Fyziologie rostlin

Vodní režim a Metabolismus

Anatomie a morfologie rostlin
Botanika obecně
Anatomie a morfologie rostlin
Ontogeneze a růst rostlin
Rozmnožování rostlin
Pohyby a dráždivost u rostlin
Systematické rozdělení rostlin
  1. Rostlinná pletiva
    1. Rozdělení podle způsobu vzniku
    2. Rozlišení na základě schopnosti dělení
    3. Tvarové rozdělení
      1. PARENCHYM
      2. PROZENCHYM
      3. KOLENCHYM
      4. SKLERENCHYM
    4. Funkční dělení pletiv:
      1. Dělivá (meristémy)
      2. Krycí
      3. Vodivá
      4. Základní

    Vodní režim

    VODA - jedna z nejvýznamějších látek v rostlinném těle (obsah vody v rostlinných pletivech činí 70-80%). Hlavní funkce:
    Základní pojmy: Vodní bilance - poměr mezi vypařováním a příjmem vody; Vodní deficit - množství vody potřebné k úplnému nasycení rostliny. Vodní režim zahrnuje příjem, vedení a výdej vody (popsány níže)

    Příjem vody

    Nižší rostliny přijímájí vodu celým povrchem těla, vyšší k tomu využívají hlavně kořen -mj. jeho absorubční zónu s kořenovými vlásky, k samotnému přijmu používají 2 cesty:

    Faktory ovlivňující příjem vody

    Vedení vody

    Aby se přijatá voda dostala do celého těla, vyvinul se systém cévních svazků, vedení vody a v ní rozpuštěných minerálů z kořene zajišťuje tzv transpirační proud, který je umožněn:

    Výdej vody

    Způsobu výdeje vody rostlinou:

    Faktory ovlivňující výdej vody

    METABOLISMUS

    Drtivá většina druhů rostlin se svoji výživou řadí k autotrofním organismům (dokáží přeměňovat anorganické látky na organické). Samotný metabolismus se skládá z 2 druhů procesů:

    Anabolické procesy

    FOTOSYNTÉZA - nejvýznamější biochemický anabolický děj v rostlinném těle. Z hlediska existence většiny heterotrofních organismů také zásadní, jelikož vedlejším produktem této reakce je kyslík, bez kterého by na Zemi většina organismů nepřežila. Fotosyntéza probíhá v chloroplastech
    Z funkčního hlediska představuje soubor biochemických reakcí, během nichž dochází za přítomnosti chlorofylu a slunečního záření k přeměně dvou anorganických látek - vody a oxidu uhličitého (H20 a CO2) na organický monosacharid glukózu (C6H12O6). Při fotosyntéze dochází k přeměně světelné energie na energii chemických vazeb.

    Průběh Fotosyntézy

    Fotosyntézu lze rozdělit na 2 fáze, primární fotochemickou (světelná) a sekundární (temnostní)
    • Primární fáze - fotochemická (světelná) - závislá na světle, probíhá v membráně thylakoidů v chloroplastech, dochází k přeměně energií, kdy je energie pohlceného světla využita na tvorbu ATP a NADPH + H pro pozdější využití
    • Sekundární fáze(temnostní) - nezávisí na světle a může probíhat i za naprost tmy , dochází k redukci oxidu uhličitého při využití ATP a NADPH + H až k výslednému produktu - sacharidů. Tento děj se uskutečňuje mimo thylakoidy ve stomatu chloroplastů

    Faktory ovlivňující fotosyntézu

    Vnější:
    • Světlo - fotosyntéza využívá část viditelného světla v rozpětí 400-750nm. Při stoupající intenzitě se zvyšuje rychlost fotosyntézy, ale jen do určité úrovně
    • koncentrace CO2 v ovzduší - s rostoucí koncentrací intenzita fotosyntézy narůstá, ale jen do dosažení určité úrovně (optimum 0,03%)
    • Teplota - nejintenzivněji rostliny fotosyntetizují při teplotě 25-30°C, při teplotách nad 30 nebo pod 0°C se fotosyntéza úplně zastavuje.
    • Voda - nepostradatelná pro fotosyntézu, nedostatek ji znemozňuje a zároveň uzavírá průduchy takže ani oxid uhličitý nemá přístup k rostlině.
      Vnitřní:
    • Chlorofyl a jiná barviva - chorofyl je barvivo schopné absorbovat sluneční energii a umožňovat tím fotosyntézu. existuje mnoho druhů chlorofylu, např.:
      • Chlorofyl a - všechny rostliny včetně mechů a řas a všechny sinice
      • Chlorofyl b - vyšší rostliny, zelené řasy a krásnoočka
      • Chlorofyl c - hnědé řasy - taxonomicky nevyhraněná skupina
      • Chlorofyl d - ruduchy
      • protochlorofyl - žluté rostliny
      • bakteriochlorofyl - obsahují ho purpurové bakrerie
      • bakterioviridin - je využíván také bakteriemi
        Ostatní barviva
      • Karetonoidy alfa a beta - karoten, běžné u většiny rostlin - odpovědné za změnu barvy listů na podzim
      • Xantofyl - červeně, oranžově a žlutě zbarvené rostliny
      • Fykoxantin - hnědé barvivo vyskytující se například u hnědých řas (chromophyta)
      • Fykobiliny - významné u sinic, ruduch a hnědých řas - jejich přítomnost současně s chlorofyly u řas je jedním z podkladů pro hypotézu tzv. endosymbiotické teorie - teorie, podle níž jsou chloroplasty vlastně pozřené, avšak nestrávené sinicové buňky, žijící nyní v symbióze s rostlinou
        • Fykoerytrin - červené barvivo, obsaují ho mj červené řasy (ruduchy)
        • Fykocyanin - modré barvivo, vyskytuje se například u sinic (cyanophyta)
    • Ostatní faktory - stáří listů, minerální výživa...

