FIZJOLOGIA ROŚLIN
Fotosynteza
Synteza związków organicznych (cukrów) z prostych związków nieorganicznych (CO2 i H2O) z wykorzystaniem energii świetlnej pochłanianej przez barwniki asymilacyjne i przekształcanej w energię chemiczną.
Proces redukcji CO2, prowadzący do powstania związków organicznych z prostych substancji mineralnych kosztem energii świetlnej i w obecności barwników asymilacyjnych.
Przebiega w chloroplastach, w dwóch fazach jasnej i ciemnej.
Fotosynteza oksygeniczna - dominująca forma przyswajania węgla w przyrodzie, przeprowadzają ja wszystkie rośliny, sinice i niektóre protesty. Źródłem elektronów jest woda.
6 CO2 + 6 H2O C6H12O6 + 6 O2
Substrat: dwutlenek węgla, Produkt: trioza
Fotosynteza anoksygenieczna - przeprowadza ją większość bakterii fotosyntetycznych. Źródłami elektronów są głównie wodór cząsteczkowy lub siarkowodór.
6 CO2 + 12 H2S C6H12O6 + 12 S + 6 H2O
Substrat: siarkowodór, Produkt: siarka
Faza jasna fotosyntezy- (zachodzi w granach chloroplastu)
Zachodzi przy wykorzystaniu energii świetlnej.
Przekształcenie energii świetlnej na energie wiązań chemicznych zawartych w ATP.
W zależności od kierunku przepływu elektronów wyróżnia się fosforylację fotosyntetyczną:
- Cykliczną
- Niecykliczną
ATP i NADPH2 są pierwszymi trwałymi produktami fazy jasnej fotosyntezy (stanowią siłę asymilacyjną wykorzystywaną w fazie ciemnej fotosyntezy).
Faza ciemna fotosyntezy / Cykl Calvina - (zachodzi w stromie chloroplastu)
Zachodzi przy wykorzystaniu energii chemicznej.
Redukcja dwutlenku węgla przy udziale siły asymilacyjnej.
- Karboksylacja
- Redukcja
- Regeneracja
Znaczenie fotosyntezy
- podstawowy proces biologiczny
- warunkuje życie na ziemi
- przetwarza materię organiczną w nieorganiczną (powstaje pokarm)
- utrzymanie równowagi gazowej
- zmniejszenie efektu cieplarnianego (wpływa na równowagę gazową)
- uwolnienie tlenu do atmosfery
Czynniki zewnętrzne:
- temperatura
- ilość wody
- nasłonecznienie
- stężenie dwutlenku węgla
- sole mineralne
- ilość tlenu
- niedobory magnezu (soli mineralnych)
Czynniki wewnętrzne:
- niedobory chlorofilu
- koncentracja chlorofilu
- ilość i ułożenie chloroplastów
- struktura chloroplastów (granalne i agranalne)
- aktywność enzymów
- ułożenie liścia
- powierzchnia blaszki liścia
Chemosynteza
Proces asymilacji dwutlenku węgla, do której samożywne organizmy wykorzystują energię uzyskiwaną z z utlenienia zredukowanych substancji nieorganicznych (np. H2S, S, NH3).
Odżywianie
Pobieranie przez organizm ze środowiska substancji niezbędnych do podtrzymywania funkcji życiowych i rozwoju organizmu.
Pokarm - substancja organiczna lub nieorganiczna pobrana przez organizm ze środowiska i wykorzystana do budowy własnych struktur lub do produkcji energii.
Autotrofy - organizmy samożywne, tworzą związki organiczne ze związków nieorganicznych, przy udziale energii.
Heterotrofy - organizmy cudzożywne, tworzą związki organiczne z materii organicznej wytworzonej pośrednio lub bezpośrednio przez autotrofy.
Transport
Potencjał wody jest miarą zdolności wody do wykonania pracy transportu w porównaniu ze zdolnością, jaką ma chemicznie czysta woda.
Pobieranie składników pokarmowych, gazów oddechowych, wymiana substancji i pozbywanie się produktów przemiany materii.
Transport wewnątrzkomórkowy
Transport międzykomórkowy daleki - przepływ wody z solami mineralnymi i związków organicznych w elementach tkanki przewodzącej, składającej się z drewna i łyka
Transport międzykomórkowy bliski -
Dyfuzja - proces przemieszczania się cząsteczek danej substancji dążącej do wyrównania swojego potencjału chemicznego (stężenia)
Osmoza - samorzutne przenikanie cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną.
R-r hipotoniczny - stężenie r-ru mniejsze od stężenia soku komórkowego
R-r izotoniczny - stężenie r-ru równe stężeniu soku komórkowego
R-r hipertoniczny - stężenie r-ru większe od stężenia soku komórkowego
Plazmoliza - zjawisko kurczenia się protoplastu i odstawiania od ściany komórkowej w skutek umieszczenia komórki w r-rze hipertonicznym (w efekcie spadku ciśnienia turgorowego)
Deplazmoliza - zjawisko odwrotne do plazmolizy, po umieszczeniu komórki w r-rze hipoosmotycznym wzrasta turgor, protoplast powiększa się i przystaje do ściany komórkowej.
