kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Anatomie a morfologie rostlin 1. B130P35 pro specializaci biologie odborná 2. B130P62 pro učitelské kombinace s biologií
Doc. Jana Albrechtová – Katedra fyziologie rostlin Doc. Lubomír Hrouda – Katedra botaniky
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Anatomie a morfologie rostlin 1. B130P35 pro specializaci biologie odborná 2. B130P62 pro učitelské kombinace s biologií
Anatomie: Doc. Jana Albrechtová – Katedra fyziologie rostlin do 8.11.2007 Morfologie: Doc. Lubomír Hrouda –
Katedra botaniky
1
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Anatomie a morfologie rostlin Přednášky: 1) čtvrtek, 8:10-9:50, Krajinova (B14) posluchárna, B2, 2. mezipatro 2) čtvrtek, 14:00-15:30, Krajinova (B14) posluchárna, B2, 2. mezipatro
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Anatomie a morfologie rostlin Cvičení: rozvrh
2
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Podmínky pro získání zápočtu
MB130P35
1.
2. 3.
Účast na cvičení Je možné akceptovat maximálně dvě omluvené absence za semestr. Nahrazování cvicení je obvykle nemožné, či velmi problematické, vzhledem k velkému počtu posluchačů a kapacitě učeben. V případě delší absence je nutno individuálně domluvit další postup buď s vedoucím cvičení nebo s přednášejícím. Správně vedené protokoly Protokoly musí být na konci každého praktického cvičení zkontrolované a odsouhlasené vedoucím cvičení. 2 testy během semestru
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Zkouška Podmínky pro možnost vykonání zkoušky: 1. MB130P35 : získaný zápočet 2. MB130B62: aktivní účast na praktických cvičeních (účast, protokoly) 2. Zkouška: test na základě výsledku testu student bude buď rovnou oklasifikován nebo bude odkázán na jiný, opravný termín zkoušky (v případu neuspokojivého výsledku testu).
3
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Základní literatura 1. české učebnice: Slavíková, Z (2001).: Morfologie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha Votrubová,O. (2001): Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha,ISBN 80-246-0367-5 Votrubová, O, Pazourek, J (1997): Atlas anatomie rostlin. Vydavatelství PERES, Praha, ISBN 80-901691-2-0 2. anglické ucebnice: Buchanan B, Gruissem W, Jones R, eds. (2000): Biochemistry & Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. Esau K (1977): Anatomy of seed plants. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane. Fahn A (1990): Plant Anatomy. 4th ed., Pergamon Press, Oxford, New York. Mauseth JD (1988): Plant Anatomy. The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. Menlo Park, CA, Reading, MA, pp. 560
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Základní literatura 1.
české učebnice: Slavíková, Z (2001).: Morfologie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha Votrubová,O. (2001): Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha,ISBN 80-246-0367-5 Votrubová, O, Pazourek, J (1997): Atlas anatomie rostlin. Vydavatelství PERES, Praha, ISBN 80-901691-2-0
2. anglické ucebnice: Buchanan B, Gruissem W, Jones R, eds. (2000): Biochemistry & Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. Esau K (1977): Anatomy of seed plants. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane. Fahn A (1990): Plant Anatomy. 4th ed., Pergamon Press, Oxford, New York. Mauseth JD (1988): Plant Anatomy. The Benjamin/Cummings Publishing Company, Inc. Menlo Park, CA, Reading, MA, pp. 560
4
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Základní webové zdroje a doplňující přednášky: 1. Webové stránky kurzu: http://kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez/ 2. B130P31Fyziologická anatomie rostlin Votrubová O. , Soukup A. http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/anatomie/ 3. B130P34 Struktura a funkce rostlinné buňky Žárský V., Cvrčková F.: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
4. http://www.sci.muni.cz/~anatomy/cytology/
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Základní webové zdroje a doplňující přednášky:
– atlas anatomických mikrofotografií: Votrubová O. , Soukup A. http://kfrserver.natur.cuni.cz/studium/prednasky/anatomie/index.html
5
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Osnova kurzu 1. 2. 3.
