje do Krebsova cyklu
Krebsův cyklus – dochází k dehydrogenaci (odštěpení H+ z pyruvátu)
dekarboxylaci (odštěpení COOH– z pyruvátu)
H+ z Krebsova cyklu vstupuje do dýchacího řetězce (kaskáda reakcí) a vznikne voda + ATP = oxidativní
fosforylace (při každém spojení O s H+ vznikne H2O + ATP)
Výtěžnost disimilace – anaerogní glykolýza – 2 ATP → 38 ATP (z toho 36 ATP z 2. fáze)
Krebsův cyklus – 24 ATP; dýchací řetězec 12 ATP
Výživa rostlin – Autotrofie – nejrozšířenější
Heterotrofie – energie z tuků, cukrů, bílkovin, kyselin
- a) Saprofyt – CO2 + živiny z mrtvých organismů; b) Parazité – CO2 + živiny z živých organismů
Saprofyt – jednoznačný saprofyt neexistuje, vznik humusu – do půdy + ovzduší různé prvky = mineralizace
hnilák, hlístník hnízdák
Cizopasník – bere látky z hostitele
1) Holoparazit – úplný, rostliny bez chlorofylu odebírají H2O a asimiláty; kokotice, záraza
mají parazitální kořeny (haustoria), které zasahují do transpiračních a asimilačních proudů
2) Hemiparazit – mají chlorofyl → odebírají jen vodu díky haustoriím (ty zasahují jen do
transpiračních proudů); jmelí, ochmet
Mixotrofie – smíšený způsob výživy; primárně autotrofní, ale může být i heterotrofní
např.: masožravky – zvláštní lapací zařízení; krásnoočko; rozkládání trávícími enzymy
Mykorhiza – soužití kořenů a houbových vláken; houby drží + sají vodu + vytvářejí vitaminy
pro houbu živiny, oboustraně prospěšné
Symbióza – např.: sinice (řasa) s houbovými vlákny; hlízkové bakterie s kořeny bobovitých rostlin
Transport látek – Příjem H2O kořenovým systémem, kořenovými vlákny; stonkem a listem u vodních
aktivní – s ATP, málo, přes plazmatickou membránu
pasivní – bez ATP, vyrovnávání koncentrace
Vedení vody proti gravitaci – kořenový vztlak – tlačí sloupce nahoru neustálým sáním
transpirací vzniká tlak, soudržnost vodního sloupce, přilnavost ke stěnám
transpirace vyžaduje energii; 2 % vody se spotřebuje na metaboolismus
H2O je vzpřimovací výstuž
Výdej H2O– v kapalném stavu – gutace; v plynném stavu – transpirace
ovlivnění výdeje – obsah H2O v rostlině, stav listů, intenzita svitu, teplota, vlhkost
Rozmnožování – pohlavní a nepohlavní (původnější)
Nepohlavní – a) buněčné dělení
- b) pučení – vnější (kolonie, nový jedinec), vnitřní
- c) rozpad – schyzogonie (jednobuněční), fysiparie (mnohobuněční), fragmentace (řasy)
Pohlavní – opylení + oplození; pohlavní orgán = květen
opylení – přenesení pylového zrna na pestík (plodolist)
oplození – začíná vyklíčením pylového zrna na pylovou láčku se 2 spermatickými buňkami
Nahosemenné – 1. SB + zralý zárodečný vak → zygota; 2. SB zaniká
Krytosemenné – 1. SB + zralý zárodečný vak → zygota
- SB + diploidní centrální buňka → triploidní výživné pletivo = endosperm
Vegetativní – z vegetativní části rostliny vznikne nová rostlina, přírodní (přirozené) – vznik oddenky,
šlahouny, cibule, hlízy; umělé – řízkování, roubování, očkování, křížení
Pomocí spermatizovaných částic – spor = výtrusů = speciální haploidní útvary (vznik ve výtrusnicích)
izo × anizospory; makro × mikrospory; aplano × zoospory
Rodozměna – střídání pohlavního a nepohlavního rozmnožování
sporofyt – pohlavní, gametofyt – nepohlavní; většinou S > G
Vývoj rostlin – od * zygoty až po smrt; kvalitativní změny ve stavbě, látkové výměně + aktivitě rostlin
vlivy genetické, vnější
vyšší rostliny – embryonální, vegetativní, dospělé období, stárnutí
Embryonální období – vývoj embrya od počátku zygoty po dozrání semene
Vegetativní období – začíná klíčením semene a vyznačuje se tvorbou vegetativních orgánů
v této fázi se rostliny mohou rozmnožovat pouze nepohlavně
Období dospělosti – schopnost tvorby pohlavních buněk (gamet) nebo výtrusů
tvorba květů – vývojová změna (např.: u jednoletek vede ke smrti)
Období stárnutí – převaha rozkladných dějů – odumírání orgánů i celé rostliny
již nedochází k rozmnožování; složitě naprogramované, fytohormonálně kontrolované
Během vývoje nastává také 1 nebo několik období vegetativního klidu – odpočinek, dormance
v této době rostlina zastavuje růst a výrazně snižuje metabolickou aktivitu
často je nástup klidu provázen vysokou koncentrací látek inhibiční povahy
inhibiční látky se hromadí v semenech a pupenech → semena, hlízy, cibule neklíčí ani
nedochází k rašení pupenů
= přizpůsobení rostlin pro přežití nepříznivých podmínek na stanovišti
Přechod z klidové fáze znamená počátek klíčení semen + vznik klíční rostliny (semenáček)
řízeno fytohormony; počátek klíčení = proniknutí kořínku osemením (klíčení začíná dříve)
příjem vody – bobtnání semen (i neklíčivých), voda aktivuje činnost enzymů – ty zesilují
