Fyziológia rastlín- Spôsoby výživy a dýchanie rastlín
Spôsoby výživy
- Autotrofia- samovýživa, organizmy, ktoré si organické látky tvoria samy
- Heterotrofia- inovýživa, organizmy, ktoré organické látky získavajú z iných organizmov
Autotrofia
- gr. autos- sám, trofein-živiť sa
- Príjem anorganických látok z prostredia
- Syntéza organických látok s využitím svetelnej/ chemickej energie
- Primárny produkt asimilácie- cukry
- Sekundárnym produktom- bielkoviny, tuky, katalytické a regulačné látky
- Producenty biomasy
Rozdelenie
- Fotoautotrofia
- Zelené rastliny a fotosyntetizujúce baktérie
- Majú asimilačné farbivá
- Na syntézu organických látok využívajú svetelnú energiu, ktorú transformujú na chemickú energiu väzieb
- Chemoautotrofia
- Nezelené mikroorganizmy
- Nemajú asimilačné farbivá
- Na syntézu organických látok využívajú chemickú energiu, ktorú získavajú oxidáciou anorganického substrátu
Fotosyntéza
- gr. fotos- svetlo, synthessis- viazanie, zlučovanie
- asimilácia
- vznik kyslíka a organických látok
- viazanie svetelnej energie a jej premena na chemickú, tvorba organických látok
význam
- Tvorba biomasy ( najviac morské riasy)
- Tvorba kyslíka
- Predpoklad biologickej existencie života na báze uhlíka ( ako prvé sinice)
- Vznik fosílnych palív ( energetický, textilný, farmaceutický, potravinársky priemysel)
- Udržiavanie stáleho pomeru O2 a CO2 v ovzduší
Priebeh
12 H2O + 6CO2 → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Skrátená verzia
6 H2O + 6CO2 → C6H12O6 + 6O2
Podstata
- Premena atmosférického oxidu uhličitého ( anorganická látka)na glukózu (organická látka) pomocou svetelného žiarenia a asimilačných farbív, pričom sa uvoľní kyslík.
- Hlavným orgánom fotosyntézy je list ( chloroplastoch)
Asimilačné pigmenty
Typy
- fotosynteticky aktívne- iba chlorofyl a- pasívne absorbuje od prenášačov, aktívne využíva
- Fotosystém I ( chlorofyl a, P700)- redukuje NADP+ na NADPH
- Fotosystém II ( chlorofyl a, P680)- oxiduje H2O na O2
- Fotosynteticky neaktívne- iba pohlcovače, pomocné, pohlcujú iné vlnové spektrá, prenášajú, posúvajú chlorofylu a, zvyšujú efektivitu fotosyntézy
- chlorofyl b
- karotenoidy
- karotény
- xantofyly
Fázy fotosyntézy
- fotochemická
- syntetická
Fotochemická fáza
- Svetelná fáza
- Primárne procesy
- V tylakoidoch chloroplastov
- Priamo viazané od svetla
Podmienky
- Prítomnosť asimilačných farbív a vody
- Energia žiarenie vlnovej dĺžky 400-700nm
- Koenzýmy ako prenášače vodíka v redoxných reakciách ( NADP)
Podstata
- Absorpcia fotónov pomocou asimilačných farbív
- premena ich svetelnej energie na chemickú
- a jej zabudovanie do ATP- fotofosforylácia
- Tvorba redukovaných koenzýmov- fotolýza vody
- Tvorba kyslíka
Tvorba ATP
- Fotofosforylácia
- Zabudovanie energie do makroergických väzieb
- Pomocou fotosystémov( oxidačno- redukčné systémy zložené z bielkovinových komplexov a špecifických pigmentových sústav)