4.
5. 6.
Úvod: Historie oboru, úloha rostlinné anatomie v současné biologii rostlin. Charakteristika rostlinných organismů. Charakteristika rostlinné buňky Specifické součásti rostlinných buněk plastidy, vakuoly a buněčná stěna Histologie: a. Meristémy, jejich úloha v růstu a vývoji rostlin a význam pro interakce rostlin a prostředí, b. Klasifikace rostlinných pletiv: trvalá pletiva - struktura a funkce pletiv krycích, vodivých a základních. Parenchym, kolenchym a sklerenchym. c. Vodivá pletiva Stavba vegetativních orgánů - primární rostlinné tělo: a. List b. Kořen a mykorhiza c. Stonek Sekundární rostlinné tělo: druhotné tloustnutí stonku Generativní orgány
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Přednáška
1. 2. 3. 4. 5. 6.
Rozvržení obsahu 6 přednášek anatomie rostlin 1.
Úvod: Historie oboru, úloha rostlinné anatomie v současné biologii rostlin. Charakteristika rostlinných organismů 2. Charakteristika rostlinné buňky Specifické součásti rostlinných buněk - plastidy, vakuoly a buněčná stěna 3. Histologie: a. Meristémy, jejich úloha v růstu a vývoji rostlin a význam pro interakce rostlin a prostředí, b. Klasifikace rostlinných pletiv: trvalá pletiva - struktura a funkce pletiv krycích, vodivých a základních. Parenchym, kolenchym a sklerenchym. c. Vodivá pletiva 4. Stavba vegetativních orgánů - primární rostlinné tělo: a. List b. Kořen c. Stonek
5. Sekundární rostlinné tělo: druhotné tloustnutí stonku (Generativní orgány)
6
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Přednáška 1: Osnova • Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky • Vývoj a charakteristika rostlin • Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka, rozdíl od buňky živočišné, • Rostlinná buňka a její součásti: úvod, typické rostlinné struktury: membránové systémy, vakuola, jádro
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
1. Definice anatomie rostlin: Anatomie rostlin se zabývá strukturou, vnitřní stavbou těla rostlin a porozuměním funkcím struktur, tedy vztahu mezi strukturou a jejími funkcemi. V užším smyslu: nauka o pletivech V širším smyslu: základy cytologie - nauky o struktuře rostlinných buněk od řeckého anatemno (řežu, rozřezávám).
7
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Vývoj oboru v souvislosti s dalšími vědními obory: Systematická botanika Rostlinná fyziologie Molekulární biologie rostlin Fytopatologie Evoluční biologie , fylogeneze Atd. anatomie:
fyziologická, vývojová, ekologická, aplikovaná, fytopatologická, experimentální, kvantitativní
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Mikroskop •1590 - Hans & Zacharias Janssen z Middleburgu v Holandsku, sestrojili první mikroskop
Odkazy URL: http://microscopy.fsu.edu/primer/museum/index.html
8
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Mikroskop •1680 - John Yarwell English Tripod Microscope
Odkazy URL: http://microscopy.fsu.edu/primer/museum/index.html http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/edu/anatomie/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Mikroskopy a historie http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/edu/anatomie/index.html
9
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Theophrastus (369 – 262 B.C.) „Otec botanických věd“
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie •1665 - Robert Hooke (1635-1703) – book Micrographia
http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/anatomie/historie.htm
10
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie •1665 - Robert Hooke (16351703) – kniha Micrographia •Termín buňka
. . . I could exceedingly plainly perceive it to be all perforated and porous. . . these pores, or cells, . . . were indeed the first microscopical pores I ever saw, and perhaps, that were ever seen, for I had not met with any Writer or Person, that had made any mention of them before this. http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.html
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/a/aa/Hooke%27s_cork.png
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie •1665 - Robert Hooke (16351703) – kniha Micrographia •Termín buňka
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Hooke-microscope.png
11
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie Marcello Malpighi (1635-1703) •1672– kniha Anatome Plantarum zakladatel rostlinné anatomie
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
1682 Nehemiah Grew „The Anatomy of Plants“
Termín: pletiva
12
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Antonius van Leeuwenhoek – 17.stol.
