15. DÝCHÁNÍ ROSTLIN A ŽIVOČICHŮ, RŮST A POHYBY ROSTLIN A. Biologický význam dýchání, fáze dýchání, funkce mitochondrií B. Růst a vývoj rostlin, růstové zóny, regulátory růstu, pohyby a dráždivost rostlin A. Biologický význam dýchání, fáze dýchání, funkce mitochondrií Metabolismus sacharidů Dýchání - bilanční rovnice - C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + E = oxidace organických látek = disimilace = respirace - průběh dýchání - mitochondrie v cytoplazmě - podstatou je rozklad organických látek (oxidace), vzniknou přitom energeticky chudší sloučeniny a ATP - nezbytné pro všechny organismy - probíhá ve dne i v noci - RQ (respirační kvocient) - objem vydaného CO2 / objem přijatého O2 1) Anaerobní glykolýza - bez kyslíku = pravé kvašení (alkoholové, máselné, mléčné) - energeticky málo výhodné - C6H12O6 → 2 CH3-CO-COOH + 2ATP - dokáží všechny buňky - kys. pyrohroznová se dále přeměňuje na kys. mléčnou nebo na ethanol nebo vstupuje do další fáze 2) Aerobní procesy - s kyslíkem = nepravé kvašení (octové) - 2 mol. kys. pyrohroznové + O2→ 2 mol. kys. octové + 2CO2 a) Krebsův (citrátový) cyklus - velmi složitý - vstupují některé amk i AcCoA (Acetylkoenzym A) - AcCoA se tvoří - z kys. pyrohroznové při štěpení glukózy - při štěpení mastných kys. β-oxidací - štěpením některých amk. - odštěpován vodík a vázány koenzymy NAD+, FAD, které jsou zoxidovány v dýchacím řetězci, zde se tvoří ATP - 2 CH3-COOH → 4CO2 + 8H+ - probíhá na membráně mitochondrií - dekarboxylace - odštěpování CO2 b) Dýchací řetězec - sled reakcí, kdy jsou redukovaným koenzymům (hlavně NADH + H+) odnímány protony a přenášeny na kyslík za vzniku vody - 8H+ + 4O2- → 4H2O + 36ATP - oxidativní fosforylace - tvorba ATP - E zisk 36ATP + 2ATP z anaerobní glykolýzy (cca 40% E obsažené v glukóze, zbytek jsou ztráty - teplo) - význam a funkce mitochondrií - vzniká zde 95% E
Srovnání vztahu fotosyntézy a dýchání k různým látkám fotosyntéza O2 produkce voda spotřeba CO2 spotřeba glukóza produkce doba průběhu pouze za světla - dýchání ovlivňuje
dýchání spotřeba produkce produkce spotřeba za světla i tmy
- voda - kyslík - teplota
- nedostatek vede k uzavření průduchů a chybí kyslík - hlavně v půdě je jeho množství kolísavé - čím ↑t, tím ↑ intenzita dýchání - po překročení určité meze (cca 45oC) už klesá - vnitřní stavba a stav rostliny nebo jejích orgánů
Metabolismus lipidů - triacylglycerol nejprve hydrolýzou rozštěpen na glycerol a mastné kyseliny H2C–O–CO–R H2C–O–CO–R‘
H2C–OH +
H2O
H2C–O–CO–R‘‘
H2C–OH
R–COOH +
H2C–OH
R‘–COOH R‘‘–COOH
- glycerol přeměněn na pyruvát - mastné kyseliny vstupují do cyklu β-oxidace R–CH2–CH2–COOH CoA
ATP AMP + 2(P)
R–CH2–CH2–CO–S–CoA R–CH=CH–CO–S–CoA H2O R–CO–S–CoA R–CH(OH)–CH2–CO–S–CoA CoA R–CO–CH2–CO–S–CoA CH3–CO–S–CoA do citrátového cyklu - z acylkoenzymu A odštěpen acetylkoenzym A - zbude acylkoenzym A, který je o 2 uhlíky kratší, ten opět vstoupí do cyklu
Metabolismus bílkovin bílkoviny aminokyseliny ornitiniový cyklus NH3
močovina / kys. močová
pyruvát acetylkoenzym A B. Růst a vývoj rostlin, růstové zóny, regulátory růstu, pohyby a dráždivost rostlin - růst rostliny - soubor kvantitativních změn (nezvratné zvětšování) - součástí ontogeneze - individuálního vývoje jedné rostliny zahrnující její změny v průběhu života - přibývání hmotnosti spojené s dělením buněk, zvětšováním a diferenciací - fáze růstu 1) embryonální (zárodečný) - vznik nových buněk v meristémech dělením 2) prodlužovací - zvětšování buňky růstem vakuol 3) diferenciační (rozlišovací) - specializace buněk na různé funkce - faktory růstu 1) vnitřní faktory - růstové regulátory (fytohormony) a) stimulátory - auxiny - obsaženy ve vzrostlém vrcholu - prodlužovací růst, dělení kambia, tvorba adventivních kořenů - zabraňuje opadu listů - např. kys. nikotinová, heteroauxin - gibereliny - tvoří se v listech, kořenech, semenech, plodech - stimulují prodlužovací růst a tvorbu květů - např. kys. giberelová - cytokininy - tvoří se v mladých kořenech - podporují vznik pupenů a stimulují růst postranních pupenů - např. kinetin - ethen - urychluje zrání plodů b) inhibitory - zpomalují nebo zastavují růst - kys. abcisová - tvoří se v hlízách a kořenech - navozuje odpočinek (dormanci) rostlin, opad listů, uzavírání průduchů, zpomalení vývoje pupenů - využití fytohormonů- v zahradnictví - zakořeňování řízků - urychlení kvetení - zpomalení stárnutí roubů - v průmyslu - ve výrobě sladu (urychlení klíčení ječmene) - urychlení zrání ovoce
- herbicidy - proti plevelům 2) vnější faktory - ekologické podmínky ovlivňují zejména fotosyntézu a dýchání - teplota - různé požadavky podle adaptace - rostliny - teplobytné - pouštní a polopouštní - chladnobytné - v tundrách - extrémní - některé řasy v horkých pramenech - změny teploty ovlivňují vývojové fáze rostliny - ozim a jař - požadavky na určitou teplotu - světlo - fotoperiodismus - vliv délky dne a noci - rostliny - krátkodenní - dozrávají na konci léta - rýže, chryzantéma - dlouhodenní - dozrávají na začátku léta - ředkev, obiloviny - dostatek - vody, kyslíku, živin - negativní vlivy prostředí - brzdí růst a vývoj - exhalace - SO2, F, ozón - výfukové plyny - pesticidy - solení vozovek - korelace
- vzájemné působení orgánů na sebe - dominance hlavního vrcholu nad postranními pupeny (platí i u kořene) - polarita - každá část těla rostliny má horní a dolní pól - horní pól - tvorba listů z pupenů - dolní pól - tvorba kořenů - regenerace - obnova tkání, obnovení poškozeného orgánu - ránová pletiva - při řízkování - periodicita - otevírání a zavírání květů - fáze růstu a vývoje rostlin - dormance semen - potřebují určitou dobu klidu - ontogeneze 1) fáze vegetativní - klíčení, vznik listů, stonků 2) fáze reprodukční - kvetení, vznik semen 3) stárnutí a smrt - rostliny - jednoleté, dvouleté, víceleté (plod jednou za život) - trvalky (každoročně se celý cyklus opakuje) - efemery (žijí ani ne celé léto) - pohyby rostlin
- projev dráždivosti, schopnost reagovat na určité podněty - orientace v prostoru - zřídka možný celý přesun (lokomoce) - mechanismus - růstový (mutační) - podpora auxinů - nevratné - turgorový (variační) - změna buněčného napětí - vratné
- pohyby
- pasivní - aktivní
- fyzikální - vitální
- pasivní - aktivní
- hygroskopické - explozní - kohezní - taxe (lokomoce) - ohyby - autonomní - indukované - tropismy - nastie
- větrem, vodou, živočichy - původ pohybu je v rostlině - fyzikální - na základě fyzikálních procesů - hygroskopické - bobtnání buněčné stěny (u šišky) - explozivní - rozdíl v napětí pletiv (netýkavka) - kohezní - přilnavost vody k buněčné stěně (výtrusnice kapradin) - vitální - jen u živých částí rostliny - taxe (lokomoce) - celkový pohyb rostlin (krásnoočka) - pohyb organel (chloroplasty) - ohyby - pohyb částí rostliny - autonomní - samovolné, bez vnějšího podnětu - indukované - reakce na vnější podnět - tropismy - orientované a) fototropismus - pozitivní (stonek) - negativní (kořen) b) geotropismus - pozitivní (kořen) - negativní (stonek) c) chemotropismus - pohyby kořenů za živinami - nastie - neorientované a) fotonastie - otevírání květů podle světla b) thermonastie - otevírání květů vlivem tepla c) seismonastie - reakce na otřesy (šťavel) d) thigmonastie - reakce na mechanické podráždění (rosnatka, hmyzem)