- Sú to transformátory( meniče) energie
Fotolýza vody
- Rozklad vody pomocou svetelného žiarenia a pomocou pigmentovej sústavy
- H2O → ½ O2 + 2H+ + 2e-
- Do ovzdušia sa uvoľňuje vedľajší produkt kyslík
- Vodík sa viaže na NADP+ vzniká NADPH+ H+ ( redukovadlo v syntetickej fáze)
Syntetická fáza
- Tmavá fáza
- Sekundárne procesy
- V stróme chloroplastov
- Nie je viazaná na svetlo ( môže prebiehať aj počas tmy)
Podmienky
- Dostupnosť ATP a CO2
- Prítomnosť organického substrátu( primárny akceptor, na ktorý sa viaže CO2)- RuBP, fosfoenolpyruvát
- Prítomnosť špecifických koenzýmov a enzýmov
Podstata
- Postupná fixácia oxidu uhličitého cez primárny akceptor na glukózu v slede biochemických reakcií
- Využije sa energie ATP a na redukciu CO2 vodík z NADPH + H+
- Cyklický proces s obnovou vstupných látok
Typy oxidácie CO2
- C3- Calvinov- Bensonov cyklus
- Primárny akceptor RuBP ( ribulóza 1,5- bisfosfát)
- Rozpadá sa na 2 molekuly trojuhlíkovej kyseliny
- Väčšina rastlín
- C4- Hatchovo- Slackov cyklus
- Primárny akceptor fosfoenolpyruvát
- Rozpadá sa na štvoruhlíkový oxálacetát
- Niektoré jednoklíčnolisté, tropické, subtropické
Faktory fotosyntézy
- Vnútorné- fyziologický stav rastliny, metabolizmus
- Vonkajšie- svetlo, teplota, oxid uhličitý,voda, minerály
Heterotrofia
- gr. heteros- iný, trofein- živiť sa
- Závisia od prísunu energie od vonkajšieho prostredia
Typy heterotrofie
- Parazitizmus
- Poloparazitizmus
- Saprofytizmus
Parazitizmus
- Cudzopasníctvo
- Vzťah dvoch organizmov parazit- hostiteľ
- Parazit odoberá organické a anorganické živiny hostiteľovi a oslabuje ho
Prispôsobenie rastlín parazitizmu
- Premenené korene haustóriá
- Malé šupinaté, žlté oranžové, fialové listy
Príklady
- Zaráza- na koreňoch lúčnych rastlín
- Kukučina- stonke ďateliny
- Zubovník- na koreňoch listnatých drevín7
Význam
- Biologický boj proti škodcom
- Evolúcia- zachovanie jedinečnej genetickej informácie
- udržanie biologickej rovnováhy
Poloparazitizmus
- Hemiparazitizmus
- Poloparazit haustóriami odoberá anorganické látky z xylému
- Organické látky si tvoria samy
- Napr. imelo biele
Saprofytizmus
- Získavanie živín z odumretých organizmov alebo organických zvyškov
- Saprofyty postupne mineralizujú ( rozkladajú) organické látky na anorganické- metabióza ( rozkladný reťazec)
- Napr. koralica lesná, hniezdovka hlístová
Mixotrofia
- Autotrofno-heterotrofná výživa
- Vyživujú sa autotrofne, no môžu prijímať aj organické látky
- Na močaristých a bahnitých pôdach s nízkym obsahom dusíka ( preto dusík zo živočíšnych tiel)
- Mäsožravé rastliny- rosička, tučnica, bublinatka, krčiažniky, mucholapky
Spôsoby chytania koristi- trichómy, tentakuly, špeciálnymi pascami
Význam mäsožravých rastlín
- Liečivé rastliny ( dýchacie, tráviace ťažkosti, nádorové ochorenia)
- Kozmetika
- Biotechnológie
- Zákonom prísne chránené!!!!