Jednobuněčné organismy pozoroval buněčná jádra
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
19. stol: • Robert Brown (1773–1858) Termín: buněčné jádro (1828)
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
13
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
19. stol: • Robert Brown (1773–1858) pozoroval pylová zrna: Brownův pohyb
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Misc_pollen.jpg
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
19. stol: • Robert Brown pozoroval pylová zrna: Brownův pohyb
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Misc_pollen.jpg
14
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
19. stol: • Jan Evangelista Purkyně: • (1787-1869) • termín protoplasma,
Svůj nejvýznamnější objev prezentoval Purkyně na sjezdu německých přírodovědců a lékařů v Praze roku 1837, kde mezi prvními na světě přisoudil buňkám jejich stěžejní význam pro život. http://cs.wikipedia.org/wiki/Jan_Evangelista_Purkyn%C4%9B
1850 - Praha
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
19. stol: • Ve 30. letech 19. století tak byly položeny základy buněčné teorie (1838-1840): 1. všechny organismy se skládají z jedné nebo více buněk 2. buňka je základní strukturní jednotkou všech organismů
botanik Matthias Schleiden a zoolog Theodor Schwann (.
15
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Tradice na UK • Julius von Sachs: • členění trvalých rostlinných pletiv na pletiva krycí, základní a vodivá. • Popis klíčení • Objev lokalizace škrobových zrn v chloroplastech • Studie gravitropismu
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Tradice na UK Praha Bohumil Němec - (1873 - 1966)
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/BN/BNhistory.htm
16
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Tradice na UK Praha Bohumil Němec - (1873 - 1966)
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/BN/BNhistory.htm
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Tradice na UK Praha Bohumil Němec - (1873 - 1966)
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/BN/BNhistory.htm
17
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Tradice na katedře fyziologie rostlin, UK PřF
Jaroslav Pazourek (1925 – 1999)
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• – 20.stol. • Rozvoj mikroskopických a histochemických metod • Počítačové techniky – digitalizace obrazu • Kvantitativní metody
Dříve anatomie popisná, nyní anatomie funkční, vývojová
18
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Anatomie funkční
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Anatomie funkční List
Stonek
kořen
půda
19
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Anatomie funkční List Průduch
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Vývoj života na Zemi a rostlin • 3 800 000 000 - Původ života –– první buňky • 3 500 000 000 – vznik autotrofie – stromatolity – kyslík do atmosféry (chlorofyl, bakteriochlorofyl) • 2 800 000 000 – fotosyntéza, anaerobie (kyslík toxický) • 2 000 000 000 – tolerance ke kyslíku • 1 400 000 000 – eukaryotické buňky (jádro, organely) – aerobní respirace • 670 000 000 – Metazoa – mnohobuněční • 550 000 000 – řasy – vodní prostředí
• 420 000 000 – přechod na souši
20
A “clock” view of life’s history
bacteria appear very early on
Raven & Johnson 1992
A “clock” view of life’s history
bacteria appear very early on
life began changing the atmosphere Raven & Johnson 1992
21
A “clock” view of life’s history
bacteria appear very early on
cells got more complex (eukaryotes)
life began changing the atmosphere Raven & Johnson 1992
A “clock” view of life’s history
multicellular life appears bacteria appear very early on
cells got more complex (eukaryotes)
life began changing the atmosphere Raven & Johnson 1992
22
Early Life
Raven & Johnson 1992
Stromatolites, modern “rock” formations built as sediment sticks to mats of bacteria (Australia, ~3,000 yr old)
Fossil stromatolite, ~ 3.5 billion yr old
The age of fossil stromatolites suggest bacteria may have appeared almost as soon as the planet was cool enough to permit life, ~3.9 billion years ago (MY) Campbell & Reece 2002
23
Evolution of the Earth’s atmosphere % of today’s oxygen
100%
10%
1%
0.1%
Graedel & Crutzen 1995
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Whittaker’s “5 Kingdom” system
Fylogenetický vývoj života
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednask y/bunka/index.html
24
3 domains of life
Emphasizes the differences between 3 main groups, based on their phylogeny Freeman 2005
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Whittaker’s “5 Kingdom” system Co jsou rostliny obecně?