Transport bierny (dyfuzja prosta) - zachodzi dzięki róznicy stężeń transportowanej substancji po obu stronach błony. Nie wymaga nakładu energii.
Transport bierny (dyfuzja wspomagana) - zachodzi za pośrednictwem białek przenośnikowych, przepływ cząsteczek od stężenia większego do mniejszego, aż do wyrównania stężeń.
Transport aktywny/czynny - odbywający się z udziałem energii dostarczonej przez ATP.
Siła ssąca - siła, z jaką woda wnika do komórki aż do momentu zrównoważenia sprężystości ścian komórkowych
Potencjał osmotyczny - ciśnienie, które równoważy osmotyczne przenikanie wody do koórki
Transpiracja - proces fizjologiczny regulowany przez roślinę, polegający na wyparowywaniu wody. Obniża temperaturę rośliny, sprzyja transportowi substancji mineralnych z korzenia do pędu.
Parcie korzeniowe - siła wypierająca wodę z korzeni do naczyń
Kohezja - siły spójności między cząsteczkami wody
Metabolizm
Wszystkie reakcje chemiczne zachodzące wewnątrz komórek, którym towarzyszy przemiana energii.
Anabolizm - reakcje syntez związków bardziej złożonych z prostszych, wymagające dostarczenia energii, synteza cukrów w procesie fotosyntezy.
Katabolizm - reakcje chemiczne, w czasie, których następuje obniżanie poziomu energetycznego substratów na skutek ich rozkładu na związki prostsze z wydzieleniem energii.
Procesy anaboliczne i kataboliczne zachodzą jednocześnie, choś w różnych strukturach komórki.
Enzymy
Jest białkiem prostym lub -częściej- złożonym (= apoenzym + grupa niebiałkowa)
Grupa prostetyczna - cz. białkowa nie oddziela się od białka
Koenzym - część niebiałkowa nietrwale związana jest z apoenzymem.
Apoenzym - decyduje o specyficzności substratowej działania enzymu.
Hormony
Substancja chemiczna, biologicznie czynna, zdolna do przekazywania informacji, wywierająca swoiste działanie na komórki lub narządy, regulująca ich funkcje.
Auksyny- stymulują wzrost wydłużeniowy i podziały komórkowe, znajdują się w części wierzchołkowej rośliny. Wydłużanie komórek zależy od stężenia auksyn. Są odpowiedzialne za tworzenie korzeni przybyszowych, rozwój owoców, rozwój drewna oraz rozwój zalążni kwiatu żeńskiego.
- tworzenie korzeni sadzonek
- partenokarpia (owoce bez pestek)
- działanie enzymów
- wydłużanie się komórek
- wywołują wzrost owocu
- powstrzymują opadanie owocu
- wpływają na ruchy roślin
Hamują: wzrost pędów bocznych, wzrost wydłużeniowy korzeni, opadanie liści
Cytokininy - najistotniejszą rolą jest wydłużanie komórek i przyspieszanie podziałów. Występują u roślin, u których zachodzą intensywne podziały komórkowe.
- hamują proces starzenia się organów
- pobudzają tkanki do wytwarzania organów
- przyspieszanie kiełkowania nasion
- rozwój pączków bocznych
Gibereliny - złożone i zróżnicowane związki oparte na szkielecie giberelanu. Największe stężenie znajduje się w rozwijających się nasionach, owocach oraz rosnących wierzchołkowych odcinkach pędu i korzenia.
- procesy fizjologiczne
- wzrost odmian karłowatych
- przerywają stan spoczynku
- przyspieszają kwitnienie
Etylen -wytwarzanie dojrzałych owoców
Ruchy roślin i wrażliwość
Wrażliwość - zdolność reagowania na bodźce
Formy reakcji roślin:
- ruchy cytoplazmy
- ruchy chloroplastów
- ruchy aparatów szparkowych
- ruchy narządów
- ruchy całego organizmu
Taksje - ruchy całego organizmu jednokomórkowego, np. glonów
Fabiczne - niecelowa zmiana kierunku ruchu
Topiczne - celowa zmiana kierunku ruchu
Tropizmy - reakcje roślin wielokomórkowych na bodźce kierunkowe.
(+) - ruch w kierunku bodźca
(-) - ruch odwrotny do działania bodźca
Plagiotropizm - ruch poprzeczny lub skośny do działania bodźca
Nastie - wygięciowe ruchy roślin niezależnie na bodźce bezkierunkowe, wywołane głównie przez mechanizmy turgorowe.
Ruchy autonomiczne - niezależnie od działania bodżca, który może jednak pełnić funkcje regulacyjne. Często mają charakter rytmiczny.
Wzrost i rozwój roślin
Wzrost - zmiany ilościowe
Rozwój - zmiany jakościowe
Ontogeneza (od zapłodnienia do śmierci)
…