Otázka: Výživa buněk
Předmět: Biologie
Přidal(a): Don
Heterotrofie a autotrofie. Saprofytismus, parazitizmus, symbióza. Plastidy, fotosyntéza.
Heterotrofie (z řec. heterone – jiný a trophe – výživa) je způsob získávání uhlíku tzv. heterotrofních organismů pro tvorbu vlastních uhlíkatých skeletů organických látek. Heterotrofní organismy (konzumenti, kteří se živí organickou potravou) nedokážou na rozdíl od autotrofních tyto skelety syntetizovat z anorganických látek, a proto je získávají z jiné organické hmoty. Mezi heterotrofní organismy náleží živočichové, houby, nezelené rostliny a řada mikroorganismů. Často se pojí s chemotrofií (získáváním energie rozkladem organické hmoty vytvořené jinými organismy).
Autotrofie (z řec. autos – sám a trophe – výživa) je způsob získávání uhlíku pro tvorbu uhlíkatých skeletů vlastních organických látek u tzv. autotrofních organismů (resp. producentů). Tyto organismy získávají uhlík z anorganických látek (zpravidla oxidu uhličitého) a syntetizují si z něj uhlíkaté řetězce, na rozdíl od heterotrofních organismů, které to nedokáží a za zdroj uhlíku mají organické látky vytvořené jinými organismy. Fotoautotrofní (energie ve formě světla) organismy jsou rostliny, řasy a sinice, chemoautotrofní (energie syntézou anorg. látek) organismy jsou bakterie.
Saprofytismus – způsob života některých heterotrofních organismů, které přijímají organické látky odumřelých těl rostlin a živočichů. Je charakteristický pro mnohé bakterie a houby. Z cévnatých rostlin patří k saprofytickým např. zástupci čeledě hnilákovité nebo některé rostliny vstavačovité, např. zástupci rodů korálice, sklenobýl nebo hnědenec.
Parazitismus je vztah dvou organismů, z něhož jeden organismus (parazit čili cizopasník) má zisk a druhý na něj doplácí (hostitel). Parazit se může živit buďto tkáněmi samotného hostitele (aniž by ho sám o sobě zabíjel), nebo se přiživovat na jeho potravě či jinak profitovat z hostitelova organismu nebo jeho činnosti a snižovat přitom jeho fitness (zdatnost).
Vztahy mezi cizopasníkem a hostitelem se dělí dle různých vztahů. Dle biologické povahy organismu dělíme parazitismus:
Obligátní parazitismus (typický, pravý) – je u každého parazita, u něhož alespoň jedna fáze ontogonetického vývoje probíhá na úkor jiného organismu.
Fakultativní parazitismus (podmíněný, příležitostný) – u organismů žijících volně v přírodě, které při náhodném vniknutí do hostitele mohou žít parazitickým způsobem.
Dle prostorových vztahů dělíme cizopasníky na ektoparazity, kteří žijí mimo hostitele či na jeho povrchu (např. komár, pijavice), a endoparazity, kteří žijí uvnitř hostitele, v jeho útrobách, tkáních či buňkách (toxoplasma, tasemnice).
Symbióza (sym – „spolu“ a bios – „život“) je vědecký termín označující jakékoli úzké soužití dvou a více organismů.[3] Jedinec, který vstupuje do daného symbiotického vztahu, se nazývá symbiont. Často se však termín symbióza používá pouze ve smyslu oboustranně výhodného soužití,[4] ačkoliv ve skutečnosti zahrnuje veškeré modely soužití mutualismem počínaje a parazitismem konče. Symbiotické svazky mohou být obligátní, nebo fakultativní. ektosymbióza x endosymbióza
Fotosyntéza je reakce zajištující vznik organických látek, pro rostlinu. Probíhá v chloroplastech, provádí ji zelené části rostlin. Jejím největším významem je tvorba kyslíku a glukózy.
intenzita fotosyntéza závisí na řadě faktorů:
- vnější faktory
- světlo – při rostoucí intenzitě světla se zvyšuje rychlost fotosyntézy, ale jen do určité úrovně
- koncentrace CO2 v ovzduší – podobná závislost jako u světla
- teplota – nejintenzivnější je většinou v rozmezí 25-30 °C
- voda – je pro fotosyntézu nezbytná, nedostatek se projevuje uzavíráním průduchů, čímž je znemožněn přísun CO2
- vnitřní faktory – množství chlorofylu, stáří listů, minerální výživu atd.