• Zelené? • Fotosyntetizující ?
25
3 contrasting opinions of what constitutes the “plant kingdom”
- should we include their closest algal relatives, the charophyceans, who share so many features with land plants?
3 contrasting opinions of what constitutes the “plant kingdom”
- should we include green algae (chlorophytes), who share the same photosynthetic machinery?
26
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Whittaker’s “5 Kingdom” system Co jsou rostliny obecně?
• Zelené? • Fotosyntetizující ?
Classification by metabolism Mode of Nutrition
Energy Source
Carbon Source
Type of Organism
Autotroph (make your own food) Photoautotroph
Light
Chemoautotroph
Inorganic CO2 compounds
some prokaryotes
Organic compounds
many prokaryotes, protists, fungi, animals
CO2
cyanobacteria, plants, algae
Heterotroph (eat stuff) Organic compounds
27
3 domains of life
Emphasizes the differences between 3 main groups, based on their phylogeny Freeman 2005
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Co jsou rostliny obecně?
Whittaker’s “5 Kingdom” system
• Zelené? • Fotosyntetizující ?
Embryophyta - často
28
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Fylogenetický vývoj života
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
Unlike green algae, terrestrial plants have different cell and tissue types
Coleochaete orbicularis, a disc-shaped charophycean showing simple structure
Polypodium sp., a terrestrial plant with greater cell & tissue complexity
29
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
• • • • • •
Adaptace životu na souši
vývoj ochrany proti vyschnutí transport živin, vody Výměna plynů s prostředím – velký povrch způsob rozmnožování bez vypuštění gamet do vodního prostředí – převaha sporofytu nad gametofytem, semena mechanická opora rostlinného těla, formace určitých typů pletiv s určitou funkcí
Fossil Cooksonia, a seedless plant with water-conducting tissue in stems but no true roots or leaves
30
The Plant Kingdom What are the problems of the transition from water to land? Problem 1: Desiccation Solution: waxy cuticle covers surfaces of leaves. Problem 2: Waxy cuticle also impermeable to gases… how does gas exchange occur? Solution: stomata – small pores typically found on the underside of leaves. The opening and closing of the pores can be controlled as needed. Problem 3: Structural support… there is no water to hold the plants up Solution: lignin – an organic polymer that when deposited during secondary thickening, makes the plant woody and therefore rigid. Problem 4: Source of water and nutrients? Solution: Water and nutrients are taken up by the root and vascular systems. Problem 5: Reproduction – fertilization and dispersal without a liquid medium Solution: Use complex systems to employ wind, water, and different organisms for both fertilization and dispersal… more later…
Trends in Plant Evolution: Increasing adaptation to a terrestrial environment Progressive reduction of gametophyte and increasing dominance of sporophyte Increased protection (esp. reproductive parts) Increased height, structural strength, and more complex transport tissues Campbell & Reece 2002
31
The Plant Kingdom – Reproduction Alternation of Generations
The Plant Kingdom – Reproduction
Mosses:
32
The Plant Kingdom – Reproduction
Ferns:
The Plant Kingdom – Reproduction
Gymnosperms:
33
The Plant Kingdom – Angiosperm Reproduction
The Plant Kingdom – Angiosperm Reproduction
34
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
• • • • • •
Adaptace životu na souši
vývoj ochrany proti vyschnutí transport živin, vody Výměna plynů s prostředím – velký povrch způsob rozmnožování bez vypuštění gamet do vodního prostředí – převaha sporofytu nad gametofytem, semena mechanická opora rostlinného těla, formace určitých typů pletiv s určitou funkcí