Symbióza
- Spolunažívanie
- Obojstranne výhodné spolužitie viacerých organizmov
- Spôsob dopľňania chýbajúcej výživy
- Napr. hľuzkotvorné baktérie s bôbovitými rastlinami, lichenizmus, mykoríza
Význam
- Zelené hnojenie v poľnohospodárstve( zaorávanie bôbovitých rastlín do pôdy, obohatenie o dusík)
- Bioindikátori prostredia a priekopníci života- lišajníky
Dýchanie rastlín
- Disimilácia
- respirácia
- Riadené špecifickými enzýmami
- Vo všetkých bunkách rovnako bez ohľadu na spôsob výživy
- V cytoplazme a v mitochondriách
Podmienky
- Prítomnosť substrátu( glukóza, škrob)
- Prítomnosť kyslíka
- Prítomnosť enzýmov
Podstata dýchania
- Štiepenie organických látok ( glukózy, škrob) kyslíkom, pričom dochádza postupnému uvoľňovaniu energie do molekúl ATP
- Biologická oxidácia ( postupné odbúravanie uhlíka z organických látok až na CO2 a H2O)
- Vznik 36 molekúl ATP v celom procese dýchania z glukózy
C6H12O6 + 6O2 → 6 H2O + 6CO2 + energia
Spôsoby dýchania
- Anaeróbne dýchanie
- Bez prístupu kyslíka
- Neúplná oxidácia
- V cytoplazme všetkých buniek
- Štiepenie glukózy na kyselinu pyrohroznovú ( pyruvát)
- Energeticky menej výhodné ( z 1 molekuly glukózy 2 molekuly ATP)
Glukóza → kyselina pyrohroznová + H2 + energia
Typy kvasenia
- Rozklad pyruvátu končí procesom kvasenia
kyselina pyrohroznová→ kvasný produkt + CO2 + energia
- mliečne kvasenie- vznik kyseliny mliečnej
- alkolového kvasenie- vznik etanolu
- Aeróbne dýchanie
- s prístupom kyslíka
- úplná oxidácia
- v matrixe mitochondrií
- Energeticky výhodnejšie ( 1molekuly glukózy 32 ATP)
- postupné odbúravanie CO2 z kyseliny pyrohroznovej- oxidačná dekarboxylácia
- medziprodukt acetylkoenzým A ( aktivovaná kyselina octová)- vstupuje do citrátového cyklu a dýchacieho reťazca
Krebsov ( citrátový) cyklus
- Cyklus karboxylových kyselín (postupná dekarboxylácia a dehydrogenácia)
- Konečná fáza odbúravania medziproduktov metabolizmov všetkých makroživín
- Acetylkoenzým A+ oxálacetát→ citrát → sukcinát→ fumarát → malát →oxálacetát + acetykoenzým A a znova.....
- zisk redukovaných koenzýmov 3NADH2 a FADH2
Dýchací reťazec
- Na vnútornej membráne mitochondrií
- obnova redukovaných koenzýmov
- vznik vody ( oxidáciou vodíka preneseného NADPH + H+)
2H+ + 2e- + O2- → H2O
- Využitie uvoľnenej energie na syntézu ATP - fosforylácia
Respiračný kvocient
- RQ
- Pomer vyprodukovaného CO2 k spotrebovanému O2
- Vyjadruje intenzitu dýchania rastlín
- RQ (glukóza) = 1
- Zmena RQ nastáva v priebehu dozrievania( možno regulovať napr. teplotou, etylénom, propylénom)
Biologický význam dýchania
- Zdroj energie pre všetky dôležité procesy v rastliny
- Ekonomický faktor ( v prípade nevhodného uskladnenia znižuje nutričnú hodnotu potravín- hnitie ovocia, samovznietenie sena)
Vzťah fotosyntéza- dýchanie
fotosyntéza |
dýchanie |
Vyžaduje svetlo |
aj na svetle aj v tme |
Potrebná účasť asimilačných farbív |
Vo všetkých bunkách |
V chloroplastoch |
V mitochondriách |
Syntéza organických látok |
Štiepenie organických látok |
CO2 sa spotrebúva |
CO2 sa uvoľňuje |
O2 sa uvoľňuje |
O2 sa spotrebúva |
Endergonická reakcia |
Exergonická reakcia |
Spôsoby výživy a dýchanie rastlín.pdf
Fyziológia rastlín- spôsoby výživy a dýchanie rastlín- preze.pdf