Její obecná rovnice je: 12 H2O + 6 CO2 => C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O
Má dvě základní fáze:
Světelná fáze
Energie ze slunečního záření je využita k tvorbě ATP (fotosyntetická fosforylace), NADH + H+ a k fotolýze vody. Probíhá za účasti dvou fotosystémů ®
fotosystém I obsahuje formy chlorofylu (P700), které absorbují viditelné světlo o maximálních vlnových délkách 700nm
fotosystém II obsahuje formy chlorofylu (P680), které absorbují viditelné světlo o maximálních vlnových délkách 680nm
fotosystém I – příjme světelné záření, přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které mohou
- redukovat NADP+ na NADPH + H+
- vrátit se zpět na P700, přičemž část jejich energie je využita k tvorbě ATP v procesu zvaném cyklické fosforylace
fotosystém II – příjme světelné záření, přejde do excitovaného stavu a uvolní elektrony, které přecházejí na fotosytém I, nahradí z něho uvolněné elektrony a část jejich energie jde opět na tvorbu ATP v procesu zvaném necyklická fosforylace
Systémy doplňuje proces fotolýzy vody, při kterém se voda štěpí na kyslík (½ O2), který jde do okolí, vodík, který se váže na NADP+ a elektrony, které regenerují fotosystém I.
Temnostní fáze
Dochází k redukci oxidu uhličitého za vzniku sacharidů při využití ATP a NADPH + H+ ze světelné fáze
Základem je Calvinův cyklus – sled reakcí, na konci vzniká glukóza; molekula CO2 reaguje s pentózu za vzniku nestabilního šestiuhlíkatého produktu, který se rozpadá na dvě triózy, ty jsou fosforylovány pomocí ATP a poté redukovány pomocí NADPH + H+ na glyceraldehyd-3-fosfát; část z něho kondenzuje za vzniku hexózy a je defosforylován a přeměněn na glukózu; část glyceraldehydu slouží k obnově pentózy.
Rostliny používající k syntéze Calvinův cyklus se dělí na:
C3 – rostliny – (většinou rostliny mírného pásu) C4 – rostliny – (většinou rostliny tropů a subtropů, produktem oxalacetát)
List
Postranní orgán cévnatých rostlin, který se tvoří na stonku. Obvykle je zelený a má omezený růst. Probíhá v něm fotosyntéza, transpirace a výměna plynů. Listy se zpravidla skládají z listové čepele – plochá část listu, a řapíku – stopková část listu, ne jeho spodní části se někdy tvoří pochva s ochranou funkcí; listy s řapíkem označujeme jako řapíkaté, bez řapíku jako přisedlé.
Během vývoje rostliny vznikají na stonku tři typy listů – dělohy, asimilační listy a listeny. Dělohy jsou zárodečné listy, obsažené již v semenu, mají jednodušší stavbu než pozdější listy, u vyšších rostlin záhy usychají. Listeny představují redukované listové útvary, v jejichž úžlabí vyrůstají květy nebo větve květenství.
Z hlediska způsobu postavení na stonku rozlišujeme listy střídavé (z každé uzliny roste jeden list, jsou uspořádány ve spirále), vstřícné (v každé uzlině proti sobě stojí dva listy; hluchavka) a přeslenité (z každé uzliny vyrůstají nejméně tři listy; vraní oko).
Podle tvaru čepele rozeznáváme listy jednoduché (celistvé nebo dělené – čepel má různě hluboké zářezy) a složené (čepel rozdělená na samostatné části – lístky, mohou být: zpeřené – dvojice lístků vyrůstají naproti sobě po obou stranách řapíků, mohou být lichozpeřené nebo sudozpeřené, a dlanitě složené – lístky vyrůstají z vrcholu řepíku, trojčetné, pětičetné, mnohočetné, …).
Podle okraje čepele listu též rozlišujeme listy celokrajné, pilovité, zubaté nebo vykrajované. Podle tvaru čepele rozlišujeme např. listy čárkovité, vejčité, kopinaté, kopisťovité (podobné žárovce), ledvinité, srdčité, lyrovité (smetánka).