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Charakteristiky rostlin obecně: • Fotoautotrofní způsob života • Nepohyblivost • Neukončený růst • Vysoká regenerační schopnost
35
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
cévnaté rostliny
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Cévnaté rostliny • Stélkaté rostliny - Thallophyta • – řasy, mechorosty (mechy a játrovky) • Cévnaté rostliny – Tracheophyta: – nižší cévnaté rostliny výtrusné (Pteridophyta)
– Vyšší cévnaté rostliny semenné Spermatophyta (nahosemenné, krytosemenné) –
36
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
General Sherman Tree
Sekvojovec obrovský / Sekvojovec mamutí (Sequoiadendron giganteum) - Sequoia NP, USA
• Sequoia National Park Estimated age: 2300-2700 years Height Above Base: 274.9 ft • (více než 80m!) • Maximum Diameter at Base: 30.5 ft Height of First Large Branch: 130 ft Diameter of Largest Branch: 6.5 ft Volume of Trunk: 52,500 cubic feet
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Redwoods
Sekvoj vždyzelená (Sequoia sempervirens) - Redwood NP, USA
37
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Redwoods
http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/obecne/fotogalerie /svetrostlin.html
Power of 10: http://micro.magnet.fsu.edu /primer/java/scienceopticsu /powersof10/index.html
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/powersof10/index.html
38
Úrovně pozorování
General Sherman
App. 200 nm
App. 0,2 nm
Smallest dimension seen by light microscope Usual dimension recognized by electron microscopy
Úrovně pozorování
App. 200 nm
App. 0,2 nm
39
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
3. Fylogeneze buněk: prokaryotní buňka:
Méně organizovanosti: Organely: Ribosomes Flagella
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Eukaryotní buňky:
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/ před 1 400 000 000 lety
40
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Prokaryotní x Eukaryotní buňka:
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/ před 1 400 000 000 lety
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Eukaryotní buňky: Rozdíly mezi rostlinnou a živočišnou buňkou :
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/ před 1 400 000 000 lety
41
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Specific components of plant cells
Vakuola Buněčná stěna plastidy
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Rostlinná buňka a její součásti:
Votrubová
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/
42
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Rostlinná buňka a její součásti Buněčná stěna Protoplast: plazmalema, cytoplazmatická membrána cytoplazma Kontinuum
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Membránové systémykompartmentace: -Různé reakční prostory Kompartment metabolický x morfologický (vnitřní a vnější povrch membrány hotovost látky v kompartmentu: pool
Buchanan et al. 2OOO
43
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Kontinuum stěna – cytoplasma skrze plazmodesmy
http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/cells/plasmodesmata.jpg
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Kontinuum stěna – cytoplasma skrze plazmodesmy Hechtovy provazce
Buchanan et al.
http://www.rsbs.anu.edu.au/profiles/Brian_Gunning/Web%20PCB/Images/Hecht.htm
44
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
Endomembránový systém 1. cytoplazmatická membrána 2. endoplazmatické retikulum 3. Golgiho aparát 4. Blána jaderná 5. tonoplast 6. oleozómy
Buchanan et al. 2OOO
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
1. Cytoplazmatická membrána: Je vpodstatě fosfolipidová dvouvrstva?
Buchanan et al.
45
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
1. Cytoplazmatická membrána: Je vpodstatě fosfolipidová dvouvrstva?
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
1. Cytoplazmatická membrána:
PUMPA Buchanan et al.
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
46
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
2. Endoplazmatické retikulum - ER - ploché membránové vaky: cisterny, trubice: tubuly - hladké - drsné - ribozómy: syntéza bílkovin
Více v Biologii buňky, Rostlinné buňce….. Buchanan et al. 2OOO
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
3. Golgiho aparát - GA - diktyozómy + váčky
Buchanan et al. 2OOO
47
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
4. Blána jaderná – karyotéka Karyotéka, 2 membrány Vnější – do ER Vnitřní spojena s bílkovinnou sítí, tzv. jaderná lamina Neprotoplazmatický prostor: perinukleární
Buchanan et al. 2000
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
4. Blána jaderná – karyotéka Jaderné póry
Buchanan et al. 2000
48
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
4. Blána jaderná – karyotéka Jaderné póry
Buchanan et al. 2000
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
4. Blána jaderná – karyotéka Jaderné póry
Buchanan et al. 2000
49
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
5. Oleozómy Lipidová tělíska, sférozomy Vznik z váčků ER
Buchanan et al. 2000
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Endomembránový systém buňky
6. Tonoplast Jednoduchá membrána, specifické bílkoviny Ergastická, neprotoplazmatická fáze – šťáva buněčná Vznik z váčků GA, ER
Buchanan et al. 2000
50
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola – osmotický systém Funkce průduchů
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola – osmotický systém
Votrubová 2001
Osmometr Koncentrace látek: 0,2-0,8 M Turgorový tlak: 5-15 barů
video
Hypertonické vnější prostředí = větší koncentrace iontů
http://www.cells.de/cellseng/1medienarchiv/Zellfunktionen/Memb_Vorg/Plasmolyse/Kuechenzwiebel/index.jsp
51
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola – osmotický systém Praktické cvičení: Buňky cibule, červený kultivar,
plazmolýza
http://www.sci.muni.cz/%7Eanatomy/cytology/Html/intro_4.htm
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - obsah: 1. Meziprodukty buněčného metabolismu 2. Anorganické ionty (zásobní pooly, osmotická funkce) 3. Rezervní sacharidy (často fruktany) 4. Rezervní bílkoviny (např. aleuronová zrna) Praktická cvičení: Aleuronová zrna v buňkách obilky pšenice
52
c) toxic chemicals accidentally “swallowed”: agrochemicals etc d) storage proteins: seed storage—cotyleadons/endosperms
The bigger vacuoles are protein storage and the small ones are lytic vacuoles—in single type of cells (aleurone cell from a barley seed).
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - obsah: 1. Meziprodukty buněčného metabolismu 2. Anorganické ionty (zásobní pooly, osmotická funkce) 3. Rezervní sacharidy (často fruktany) 4. Rezervní bílkoviny (např. aleuronová zrna) 5. Sekundární metabolity
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plantvacuolesfigure1.jpg
53
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Vakuola
Tonoplast, Ergastická, neprotoplazmatická fáze – šťáva buněčná Anthokyany flavonoidy
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buněčná barviva - hydrochromy antokyany podle pH, struktury, vazby na kovové ionty: barva antokyanů; - kyselé roztoky antokyanů bývají červené, - neutrální fialové - zásadité modré
Buňky plodu ptačího zobu
54
b) pigments for coloration: pollination/seed disbursal.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - obsah: Sekundární metabolity: 1) Flavonoidy – antokyany 2) Glykozidy 3) Alkaloidy (např. nikotin, skopolamin, kokain, kodein, kofein, teofylin, teobromin) 4) Třísloviny (ployfenolické látky) 5) Polyterpeny (kaučuk – u pryšcovitých)
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plantvacuolesfigure1.jpg
55
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - funkce: 1. Homeostáze cytoplazmy, např. pH 2. Zásobní 3. odpadní, detoxifikační 4. Interakce rostliny s prostředím 5. Lysozomální kompartment 6. Vodní hospodářství buněk 7. Růst buněk
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plantvacuolesfigure1.jpg
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Specific components of plant cells
Vakuola plastidy Buněčná stěna
Buchanan et al.
56
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Semiautonomní organely:
Votrubová
57
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez •Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
• Endosymbiontní teorie
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Mitochondrie Buněčné dýchání Tvorba ATP
Mirochondriální kristy
Enzymy Krebsova cyklu
Elektrontransportní řetězec
Buchanan et al.
58
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
mitochondrie Dělení zaškrcením
Buchanan et al.
http://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100/images/ch9chloroplast.jpg
59
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy chloroplasty
http://www.cells.de/cellseng/1medienarchiv/Zellfunktionen/Entw_u_Diff/Plastiden/Plastiden/index.jsp
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy chloroplasty
Buchanan et al.
60
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Proplastid Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Proplastid Buchanan et al.
61
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplast-grana Buchanan et al.
mezimembránový prostor stromatální thylakoid
vnější obalová membrána chloroplastu
thylakoid
granum
stroma
membrána lumen
vnitřní obalová membrána chloroplastu
granum
stromatální membrána thylakoidu
obalové membrány chloroplastu
struktura chloroplastu thylakoidy
membrána thylakoidu granum stroma
Pavlová
62
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplaststruktura Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplast thylakoidy Buchanan et al.
63
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy chloroplasty
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy chloroplasty
Buchanan et al.
64
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy chloroplasty
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplasty dimorfismus Buchanan et al.
kukuřice
65
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•List
Monofaciální list
Zea mays (C4)
rostliny C3, C4, CAM C4 – v mezofylu vážou HCO3- na fosfoenolpyruvát C3 PEPkarboxyláza oxalacetát
C4
PEP karboxyláza
fosfoenolpyruvát
oxalacetát
66
v buňkách pochev cévního svazku je produkt C4 dekarboxylován vzniklý CO2 asimiluje Rubisco vznikají sacharidy včetně zásobního škrobu v cytosolu sacharóza
mezofyl
transport
pochva cévního svazku
pochva cévního svazku tvoří výraznou strukturu buněčné stěny jsou na vnější straně ztlustlé a impregnované suberinem cévní svazek
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplasty řas
http://www.cells.de/cells eng/1medienarchiv/Zells truktur/Plastiden/Chloro plastenformen/index.jsp
Obr. 1: Vnitřní stavba buňky rozsivky. Mi – mitochondrie; Ch – chloroplast, Va – vakuola; Py – pyrenoid; Ja – jádro; Dy – diktyozóm (Krautová dle několika autorů)
Chloroplasty řas Buchanan et al.
67
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplasty řas
Chlorophyceae: Chlamydomonadales (Volvocales): Chlamydomonadaceae Chlamydophyceae: Chlamydomonadales: Haematococcaceae Volvocida: Chlamydomonadina: Chlamydomonadidae Haematococcus lacustris (Girod) Rostafiniski, 1871 (Syn.: H. pluvialis Flotow, 1844) (An Illustrated Guide to Freshwater Zooplankton in Japan, 2000) Haematococcus pluvialis Flotow 1844 em. Wille 1903 (Syn.: H. lacustris (Girod) Rostafinski 1871) (Süßwasserflora von Mitteleuropa 9, Chlorophyta I, 1983).
Chloroplasty řas Buchanan et al.
Genus: Unicellular, within a large spherical sheath; two equal-length flagella emerging from anterior end; cell body spherical or ellipsoidal, connected with gelatinous sheath by fine filaments; a single chloroplast cup-shaped, with several pyrenoids (Guide book to the "Photomicrographs of the Freshwater Algae", 1998). Species: Cell body ovoid or spherical, 40-50 μm in diam.; with many pyrenoids (Illustrations of The Japanese Fresh-water Algae, 1977).
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chloroplasty řas
http://www.cells.de/cells eng/1medienarchiv/Zells truktur/Plastiden/Chloro plastenformen/index.jsp
Chloroplasty řas Buchanan et al.
68
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Etioplast Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Etioplast Buchanan et al.
69
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Etioplast přeměna na chloroplast Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Škrobová zrna Buchanan et al.
70
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Leukoplast Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Chromoplasty Buchanan et al.
kukuřice
71
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Amyloplast Jako statolit i zásobárna škrobu (u kořenové čepičky cibule) Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Škrobová zrna Buchanan et al.
72
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Škrobová zrna Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Škrobová zrna
polarizace
Buchanan et al.
73
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
. Model of a starch grain structure. The single lines symbolize starch molecules. They are arranged in a radial pattern. B. Layering of the starch grains. a. Formation center and layer borders, b. Diagram of the refraction conditions. The ordinate shows the refraction index. (according to A. FREY-WYSSLING, 1938)
Škrobová zrna Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Cvrčková, Žárský
74
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy
Gerontoplast: irreversibilní odbourání chlorofylu
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
75