MATERIAŁY DO WYKŁADÓW BOTANIKA, GRZYBY I FIZJOLOGIA ROŚLIN.
UWAGA: MATERIAŁY ROZDAWANE NA ZAJĘCIACH STANOWIĄ INTEGRALNĄ CZĘŚĆ
DO ZNAJDUJĄCEJ SIĘ POD SPODEM NOTATKI Z W/W WYKŁADÓW.
Glony
•
Organizmy jednokomórkowe
-
forma uwiciona (1 lub kilka wici – eugleniny, ruchliwe zielenice)
-
forma kokalna (bez wici – okrzemki)
-
forma kolonijna (toczek, cenobium – kolonia o stałej liczbie komórek – gwiazdoszek)
•
Organizmy wielokomórkowe (ciało plechowate)
-
plecha nitkowata (trychalna- skrętnica)
-
plecha plektenchymatyczna (sklejenie wielu ścian komórkowych, bez połączeń między komórkami,
forma bryły – (krasnorosty, niektóre brunatnice)
-
plecha tkankowa (wyspecjalizowane organy do pełnienia róŜnych funkcji, tk. przewodzącej, tk.
asymilacyjnej czy tk. zapasowej – (brunatnice, niektóre zielenice)
-
•
odŜywianie – org. samoŜywne (chlorofil a i b, karotenoidy, fikobiliny i fukoksantyny )
•
materiał zapasowy: skrobia i mat. charakterystyczxny dla danej grupy
•
rozmnaŜanie:
•
rozm. bezpłciowe ( podział kom., fragment. plechy, zoospory ( ruchliwe zarodniki), aplanospory
(nieruchliwe zar.)
•
rozm. płciowe (izo, anizo i ogamia)
•
Gametangia, w których powstają: - komórki jajowe, to lęgnie (oogonia), - plemniki to plemnie
(anteridia)
•
Po połączeniu gameta Ŝeńska z męską tworzy zygotę, która daje początek nowemu organizmowi. W
cyklu Ŝyciowym glonów moŜe wystąpić przemiana pokoleń.
JeŜeli gametofit i sporofit są do siebie podobne pod względem wielkości i kształtu
- taką przemianę nazywamy izomorficzną. Natomiast, gdy jedno pokolenie zyskuje przewagę nad drugim –
przemianą heteromorficzną
Znaczenie protistów roślinnych
- Są producentami materii organicznej i tlenu na Ziemi.
- Jako jedyni producenci materii organicznej i tlenu w wodzie stanowią podstawę piramid pokarmowych w
ekosystemach wodnych.
- Pełnią rolę skałotwórczą na dnie zbiorników wodnych, np. okrzemki, zielenice, krasnorosty (ziemia
okrzemkowa, złoŜa wapienne).
- Heterotroficzne eugleniny oczyszczają wody w zbiornikach naturalnych.
- Jako komponenty porostów naleŜą do pionierów świata roślin.
- Biorą udział w biologicznym oczyszczaniu wód i ścieków.
- Biorą udział w krąŜeniu pierwiastków w przyrodzie, m.in. węgla, tlenu, azotu.
- Stanowią paszę i ściółkę dla zwierząt domowych.
- Dzięki duŜej zawartości białka, witamin, jodu, boru, potasu, sodu stanowią cenny produkt odŜywczy dla
ludzi (powszechnie uŜywane w kuchni azjatyckiej).
Są cennym surowcem dla przemysłu spoŜywczego, papierniczego, włókienniczego, fotograficznego,
farmaceutycznego i kosmetycznego
Grzyby
•
org. eukariotyczne
•
od jednokom. do org. wielokomórk. (waga do kilkunastu kg), mogą być komórczakami
•
pochodzenie polifiletyczne
•
org. heterotroficzne (saprofity lub pasoŜyty), trawienie pozakomórkowe
•
org. plechowate, zbudowane ze strzępek, które tw. zarodnię, u grzybów wyŜszych mogą tw.
owocniki
•
ściany kom. zbud. z celulozy (grzyby niŜsze) lub chityny (grzyby wyŜsze)
•
sub. zapasowa – glikogen
RozmnaŜanie płciowe
u wielu grzybów uległo modyfikacji.
odbywa się ono na trzy sposoby:
Gametogamia polega na połączeniu się haploidalnych gamet, w wyniku czego powstaje zygota. Przybiera
formę izogamii, anizogamii lub oogamii.