Na příčném řezu listu u bifaciálního listu (odlišené strany) rozlišujeme: pokožku (na obou stranách, s průduchy převážně na spodní straně), mezofyl (mezi spodní a svrchní pokožkou, je rozlišen na: palisádový parenchym – pod svrchní pokožkou listu, protáhlé buňky, velké množství chloroplastů, a houbový parenchym – buňky nepravidelného tvaru, menší množství chloroplastů, velké mezibuněčné prostory, sběrné buňky odvádějí asimiláty do lýka cévních svazků) a cévní svazky (mají vodivou funkci a zpevňují list, postupným rozvětvováním se ztenčují – žilky ® žilnatina – např. souběžná, zpeřená („klasická“), vidličnatá (jinan), dlanitá (javor), rovnoběžná).
Monofaciální list má palisádový parenchym po obou stranách a průduchy také (např. kosatec).
Listy mohou plnit různé funkce a tomu je přizpůsoben jejich tvar a stavba, rozlišujeme např.:
listy masožravých rostlin
trny – trnité výběžky (akát)
listové úponky – umožňují přichycení (hrách)
cibule – zdužnatělé listy, slouží k hromadění látek a vegetativnímu rozmnožování (cibule kuchyňská)
Různolistost (heterofylie) je jev, kdy se na rostlině vyskytují listy různého tvaru (břečťan).
Fyziologie rostlin I – vodní režim a minerální výživa.
Příjem, vedení a výdej vody v rostlinném těle; význam vody pro rostlinu. Látkové složení rostlinného těla; biogenní prvky a forma, v jaké jsou rostlinou přijímány; hnojiva.
Voda je nenahraditelnou složkou rostlinného těla. Je významné rozpouštědlo, slouží k transportu látek, účastní se metabolických pochodů, jako chemická surovina (vodík), ovlivňuje termoregulaci, oplození výtrusných rostlin, šíření plodů… Vodní bilance představuje poměr mezi příjmem a výdejem vody. Vodní deficit je množství vody, které rostlině chybí k jejímu plnému nasycení. Vodní potenciál vyjadřuje sníženou dostupnost vody pro různé chemické reakce a rozpouštění dalších látek, ve srovnání s čistou vodou, která má nejvyšší potenciál (0 Pa).
Příjem vody: nižší rostliny a vodní rostliny přijímají vodu celým povrchem těla. Vodu lze také přijímat listy (mlha, déšť). Většinu vody ale rostliny přijímají kořenovým systémem. Rostliny přijímají vodu dvěma způsoby:
apoplastickou cestou (pasivně) – pouze buněčnými stěnami a volnými mezibuněčnými prostorami, bez spotřeby energie, rychlejší
symplastickou cestou (aktivně) – z buňky do buňky přes membrány a cytoplazmou za spotřeby energie a malou rychlostí
Příjem vody je ovlivněn: teplotou půdy (t¯, příjem¯), koncentrací půdního roztoku (c, příjem¯), intenzitou transpirace (čím více vody rostliny vydají, tím více přijmou), obsahem kyslíku v půdě (čím intenzivněji rostliny dýchají, tím více vody přijímají).
Vedení vody: voda je rostlinou rozváděna po celém těle, slouží k tomu cévní svazky; proudění vody s rozpuštěnými látkami dřevní části svazků nazýváme transpirační proud a umožňuje ho: transpirace (odpařování vody), kořenový vztlak (tlak vytlačující vodu z kořene), koheze (soudržnost vodního sloupce), kapilarita (vzlínaní vody), adheze (přilnavost vody).
Výdej vody:
Transpirací – odpařováním vody, zejména z listů, pasivní děj
stomatární transpirace – probíhá přes skuliny průduchů, regulovatelná
kutikulární transpirace – celým povrchem těla
Gutací – ve formě kapek (hydatodami), nastává při velké vzdušné vlhkosti, když je pozastavena transpirace
Výdej vody je ovlivněn obsahem vody v rostlině, stavem listů, teplotou vzduchu (s rostoucí teplotou transpirace vzrůstá, po dosažení určité teploty se průduchy uzavřou), vlhkost vzduchu, světlo (zvyšuje transpiraci).
Minerální výživa zahrnuje proces příjmu, vedení a využití minerálních prvků – iontů anorganických solí. Hlavním zdrojem minerálních prvků je půda. K transportu iontů ke kořenům slouží kapalná fáze (půdní roztok, do které se ionty uvolňují.
