fyziologie rostlin

• -oboustranně výhodné soužití organismů

  -z parazitismu

  -heterotrofie + autotrofie

  -předávání živin a účinných látek

  -mykorhiza - kořeny vyšších rostlin + houba, křemenáč + osika

  -lišejník - houba + sinice (řasa)
• fotosyntéza obecně -základ autotrofie

  -přeměna anorganických sloučenin na organické pomocí světelné energie

  -přírůstek volné energie

  -hlavní producent kyslíku - aerobní -> nepostradatelný

  -fyzika: přeměna světelné -> chem. energie

  -chemie: CO2 -> sacharidy

  -prokaryoty (sinice, purpurové sirné bakterie), eukaryoty
• fotosyntetický aparát -proteiny a pigmenty v tylakoidech

  -prokaryota: z cytoplazmatické membrány, tylakoidy volně v cytoplazmě

  -eukaryota: ve funkčních orgánech

  --chromatofory: řasy, prvoci

  --chloroplasty: vyšší rostliny ve stomatu, z vnitřní membrány plastidů
• fotosyntetické pigmenty barviva - účinek díky vazbě na bílkoviny, shlukují se do kvantozomů, zachycení sluneční energie

  -chlorofyl zachycuje nejvíce záření (400-700nm)

  -chlorofyl a - obsažen vždy

  -chlorofyl b - vyšší rostliny + zelené řasy

  -chlorofyl c - hnědé řasy a rozsivky

  -chlorofyl d - ruduchy

  -bakteriofyly - purpurové sirné bakterie

  -chlorofyl a nejdůležitější, zbytek doplňkové:

  -fykobiliproteiny - sinice a ruduchy

  (fykocyany - modrozelené, fykoerytriny - červenofialové)

  -karotenoidy - hydrofobní, karoteny + xantofyly
• fotosystém 1 -dlouhovlnější formy chlorofylu (400-700nm)

  -základ: chlorofyl a římská 1

  -fotony k a římská 1 a 2 -> fotonová past
• fotosystém 2 -krátkovlnější formy chlorofylu (do 680nm)

  -základ: chlorofyl římská 2

  -fotony přijímány anténovými molekulami
• primární procesy -světelná fáze

  -přímo závislé na světle, fotochemické

  probíhají krátce

  -konečným produktem je NADPH + H+, kyslík a ATP

  -3 děje: cyklická fosforylace, necyklická fosforylace, fosfolýza
• cyklická fosforylace -začínáme na a1, fotony (světelné kvantum) -> excitace - uvolnění 2 elektronů na neznámý akceptor Z

  -transport na ferredoxin (2Fe2+), zpět do původní molekuly s ATP

  -zkratová cesta, nevznikne ani NADPH + H+, ani kyslík - nespolupráce s FS2

  -elektron může z ferredoxinu i na jiný přenašeč (flavoprotein) - vznik NADP+ -> redukce na NADPH + H+
• necyklická fosforylace -a2 fotony (světelné kvantum), odštěpení 2 elektronů, přes přenašeče do původní a1

  -spojení reakcí, redukovaný stav
• fotolýza vody -hillova reakce

  -vznik kyslíku, protonů a elektronů

  elektrony do chlorofylu a2, protony k redukci NADP+, kyslík do vzduchu
• sekundární procesy -temnostní fáze

  -probíhají pomalu

  -nejsou vázané na světlo

  -série enzymových reakcí

  -CO2 -> cukr

  -biosyntéza sacharidů z CO2 za pomocí NADPH + H+ a ATP

  -ve stromatu chloroplastů

  -metabolické reakce: Calvinův cyklus, Hatch-Slackův cyklus
• calvinův cyklus CO2 na ribulosu-1,5-bifosfát, vznikne nestabilní C6

  -hned rozpad na 2 molekuly C3, což je první zachytitelný prvek

  C3 rostliny

  -hexóza
• hatch-slackův cyklus -CO2 na fosfoenolpyruvát

  -C4 první meziprodukt

  -rostliny C4
• rozdíl mezi C3 a C4 -rozdíl anatomický i fyziologický

  C4 potřebují větší teplo, záření, energii, větší spotřeba CO2 (2x), jiná anatomie listu (pochva kolem cévních svazků)
• rostliny C3

  -Calvinův cyklus, z ribulosy-1,5-bifosfátu

  -rostliny mírného pásu

  -menší přírůstek biomasy - půlku prodýchají
• C4 rostliny

  -Hatch-Slackův cyklus, fosfoenolpyruvát

  -větší přírůstek biomasy

  -rostliny tropů a subtropů

  -CO2 hodně, sluneční záření, jiná stavba listu

  -produkty: maláty, asparáty, oxalaceláty
• CAM rostliny

  -sukulentní - pouštní a tučnolisté

  -šetření vody - průduchy otvírají v noci - příjem CO2 do malátů (ve vakuole)

  -přes den uvolňování CO2 -> Calvinův cyklus
• vnitřní faktory fotosyntézy

  -množství a kvalita chlorofylu - moc = nahromadění asimilátu v asimilačním cyklu, málo taky špatně - panašované (bílo-zelené listy - fíkus)

  -poloha listů - slunce

  -staří listu a celé rostliny
• vnější faktory fotosyntézy

  -intenzita a kvalita světla - nejúčinnější červené, nejhorší zelené

  -koncentrace CO2 - dílčí i bez, ale v atmosféře asi 0,03 % CO2, ve sklenících o 0,15 % více, málo i mnoho lze F zastavit

  -teplota - C3 (začátek -1, optimum 20-30), tropické (začátek 4-8, optimum 30-35), nad 40 rapidní snížení

  -H2O - hydrolýsa

  -minerální látky - N, P, K
• dýchání

  -nejdůležitější katabolická reakce

  -uvolnění chemické energie z org. sloučenin

  -příjem kyslíku, uvolnění CO2 a H2O

  -zdroj energie: cukry (polysacharidy, tuky)

  -při tmě výživa heterotrofní

  -mechanismus dýchaní: glykolýza + dekyrboxylace pyruvátu + krebsův cyklus + dýchací řetězec -> proces dýchání = respirace - buněčné dýchání (disimilační děj)
• glykolýza

  -téměř ve všech buňkách

  -v cytoplazmě, uvolňování energie z molekul sacharidů

  -z 1 mol glukózy -> 2 molekuly ATP

  -odbourávání různě

  --alkoholové kvašení - ethanol

  --mléčné kvašení - kyselina mravenčí

  --oxidační dekarboxylace - acetyl koenzym CoA, spojuje glykolýzu s Krebsovým cyklem
• citrátový cyklus

  -u aerobních organismů v matrix mitochondrií

  -8 reakcí

  -CoA
• dýchací řetězec

  nejdůležitější děj katabolického metabolismu, poslední fáze

  -všichni živočichové

  -na vnitřní membráně mitochondriálních krist
• vnitřní faktory dýchání

  -množství dýchaného substrátu - zvyšuje intenzitu dýchání

  -obsah vody v pletivech - snížení na začátku zrychlení, pak zpomalení

  -růst rostliny - rostoucí orgány intenzivněji
• vnější faktory dýchání

  -teplota - do maxima 45-55 stoupá

  -světlo - nemá vliv

  -kyslík - vniká celým povrchem těla

  -oxid uhličitý - snižuje intenzitu

  temnostní dýchání - v mitochondriích stále

  světelné dýchání - jen v asimilačním pletivu
• vodní režim rostlin

  -nepostradatelná, nejdůležitější sloučenina těla

  -průměrně 60-80%, řasy 98%, semena 5-14%

  -3 fáze: příjem, vedení, výdej

  -cesta: půda-kořen-stonek-list-atmosféra = spád chemického potenciálu vody

  -mechanismy: difúze, osmóza, hydratace
• příjem vody

  -nižší rostliny a vodní: celým povrchem těla

  -vyšší: kořenový systém - zóny + kořenové vlásky
• mimokořenový příjem

  rosa, déšť, vlhkosti - liány
• kořenový příjem

  pasivní - apoplastická cesta, rostlina má listy -> výpar, voda z kořenů, transpirace, nespotřebovává se energie, rychlejší

  aktivní - symplatická cesta, rostlina nemá listy, osmóza přes buněčné stěny, pomalejší, spotřeba energie
• faktory přijmu vody

  teplota- 20-25 optimum

  půdní vlhkost - 60-70 % pórů vyplněných vodou

  velikost půdních částic - čím menší, tím více poutají vodu

  obsah kyslíku v půdě - dýchaní kořenového systému

  koncentrace živin v půdě - zasolené -> nemožné

  vlhkost vzduchu - transpirace
• vedení vody

  -difúzí a osmózou

  -cévními svazky
• vedení vody difúzí a osmózou

  -u malých rostlin nepatrných rozměrů (mechy), z buňky do buňky, vedení je pomalé

  -u vyšších rostlin jen u příčného vedení orgánů, v radiálním směru pouze ve ztenčeninách buněčné stěny
• vedení vodou cévními svazky

  rostliny větších rozměrů, rychlejší, řísun živin

  -transpirační proud - koheze vody (soudržnost molekul), adheze (přilnavost), kapilarita (vzlínavost), kořenový vztlak a transpirace

  -kořenový vztlak = tlak vytlačující vodu do pletiv, energeticky náročné
• výdej vody

  1 % při metabolismu, zbytek v kapalném či plynném skupenství převážně listy ven

  -transpirace x gutace
• transpirace

  vypařování vodní páry nejčastěji listy

  -kutikulární - celým povrchem listů

  -stomatární - výdej štěrbinami průduchů
• transpirační koeficient a intenzita transpirace

  kolik gramů vody potřeba na 1g sušiny

  intenzita - rychlost odpařování vody
• faktory rychlosti transpirace

  -vnitřní - složení kutikuly, průduchy, stáří a počet listů, stáří

  -vnější - teplo, pohyb, vlhkost vzduchu, světlo, množství H2O a popílku
• gutace

  výdej kapalné vody vodními skulinami (obsahuje i minerální látky)

  projev kořenového vztlaku, hydatody na okrajích listů, neuzavírají se
• vodní bilance rostlin

  poměr mezi příjmem a výdejem vody

  optimum - rovnováha

  vodní deficit - větší výdej, turgor klesá, rostlina vadne (vratně či nevratně)
• vztah rostliny k půdě

  hydrofyty - vázané na vodní prostředí

  hygrofyty - mokré a zabahněné půdy

  mezofyty - vlhké a mírně vlhké půdy

  xerofyty - suché až převážně suché půdy