dýchání + způsobují rozklad zásobních látek obsažených v živném pletivu či dělohách
při bobtnání se uvolňuje teplo
Klíčivost – schopnost vyklíčit, rostliny si ji obvykle udržují několik let
za příznivých podmínek mohou semena přežívat i v půdě (i desítky let – hořčice rolní 50 let)
Životní cyklus – několik týdnů až tisíc let
Efeméry – celý vývoj trvá jen několik týdnů (osivka jarní)
Jednoleté rostliny – v 1 roce vytvářejí plody + odumírají; nepříznivé období zimy přežívají
v podobě semen (netykavka)
Ozimy – na podzim vyklíčí, přezimují, na jaře dalšího roku pokračují v růstu
vytvářejí plody a umírají (ozimý ječmen) (cukrová řepa)
Dvouleté rostliny – v 1 roce vytvářejí růžici přízemních listů, 2. rok kvetou, mají plody, umírají
Vytrvalé rostliny – žijí více vegetačních období, opakovaně mají plody
zimu přežívají v podobě oddenků, hlíz, cibulí, kořenů (keře, byliny, stromy)
Faktory ovlivňující vývoj
Vnější – teplo + světlo; bez působení nízkých teplot nemohou některé rostliny vykvést
vernalizace – vliv nízkých teplot, který připravuje rostliny k přechodu do fáze kvetení
mnohé rostliny ke tvorbě květu vyžadují vhodnou délku dne = fotoperioda
reakce rostlin na rozdílnou délku světla a tmy během 24 hodin = fotoperiodismus
Krátkodenní – ke kvetení vyžadují krátkou světelnou periodu (asi 12 hodin)
rýže, ocún, chryzantéma
Dlouhodenní – ke kvetení vyžadují dlouhou světelnou periodu (14-16 hodin)
pšenice, ředkvička, špenát, řepa, …
Neutrální – kvetou za libovolné fotoperiody; pampelička, sedmikráska, …
Pohyby rostlin – Fyzikální – hygroskopické, mrštivé
Vitální – taxe, tropismy, nastie
Fyzikální pohyby – mohou vykonávat živé, ale i odumřelé části rostlin
Hygroskopické – založeny na různé schopnosti bobtnání různých částí rostliny
např.: šišky se za sucha rozevírají, za vlhka zavírají → uvolňování a vypadávání semen
Mrštivé pohyby – založeny na kohezi molekul H2O; dochází k nim při otevírání výtrusnic kapradin
výtrusnice jsou na povrchu opatřeny prstencem (pruh buněk se ztloustlými buněčnými stěnami)
při dozrávání výtrusu se snižuje obsah H2O v buňkách prstence až nakonec dojde k roztržení
výtrusnice a vymrštění zralých výtrusů
Vitální pohyby – mohou vykonávat pouze živé rostliny nebo jejich části
Taxe – přemisťování celého organismu pomocí bičíků nebo vlivem jednostranně působícího faktoru
jednobuněčné řasy, gamety, rejdivé výtrusy řas, spermatozoidy mecho a kapraďorostů
např.: pohyb krásnoočka ke zdroji světla = kladná fototaxe
Tropismy – růstové pohyby rostlin vyvolané jednostranně působícími faktory prostředí
rostliny na ně reagují buď ohybem směrem ke zdroji podráždění = kladně (pozitivně)
nebo v opačném směru = záporně (negativně)
tropismy se vyskytují pouze v rostoucích částech rostliny a jsou podmíněny rychlejším
růstem buněk na 1 straně podyhy, kořene či listu
Gravitotropismus – ohyb orgánů vyvolaný gravitací; kořeny suchozemských rostlin = kladký
gravitotropismus (díky kořenové čepičce), stonky – záporný gravitotropismus
Fototropismus – pohyby rostlinných orgánů vlivem jednosměrného osvětlení
kladně fototropické – stonky + řapíky listů (kolmo ke směru paprsků)
záporně fototropické – kořeny
Hygrotropismus – orientovaná reakce na rozdílnou vlhkost
kladná hygrotroipe – u kořenů rostoucích ve směru vláhy (často převládá nad gravitotrop.)
Nastie – pohyby rostlinných orgánů, jejichž směr není závislý na působení pohybu
i ochranná funkce – zavírání květů
růstové nastie – následkem rozdílné rychlosti růstu na obou starnách orgánu (termo, fotonastie)
turgorové nastie – základ je změna turgoru v některých specializovaných buňkách
Termonastie – pohyby vyvolané změnou teploty, projevující se při otevírání a zavírání květů
vyšší teplota → rychlejčí růst vnější strany → uzavření květu
Fotonastie – pohyby vyvolané změnou intenzity světelného záření – příznačné pro květy
vlivem klesající intenzity světla se zavírají (výjimka – rostliny kvetoucí v noci)
Hydronastie – známá u trav – zejména těch, které rostou na suchých stanovištích
podélné složení jejich listů za nedostatku H2O je vyvoláno změnou turgoru na
svrchní straně listů
Turgorové nastie – např.: spánkové pohyby (se střídáním dne a noci)
periodickými změnami fiziologických procesů (24 hodinová perioda)
šťavel – lístky se sklápějí, jetel – lístky se zvedají
Seismmonastie – vlivem otřesu ši nárazu dojde k svěšování lístků
a nakonec i celého listu, nejpokročilejší typ pohybu
Pasivní pohyby – např.: rozšiřování spor, semen, pyl. zrn – větrem, vodou, živočichy, vlastní hmotností