Makrobiogenní prvky – C, O, H, N, S, K, P, Mg, Ca ® stavební funkce
Mikrobiogenní prvky – Fe, Cu, Zn, Mn ,Mo, B, Cl ® katalytická funkce
Uhlík – stavební prvek všech organismů, hlavním zdrojem CO2, částečně přijímán kořeny ve formě HCO3–
Kyslík – důležitý pro dýchání, stavební prvek, přijímán jako O2, H2O nebo CO2
Vodík – stavební prvek, přijímán v podobě H2O, významný v energetickém metabolismu rostlin
Dusík – součást bílkovin, stavební složka chlorofylu, přijímán ve formě NO3– a NH4+, nadbytek způsobuje mohutný růst, ale špatný vývoj, atmosférický dusík umějí přijímat jen některé bakterie (např. hlízkové) a sinice
Fosfor – součást NK, ATP, účastní se fotosyntézy a dýchání, přijímán ve formě iontů fosforečnanových a hydro- či dihydro-, nedostaek způsobuje zakrnělé listy, zpomaluje se růst
Síra – součást některých AA nebo silic, přijímána ve formě síranových iontů, ve vyšší koncentraci škodlivá
Draslík – ovlivňuje otvírání a zavírání průduchů (turgor), přijímán v podobě K+, nedostatek snižuje intenzitu fotosyntézy, zakrňování listů…
Hořčík – součást chlorofylu, nezbytný v mnoha pochodech, přijímán jako Mg2+, nedostatek způsobuje blednutí a skvrnitost listů
Vápník – významný pro činnost membrán, neutralizuje toxický účinek některých kyselin, ovlivňuje aktivitu enzymů,… přijímán jako Ca2+
Železo – součást enzymů, katalyzuje tvorbu chlorofylu, přijímán jako Fe2+ nebo 3+, jeho nedostatek vede ke snížení dýchání a fotosyntézy
Zinek – aktivuje enzymy, přijímán jako Zn2+
Měď – součást enzymů, přijímán jako Cu2+, nedostatek způsobuje zpomalení růstu atd.
Živiny pro zemědělské plodiny bývají často doplněny hnojením. Existují hnojiva statková (organická – hnůj, močůvka, kompost, kejda,…) nebo hnojiva průmyslová – dusíkatá (močovina, amoniak, ledky), fosforečná (superfosfát), draselná (KCl), vápenatá (pálené vápno) nebo kombinovaná (NPK).
Fyziologie rostlin II – pohyby, růst a individuální vývoj.
Pohyby rostlin – pasivní a aktivní, fyzikální a vitální, mechanismy ohybů.
Růst rostlin, rostlinné regulátory; etiolizace, růstové korelace, polarita růstu. Individuální vývoj rostlin; délka života rostlin; fotoperiodismus, jarovizace.
Pohyby rostlin, nebo změna polohy v organismu nebo jeho části v prostoru, jsou projevem jejich dráždivosti – schopnosti vnímat podněty z okolního prostředí a reagovat na ně. Známe pohyby pasivní (působení vody nebo větru – i rozšiřování semen) a pohyby aktivní.
Pohyby aktivní rozdělujeme na fyzikální a vitální.
Fyzikální pohyby
Fyzikální pohyby vykonávají živé i odumřelé části rostlin. Rozlišujeme:
Hygroskopické – založeny na rozdílné schopnosti buněčné stěny různých částí rostliny přijímat vodu a bobtnat, např. šišky jehličnanů
Kohezní – založené na kohezi molekul vody, umožňují např. otevírání výtrusnic kapraďorostů, mají charakteristicky ztloustlé buněčné stěny, tzv. prstenec, při dozrávání výtrusů se v nich postupně snižuje obsah vody, až v důsledku kohezních sil dojde k roztržení výtrusnice
Explozivní – rozdílné napětí mezi naplněnými a nenaplněnými molekulami rostlin, stačí jim malý impuls
Vitální pohyby
Mohou je vykonávat pouze živé rostliny. Ohyby mohou být nutační (nevratné) nebo vitální (kývavé pohyby, opakovatelné).