Gametangiogamia odbywa się wówczas, gdy łączą się całe, wielojądrowe gametangia (Ŝeńskie – lęgnie –
oraz męskie – plemnie).
Somatogamia następuje w wyniku połączenia się haploidalnych strzępek wegetatywnych (określanych jako
„+” lub „–” ) naleŜących do dwóch róŜnych grzybów.
Rodzaje zarodników u grzybów
konidialne
workowe
podstawkowe
U workowców i podstawczaków po zlaniu się cytoplazmy,
czyli plazmogamii, nie następuje od razu połączenie jąder, czyli kariogamia.
= stadium dikariotyczne o róŜnej długości czasu trwania.
W strzępce dikariotycznej podziały jąder zachodzą w sposób zsynchronizowany. Połączenie jąder odbywa
się później w formującym się owocniku grzyba. Powstała zygota szybko dzieli się mejotycznie na
mejospory.
W cyklu Ŝyciowym u workowców i podstawczaków są 3 fazy :
Haplofaza trwa od mejozy do momentu połączenia się cytoplazmy gamet,
gametangiów lub strzępek + i –; obejmuje haploidalny zarodnik oraz grzybnię
z róŜnymi organami rozmnaŜania wegetatywnego.
Dikariofaza – od momentu plazmogamii do chwili zlania się jąder sprzęŜonych;
często ma postać grzybni wytwarzającej zarodniki.
Diplofaza – od kariogamii do mejozy; na ogół jest krótkotrwała, ograniczona
nawet do jednego tylko jądra.
Workowce
•
zwykle wielokomórkowa grzybnia
•
zawsze komórki jednojądrzaste
•
chitynowe ściany kom.
•
posiadają owocniki (kuliste, butelkowate lub miseczkowate
•
przemiana faz jądrowych (n i 2n)
Podstawczaki
•
większość grzybów kapeluszowych (huby, purchawki, rydze)
•
grzybnie wielokomórkowe podzielone poprzecz. ścianami
•
przez większość cyklu Ŝyciowego są w dikariofazie
•
brak ruchliwych komórek
•
rozmn. bezpł. – konidia
•
ZNACZENIE GRZYBÓW W śYCIU CZŁOWIEKA i ZWIERZĄT
Grzybice (mikoryzy) = ch. skóry, paznokci, włosów, błon śluzowych, płuc organów wewnętrznych (często
u osób zaburzeniami związanymi z ukł. odp.) – g. niedoskonałe,
MSZAKI
pokolenie ustępujące: sporofit (ginie po wysypaniu zarodników)
połączony setą zakończoną zarodnią z gametofitem, tworzy na drodze mejozy zarodniki
pokolenie dominujące: gametofit (samodzielny, zielony)
wyróŜnia się: łodyŜkę, liście, chwytniki,posiada tkanki: okrywającą, miękiszową, prymitywną
przewodzącą, gametangia Ŝeńskie – rodnie,gametangia męskie – plemnie, rozmn. bezpłciowe – rozmnóŜki.
Cechami przystosowującymi mchy do Ŝycia na lądzie są:
•
obecność chwytników - umoŜliwia to pobieranie wody z gleby,
tworzą się w kulistych
zarodniach (sporangiach)
na końcach haploidalnych
strzępek po podziałach
mitotycznych, wysypuj
po pęknięciu ścianki
zarodni
powstają na końcach
haploidalnych strzępek
poprzez odcięcie jej
fragmentu, najczęściej
zawierającego jedno ją
komórkowe zarodniki te s
mitosporami
tworzą się po 8 sztuk
wewnątrz komórki
zwanej workiem po
podziale mejotycznym
jądra zygotycznego
powstają po 4 sztuki na
komórce zwanej podstawk
po podziale mejotycznym
jądra zygotycznego
•
obecność liści o duŜej powierzchni asymilującej, ułoŜonych skrętolegle, zwróconych powierzchnią
do światła,
•
utworzenie tkanek (okrywającej, przewodzącej, wzmacniającej),
•
rozsiewanie zarodników podczas suszy.
PAPROTNIKI
Sporofit:
- dominujący, samodzielny, zielony,
- składa się z łodygi, liści, korzenia,
Łodyga- Epiderma – pokryta kutikulą
Liście – trofofile (l. asymilacyjne) i sporofile (l. zarodnionośne)
- zarodnie – na powierzchni liści, skupione w kłosy zarodnionośne (sporofilostany)
- typowe wiązki przewodzące (część sitowa i część naczyniowa)
Gametofit:
- zwany przedroślem (plechowaty lub bulwiasty)
- obupłciowy lub rozdzielnopłciowy
- po zapłodnieniu, które zachodzi w wodzie, ginie
ROŚLINY NASIENNE
Przystosowania do opanowania środowiska lądowego roślin nasiennych
•
wytworzenie nasion (f. przetrwalna sporofitu),
-
tkanka zapasowa – pozostałość gametofity Ŝeńskiego (1n u nagonasiennych, bielmo 3n – powstaje w
wyniku podwójnego zapłodnienia i/lub obielmo 2n – u okrytonasiennych)
-
młody sporofit – powstaje po zapłodnieniu,
-
łupina – powstaje z integumentu.
•
związanie młodego zarodka z org. matczynnym,
•
wykształcenie b. dobrze rozwiniętych organów wegetatywnych,
•
wykształcenie organu generatywnego (kwiatu) – do rozmnaŜania płciowego,
•
uniezaleŜnienie pr. płciowego od wody dzięki wykształceniu łagiewki pyłkowej, ( nieruchliwe
komórki plemnikowe),
•
silna redukcja gametofitu (wielkość mikroskopijna)
•
powstanie silnie wykształconych tkanek stałych i twórczych,
•
powstanie owocu – okrytonasienne.
ROŚLINY NAGONASIENNE
Nagonasienne – kwiat Ŝeński
•
Nowy nabytek ewolucyjny – zaląŜek (osłonki,
ośrodek (przekształcone mikrosporangium) i Ŝeńskie przedrośle z 2 rodniami i 2 komórkami jajowymi),
•
Mamy 2 zaląŜki + łuska nasienna
= owocolistek (= kwiat Ŝeński = makrosporofil),
•
Wiele owocolistków = kwiatostan Ŝeński.
•
Redukcja gametofitu Ŝeńskiego
-
komórka macierzysta makrospor (2n) dzieli się mejotycznie na cztery makrospory (1n) , z których
3 degenerują, a jedna dzieli się mitotycznie na wiele komórek i daje gametofit ♀
Nagonasienne – kwiat męski
•
kwiatostan męski – u sosny to Ŝółta szyszeczka zbud. z wielu pręcików (2n = mikrosporofili)
•
pręcik zawiera 2 woreczki pyłkowe = mikrosporangia = komórki macierzyste mikrospor, z których
po mejozie powstają mikrospory (1n)
•
mikrospora rozwija się w ziarnko pyłku (1n), które dojrzałe staje się gametofitem męskim
•
ziarnko pyłku skała się głównie z komórki generatywnej i komórki wegetatywnej
ROŚLINY OKRYTONASIENNE
Budowa gametofitu męskiego u okrytonasiennych
•
Pręcik – nitka i główka (zawiera 2 pylniki, a kaŜdy pylnik ma dwie komory pyłkowe) = 2n
- Komora pyłkowa przekształca się w kom. macierzystą pyłku, przechodzi mejozę i powstają 4
mikrospory (1n), trzy degenerują a jedna przechodzi mitozę i powstają dwie kom. (k. generatywna i k.
wegetatywna).
- k. generatywna przechodzi mitozę i powstają dwie kom. plemnikowe, a k. wegetatywna przekształca się
w łagiewkę pyłkową (na znamieniu słupka).
Budowa gametofitu Ŝeńskiego u okrytonasiennych
•
Słupek – zaląŜnia, szyjka i znamię słupka.
•
ZaląŜek – ośrodek, dwie osłonki i okienko (niezrośnięte na szczycie osłonki) = 2n
•
Ośrodek zaląŜka ( = makrosporangium) przekształca się w kom. macierzystą makrospor, która
przechodzi mejozę i powstają cztery makrospory, trzy degenerują i z jedna makrospora przechodzi
mitozy i powstaje gametofit Ŝeński (osiem komórek):
-
1 komórka jajowa,
-
2 synergidy,
-
3 antypody
-
1+1 daje po fuzji wtórne jądro woreczka zaląŜkowego
Typy kwiatostanów u okrytonasiennych
Kwiatostany dzielimy na dwie grupy: groniaste i wierzchotkowate.
Kwiatostany groniaste - maja wyraźną os główną, a kwiaty rozwijają się w kolejności
od nasady ku szczytowi. Przykłady: grono, kłos, kolba, baldach, główka, koszyczek.
Kwiatostany wierzchotkowate - oś macierzysta przedwcześnie przestaje się rozwijać, gdyŜ na jej szczycie
powstaje kwiat, pod którym z pachwin liści wyrastają osie drugiego rzędu i kaŜda kończy się kwiatem, itd.
Przykłady: sierpik, wachlarzyk, wierzchotka dwuramienna.
TKANKA- jest to zespół komórek podobnych do siebie, spełniają ściśle określone funkcje.
•
tkanki twórcze - ich komórki mają zdolność dzielenia się
•
tkanki stałe - ich komórki utraciły zdolność podziałów
Tkanki twórcze
a) pierwotne (powstają juŜ u zarodka)
- zarodkowe
- wierzchołkowe
- wstawowe
b) wtórne (powstają w wyniku odróŜnicowania tkanek stałych)
- kambium
- fellogen
- okolnica
- kalus
- archespor
TKANKA OKRYWAJĄCA
Skórka korzeni nie ma szparek, a niektóre jej komórki zaopatrzone są w wyrostki - włośniki, usprawniające
pobieranie roztworów z gleby.
Peryderma zbudowana jest z 3 warstw zróŜnicowanych tkanek (tkanki korkotwórczej, korka i felodermy)
TKANKA WZMACNIAJĄCA
•
Kolenchyma - zbudowana z Ŝywych komórek o nierównomiernie zgrubiałych ścianach
komórkowych, występuje w intensywnie rosnących częściach roślin.
•
Sklerenchyma - zbudowana z martwych komórek o równomiernie zgrubiałych ścianach
komórkowych, występuje w juŜ wyrośniętych organach rośliny.
TKANKA PRZEWODZĄCA:
- DREWNO (KSYLEM)
Cewki - wydłuŜone, wrzecionowaty kształt, obecność jamek w ścianie pozwala przechodzić wodzie z cewki
do cewki. Występują u paprotników, nagonasiennych i niektórych okrytonasiennych.
Naczynia - długie rurki, zanikł protoplast i ściany poprzeczne. Boczne ściany zdrewniałe, zawierają
róŜnego kształtu zgrubienia i jamki. Występują u okrytonasiennych i nielicznych nagonasiennych.
- ŁYKO (FLOEM)
Rurki sitowe - Ŝywe, pozbawione jądra, wydłuŜony kształt, niezdrewniałe ściany, w pionowych szeregach,
pory w ich poprzecznych ścianach, tzw. sita przechodzą z jednej komórki do drugiej pasma cytoplazmy. Do
kaŜdego członu rurki sitowej przylega jedna lub kilka kom. zawierających jądro, zwanych komórkami
towarzyszącymi (okrytonasienne)
Komórki sitowe - mniej wyspecjalizowane niŜ rurki, zachodzą na siebie klinowato i kontaktują się przez
rozrzucone po całej powierzchni tzw. pola sitowe (nagonasienne i paprotniki)
TYPY WIĄZEK PRZEWODZĄCYCH:
- Kolateralna zamknięta – drewno naprzeciw łyka, bez miazgi, np. jednoliścienne.
- Kolateralna otwarta – drewno naprzeciw łyka, między nimi warstwa miazgi, np. dwuliścienne.
- Bikolateralna (dwuobokleŜne)– jedno pasmo drewna otoczone z dwóch stron łykiem zewnętrznym i
wewnętrznym, występuje miazga, np. dynia, ziemniak.
- Hadrocentryczne (współśrodkowe)– drewno otoczone wokół łykiem, np. paprocie.
- Leptocentryczne (współśrodkowe)– łyko otoczone wokół drewnem, np. konwalia.
TKANKA WYDZIELNICZA
Elementami wydzielniczymi mogą być pojedyncze komórki lub ich zespoły.
elementy powierzchniowe: (produkują wydzieliny na zewnątrz rośliny)
- włoski gruczołowe (u pelargonii)
- wypotniki (wydzielają wodę)
- miodniki (wydzielające nektar np. u jaskra)
- komórki gruczołowe
elementy wewnętrzne: (odkładają wyprodukowane substancje wewnątrz rośliny)
- przewody Ŝywiczne (zabezpiecza roślinę przed infekcjami)
- rurki mleczne (są wypełnione sokiem mlecznym np. glistnik jaskółcze ziele, mniszek pospolity)
FOTOSYNTEZA
Proces redukcji CO2 wodorem pochodzącym ze związków nieorganicznych z wykorzystaniem
promieniowania słonecznego (przy udziale barwników asymilacyjnych i enzymów), prowadzący do
powstania związków organicznych.
6H2O + 6CO2 +
hν
(energia świetlna) → C6H12O6 + 6O2; ∆E -2872 kJ/mol (-687 kcal/mol)
Faza zaleŜna od światła
•
zachodzi w granach chloroplastów (tam zawarte barwniki fotosyntetyczne)
•
powstanie siły asymilacyjnej (ATP i NADPH+H) - związki niezbędne do przebiegu fazy ciemnej
•
Mechanizm tworzenia ATP nosi nazwę fosforylacji fotosyntetycznej (niecykliczna lub cykliczna)
•
fotosystem I i II.
Fosforylacja cykliczna - przejście wybitego przez kwant światła elektronu z PSI na ferrodoksynę, układ
cytochromów, plastocyjaninę i z powrotem do PSI. Redukcja cytochromu powoduje utworzenie ATP.
Fosforylacja niecykliczna -przejście elektronu od PSII do PSI. Elektron, przechodząc przez szereg
przekaźników, traci swoją energię, utracona energia przekształca się w energię chemiczną wiązań w ATP i
NADPH. Powstający jako produkt uboczny rozpadu wody tlen, wydalany jest na zewnątrz.
Faza niezaleŜna od światła (Cykl Calvina)
•
w stromie chloroplastów
•
asymilacja CO2 do związku organicznego
Rośliny typu C4
•
kukurydza, trzcina cukrowa
•
pierwszy produkt karboksylacji: czterowęglowy
•
przyswajanie CO2 dwuetapowe
•
inna budowa liścia
Rośliny CAM
•
rośliny o oszczędnej gospodarce
wodnej (np. ananas)
•
Noc
W nocy do PEP przyłączany CO2; powstaje szczawiooctan, potem redukowany do jabłczanu (tak CO2
transportowane do wakuoli).
•
Dzień
Jabłczan z wakuoli transportowany do cytozolu, tam dekarboksylacja. Wydzielony CO2 pokrywa
zapotrzebowanie cyklu Calvina, gdy zachodzi faza jasna fotosyntezy, a pobieranie CO2 jest ograniczone
(zamknięte aparaty szparkowe).
Kiełkowanie
Kiełkowanie nadziemne (epigeiczne)
WydłuŜa się hipokotyl, wynosi mięsiste liścienie nad powierzchnię gleby, liścienie gromadzą mat.
zapasowe, po wydostaniu na powierzchnię kiełkują i początkowo pełnią funkcje asymilacyjne np. dynia,
cebula, fasola
Kiełkowanie podziemne (hipogeiczne)
WydłuŜa się epikotyl, czerpiący początkowo materiał zapasowy z liścieni, które pozostają w łupinach
nasiennych, np. groch, dąb
Transpiracja
•
wydzielanie wody
•
transpiracja kutikularna – przez skórkę, mało efektywna
•
transpiracja szparkowa – otwarte aparaty szparkowe, iglaste i jednoliścienne – aparaty na obu
stronach, dwuliścienne zazwyczaj na spodzie
Pobieranie i przewodzenie wody
•
w strefie włośnikowej zwiększona powierzchnia chłonna
•
potencjał wody:
gleba > roślina > atmosfera
•
siła ssąca liścia - na skutek
transpiracji
•
kohezja wody
FITOHORMONY HAMUJĄCE WZROST
•
Etylen
- przyspiesza dojrzewanie owoców
- starzenie się roślin
- przyspiesza opadania liści (przy zmniejszaniu stęŜenia auksyny i cytokininy)
•
Kwas abscysynowy
- miejsce syntezy – tkanki korzeni, nasion, owoców
- hamowanie fotosyntezy, procesów wzrostowych
- stymuluje rozwój łusek na pąkach wierzchołkowych
- indukuje wytwarzanie warstwy odcinającej w ogonkach owoców i liści, co powoduje ich opadanie
- przyspiesza starzenie się roślin
- zamyka aparaty szparkowe (podczas suszy)
- wprowadza nasiona i pąki w stan spoczynku (hamowanie kiełkowania nasion)