    Katabolické procesy

    DÝCHÁNÍ (respirace) - jedná se o soubor katabolických reakcí sloužících k získávání energie štěpením organických sloučenin - zejména cukrů (glukózy - C6H12O6) - říkáme tomu disimilace a celkový souhrn těchto dějů lze označit také jako dýchací řetězec. Pro většinu živočichů jde o hlavní zdroj energie, rostliny ho využívají pouze tehdy, když nemohou fotosyntetizovat (při nedostatku světla/nepříznivých podmínkách pro fotosyntézu) nebo v případě, že energie získaná fotosyntézou nedokáže pokrýt energetickou spotřebu (např. mladé rostoucí rostliny respirují intenzivněji). Získaná energie se využívá na krytí energetických požadavků - např. syntetické pochody, příjem živin, příjem vody sympastickou cestou atd.

    Průběh buněčného dýchání

    Dýchací řetězec lze rozdělit na 2 fáze, anaerobní glykolýzu a aerobní oxidativní fosforylaci
    • Anaerobní glykolýza - děj v cytoplazmě buněk , při kterém dochází ke štěpení 6-ti uhlíkaté molekuly glukózy (C6H12O6) na pyruvát (3-uhlíkatá sůl kyseliny pyrohroznové) za uvolňování energie, která se ihned ukládá ve formě makroenergických vazeb kyseliny adenosinfosforečné (ATP - anaerobní glykolýzou vzniknou 2 molekuly ATP, z nichž každá má energetickou hodnotu 50KJ = celkově 100KJ). Některé organismy ovšem glukózu nepřeměňují na pyruvát, ale na kyselinu mléčnou (tzv.laktát - mléčné kvašení) nebo na ethanol (ethanolové kvašení) - souhrnně takové děje nazýváme fermentace.
      V celkovém souhrnu se jedná o osm enzymatických reakcí v přesném sledu. Anaerobní glykolýzu kromě rostlin ovládá většina proaryotických i eukaryotických buněk, jimž poskytuje jeden z hlavních zdrojů energie. To, že jsou enzymy katalyzující anaerobní glykolýzu rozpuštěny v cytoplazmě buněk dosvědčuje, o jak starobylý mechanismus se jedná.
    • Aerobní fáze
      • Oxidativní fosfotylace - jedná se o děj spočívající v reducki vodíku v organických sloučeninách za přítomnosti kyslíku. Probíhá na vnitřní membráně mitochondrií. Vodíky jsou odnímány metabolitům vzniklým v předešlém ději - aerobní glykolýze - především pyruvátu, jež podléhá dekaroxylaci za vzniku acetylkoenzymu A(acetyl-CoA), jež dále vstupuje do Krebsova cylku.
      • Krebsův cyklus(cyklus kyseliny citronové) - fáze, při které dochází k dekarboxylačním a dehydrogenačním reakcím, takže zbytek glukózy - acetylkoenzym A je v dýchacím řetězci oxidován až na oxid uhličitý() a vodu (). Při aerobní fázy buněčného dýchání se celkově uvolní 36 molekul ATP, tj 18X více než při anaerobní glykolýze.

    Faktory ovlivňující dýchání

    Vnější:
    • Teplota - zvyšování teploty vede k růstu intenzity buněčného dýchání, ale po dosažení hranice 30°C respirace prudce klesá.
    • Množství kyslíku v ovzuší - nedostatek kyslíku způsobuje u některých rostlin přechod na anerobní dýchání, zvyšování koncentrace má za následek vyšší respiraci
      Vnitřní:
      - množství oxidovatelných zásobních látek - glukózy, množství vody v rostlině (orgány s nižším obsahem vody dýchají intenzivněji), stáří rostliny...