Vitální pohyby mohou být lokomoční (taxe) nebo ohybové:
Taxe (lokomoční pohyby) – přesun celého organismu v prostoru pomocí bičíků nebo brv – řasy nebo spermatozoidy mechorostů
Tropismy – pohyby indukované – vyvolané podrážděním, rostliny na ně reagují kladně nebo záporně, projevují se v rostoucích částech:
gravitropismus (geotropismus) – ohyb orgánů rostlin vyvolaný zemskou gravitací, kořeny jsou kladně gravitropické (kořenová čepička obsahuje škrobová zrna s tzv. přesýpavým škrobem), stonky jsou většinou záporně gravitropické
fototropismus – ohyby rostlinných orgánů vyvolané vlivem osvětlení, kladně tropické jsou stonky, záporně kořeny
hydrotropismus – reakce na rozdílnou vlhkost prostředí
Nastie – pohyby indukované, vyvolané podrážděním, směr ohybu není závislý na směru podnětu, rozlišujeme růstové nastie – uskutečňují se díky rozdílné rychlosti růstu na obou stranách rostlinného orgánu (fotonastie, termonastie) a turgorové nastie – jejich základem je změna turgoru v některých buňkách (nyktinastie, seismonastie)
termonastie – ohyby rostlinných orgánů vyvolané změnou teploty – např. otvírání a zavírání květů
fotonastie – ohyby rostlinných orgánů vyvolané změnou intenzity světelného zářeny – např. otevírání a zavírání květů
seismonastie – ohyby rostlinných orgánů vyvolané otřesy – svěšování listů citlivky
nyktinastie – ohyby rostlinných orgánů vyvolané střídáním dne a noci
Autonomní – bez vnějšího podnětu, především růstové pohyby
Růst rostlin je spojen se změnami tvaru a vnitřního uspořádání rostlinných orgánů. Způsoben buněčným dělením i růstem buněk. Růst rostlin se uskutečňuje činností meristémů.
Růstové fáze: zárodečná (embryonální, intenzivní dělení buněk a nárůst cytoplazmy), prodlužovací (elongační, klesá rychlost buněčného dělení, zvětšuje se objem buněk, vznikají velké vakuoly), rozlišovací (diferenciační, buňky se diferencují, vznikají pletiva a orgány).
Faktory růstu dělíme na vnější – světlo (v případě nedostatku dochází k etiolizaci – rostliny mají bledožlutou barvu, málo vyvinutá pletiva), teplota, voda; a vnitřní – rostlinné hormony (fytohormony, organické sloučeniny, rozlišujeme povzbuzující hormony ® patří sem auxiny (podporují prodlužovací růst), gibereliny (urychlují růst rostlinných orgánů) nebo cytokininy (urychlují buněčné dělení), a zpomalující hormony ® patří sem kyselina abscisová (zpomaluje růst, navozuje odpočinek) nebo ethylen (zpomaluje dozrávání).
Celistvost rostlinného těla je především důsledkem:
Růstových korelací – představují vzájemné vztahy mezi orgány rostlin a odrážejí závislost růstu a vývoje orgánů v rámci celé rostliny, změna jedné části rostliny působí na ostatní části, cílem je znovuobnovení rovnováhy, která byla porušeny
Regenerace – obnovení opotřebených nebo poškozených částí těla rostliny
Polarita růstu – rostlina má vrcholný a spodní pól
Individuální vývoj zahrnuje období od vzniku až do smrti rostlinného jedince. Je charakterizována kvalitativními změnami ve stavbě, látkové přeměně i aktivitě rostliny a jejich částí.
Vývojové fáze – embryonální, vegetativní (od klíčení semene, tvorby vegetativních orgánů, rostliny se v této fázi mohou rozmnožovat nepohlavně), dospělost, stárnutí. Rostlina také prochází obdobími vegetačního klidu – dormance (charakteristická pro pupeny, semena nebo hlízy, ovlivněna především fytohormony).
Délka života rostlin
Jednoleté – během jednoho roku vykvetou, vytvoří plody a odumírají, nepříznivé období přežívají v podobě semen
Dvouleté – první rok tvoří vegetativní orgány, druhý rok kvetou, tvoří plody a odumírají, např. divizna
Vytrvalé – žijí více vegetačních období, opakovaně přinášejí plody, zimu mohou přečkat v podobě oddenků, hlíz, cibulí nebo kořenů
Víceleté – můžou žít dlouho, ale jakmile vykvetou, tak umřou, např. agáve
Efeméry jsou rostliny, jejichž vývoj trvá jen několik týdnů. Ozimy jsou rostliny, které vyklíčí na podzim, přezimují a další jaro pokračují.
Faktory: teplo (např. účinek nízkých teplot vyvolávající kvetení nazýváme jarovizace) světlo (fotoperiodismus – schopnost rozlišit světlo a tmu, rostliny rozdělujeme na krátkodenní, dlouhodenní a neutrální). Remontace je opakované kvetení.
Další podobné materiály na webu:
