fizjologia roślin 3-5

• CAM

  • Występowanie: obszary pustynne i półpustynne.
  • Przykład rośliny: kaktusy.
  • Miejsce fotosyntezy: miękisz asymilacyjny.
  • Stopień otwarcia aparatów szparkowych w dzień: zamknięte.
  • Pora doby, w której zachodzi wiązanie CO₂: noc.
  • Akceptor CO₂: fosfoenolopirogronian (PEP).
  • Enzym przeprowadzający karboksylację: karboksylaza fosfoenolopirogronianowa (karboksylaza PEP).
  • Pierwotny produkt karboksylacji: szczawiooctan.
• Odżywianie się roślin - fotosynteza oksygeniczna:

  • Większość roślin odżywia się autotroficznie poprzez fotosyntezę oksygeniczną.
  • Fotosynteza oksygeniczna zachodzi w chloroplastach i polega na wytwarzaniu związków organicznych z dwutlenku węgla i wody przy udziale energii świetlnej.
  • Produktem ubocznym fotosyntezy oksygenicznej jest tlen.
• Sumaryczne równanie fotosyntezy oksygenicznej:

  6 CO₂ + 6H₂O → C6H12O6 + 6O₂
• Załadunek łyka

  • Odbywa się głównie w liściach (donorach).
  • Polega na przemieszczaniu się sacharozy z komórek miękiszu asymilacyjnego do członów rurek sitowych.
  • Wymaga nakładu energii.
• Rozładunek łyka

  • Odbywa się w organach akceptorowych, np. w korzeniach.
  • Polega na transporcie sacharozy z elementów przewodzących łyka do komórek akceptora.
  • Może wymagać nakładu energii (np. do organów spichrzowych) lub nie wymagać nakładu energii (np. do rosnących liści).
• Transport pionowy

  • Odbywa się w elementach przewodzących łyka.
  • Polega na transporcie sacharozy zgodnie z różnicą ciśnień turgorowych między miejscem załadunku łyka a miejscem jego rozładunku.
  • Nie wymaga nakładu energii.
• C3

  • Występowanie: większość roślin w umiarkowanej strefie klimatycznej.
  • Miejsce fotosyntezy: miękisz asymilacyjny.
  • Stopień otwarcia aparatów szparkowych w dzień: otwarte.
  • Pora doby, w której zachodzi wiązanie CO₂: dzień.
  • Akceptor CO₂: rybulozo-1,5-bisfosforan (RuBP).
  • Enzym przeprowadzający karboksylację: karboksylaza 1,5-bisfosforybulozy.
  • Pierwotny produkt karboksylacji: 3-fosfoglicerynian (PGA).
• C4

  • Występowanie: strefy klimatyczne okołorównikowa i zwrotnikowa.
  • Przykład rośliny: kukurydza.
  • Miejsce fotosyntezy: miękisz asymilacyjny i komórki pochwy okołowiązkowej.
  • Stopień otwarcia aparatów szparkowych w dzień: przymknięte.
  • Pora doby, w której zachodzi wiązanie CO₂: dzień.
  • Akceptor CO₂: fosfoenolopirogronian (PEP).
  • Enzym przeprowadzający karboksylację: karboksylaza fosfoenolopirogronianowa (karboksylaza PEP).
  • Pierwotny produkt karboksylacji: szczawiooctan.
• Światło

  • Podstawowy czynnik warunkujący przebieg fazy zależnej od światła fotosyntezy.
  • Intensywność fotosyntezy rośnie wraz ze wzrostem natężenia światła do wartości maksymalnej.
  • Wzrost natężenia światła powyżej maksimum powoduje zahamowanie a następnie spadek intensywności fotosyntezy.
  • Przyczynia się do rozwoju miękiszu asymilacyjnego, powstawania chloroplastów i chlorofilu.
• CO2

  • Jest jednym z substratów fotosyntezy wykorzystywanych w fazie niezależnej od światła.
  • Intensywność fotosyntezy rośnie wraz ze wzrostem stężenia dwutlenku węgla w atmosferze.
  • Wpływa na aktywność enzymów biorących udział w procesie fotosyntezy.
• Woda

  • Jest jednym z substratów fotosyntezy (dawca elektronów i protonów w fazie zależnej od światła).
  • Zapewnia odpowiedni turgor komórek, m.in. komórek szparkowych, co umożliwia zachodzenie wymiany gazowej.
• Sole mineralne

  • Są niezbędne do przebiegu fotosyntezy.
  • Niedobór któregoś z niezbędnych pierwiastków powoduje zmniejszenie intensywności fotosyntezy.
• fotosynteza C4:

  1. karboksylacja PEP z udziałem karboksylazy PEP
  2. powstanie szczawiooctanu C4
  3. redukcja szczawiooctanu do jabłczanu
  4. wniknięcie jabłczany do pochwy okołowiązkowej przez plazmodesmy
  5. dekarboksylacja jabłczanu
  6. odłączenie CO2, wejście do cyklu Calvina
• fotosynteza CAM

  1. asymilacja CO2 w noc
  2. przyłączenie CO2 w komórkach miękiszu asymilacyjnego do PEP
  3. wytworzenie szczawiooctanu C4
  4. redukcja do jabłczanu C4
  5. magazynowanie jabłczanu w wakuolach
  6. dekarboksylacja jabłczanu w dzień
  7. wejście do cyklu Calvina odłączonego CO2
• Budowa C3

  1. podział miękiszy - palisadowy i gąbczasty
  2. wiązka przewodząca
  3. aparaty szparkowe
• Budowa C4

  1. brak podziału miękiszu
  2. wiązka przewodząca
  3. pochwa okołowiązkowa
  4. aparaty szparkowe
• fotooddychanie

  • tylko C3 - brak mechanizmów zatężania i magazynowania CO2
  • spowodowane znacznym przekroczeniem stężenia O2 nad stężeniem CO2
  • zmniejszenie wydajności karboksylacji RuBP = ograniczenie wydajności fotosyntezy
  • zachowanie cyklu przemian glikolanu mimo znacznych kosztów energetycznych (ATP), ze względu na dużą toksyczność związku
• Czynniki wewnętrzne wpływające na intensywność fotosyntezy

  • wielkość blaszki liściowej,
  • stosunek powierzchni liścia do jego objętości
  • liczba i rozmieszczenie aparatów szparkowych
  • grubość kutykuli
  • wielkość przestrzeni międzykomórkowych w miękiszu as.
  • rozmieszczenie chloroplastów w komórkach miękiszu
  • zawartość chlorofilu w chloroplastach
• przystosowanie cieniolubnych

  • cienka blaszka liściowa
  • cienka warstwa kutykuli
  • chloroplasty w komórkach skórki
  • krótkie komórki miękiszu palisadowego
  • większa zawartość barwników antenowych
• przystosowanie światłolubnych

  • mięsiste łodygi i liście
  • gruba warstwa kutykuli
  • magazynowanie wody
  • silnie rozwinięty miękisz palisadowy
  • niewiele przestworów międzykomórkowych w miękiszu gąbczastym
• transport sacharozy w roślinie

  1. transpiracja powoduje podciąganie wody w naczyniach wiązki przewodzącej
  2. załadunek łyka w liściach
  3. transport sacharozy w rurkach sitowych
  4. obniżenie potencjału wody w rurkach sitowych przez sacharozę - osmotyczny przepływ wody z naczyń do rurek sitowych i powstanie ciśnienia hydrostatycznego tłoczącego roztwór cukru w rurce sitowej
  5. rozładunek łyka
  6. transport do komórek akceptora