Výživa rostlin, rostlinná pletiva , fotosyntéza

 

VÝŽIVA ROSTLIN

– způsob – autotrofní – fotosyntéza
– chemosyntéza – autotrofní asimilace bezbarvých organismů (bakterie)
– rostou a množí se v prostředí bez organických látek, bez využití sluneční
energie
– zdroj uhlíku je pro ně CO₂, energii pro jeho redukci získávají oxidací
jednoduchých anorganických látek v přírodě jako H₂SO₄, železnaté nebo
manganaté soli nebo amoniak nitrifikační bakterie
– heterotrofní
–heterotrofní způsob výživy:
– zdrojem C živiny přijímané v potravě
– rostliny je také provádějí (semínka, nezelené části, …)
– saprofytismus:
– odebírají živiny z odumřelých těl jiných organismů
– důležité pro koloběh látek v přírodě
– hemisaprofyté – příležitostně
– holosaprofyté – stále
– nové studie říkají, že to asi vůbec neexistuje – zpočátku mikorrhiza à ale
časem došlo ke spojení s další rostlinou, která byla s houbou spojena à
vysávání asimilátů z druhé rostliny (houba pouze „potrubím“)
– parazitismus:
– živiny odebírají z těl jiných živých organismů, do těla hostitele vylučují
zplodiny svého metabolismu
– rostliny = ektoparazité
– 2 stupně:
a) obligátní parazitismus (holoparazitismus) – připojení do floemu,
nezelené (podbílek šupinatý)
b) poloparazitismus (hemiparazitismus) – připojení do xylemu,
odebírání jen vody a minerálních látek, jinak asimilace
– mixotrofie:
– přechodný typ mezi autotrofní a heterotrofní
– rostliny obsahují chlorofyl, ale zároveň se vyživují i jinými organismy
– např. masožravé rostliny (lákání barvou a vůní) – různé lapací
mechanismy:
– rosnatky – vlásky (tentakule) vylučující sliz, přichycení mouchy,
obalování (čím více se kořist brání, tím je to rychlejší); po
„akci“ vítr odvane kostru
– špirlice – trychtýřek s víčkem
– láčkovky
– sací měchýřek – bublinatka (vodní rostlina); princip podtlaku
(odčerpání vody) à poté rychlé otevření víčka (po podráždění
trichomu)
– mucholapka – svírací čepel (max. 3 cm) – tenounké chloupky,
podráždění, sevření; požadavky – podráždění chloupku 2krát po
sobě – otevírání 2 dny
– symbióza:
– vzájemné soužití
– stav vzájemné kompetice, v němž jsou síly obou stran vyrovnané
– např. lišejníky, hlízkové bakterie, mykorrhiza

MINERÁLNÍ VÝŽIVA

– kořenový příjem – hlavně kořenové vlášení, přijímány roztoky látek; nebo v humusu
– pasivní transport – difúzí, appoplastickou cestou, bez účasti energie
– aktivní transport – i proti koncentračnímu spádu, selektivně, symplastická cesta, potřeba energie
– mimokořenový příjem – doplňkově
– makrobiogenní i makrobiogenní prvky

Význam prvků ve výživě rostliny:
– uhlík – v podobě CO₂ (základní stavební materiál) a organických látek
– 47% sušiny
– kyslík – v podobě CO₂, H₂O, O₂, pro aerobní metabolismus
– ↑ O₂ à ↓ růst; ale při nedostatku rostlina hyne (důležitost udržení
homeostázy)
– vodík – získáván fotolýzou vody
– dusík – v podobě NO₃^– a NH₄⁺
                       – vzdušný dusík jen sinice a některé bakterie
– alkaloidy, báze, pyrrolová barviva, aminokyseliny
– nedostatek – brzdí růst vegetativních orgánů, snižuje intenzitu fotosyntézy;
chloróza (à žloutnutí, bílé fleky)
– nadbytek – nadměrný vývoj vegetativních orgánů, brzdí vývoj generativních
orgánů
– fixace N₂ velmi náročná (N≡N) – N₂ à NH₃ à NO₃^–
– dovnitř rostliny se hlízkové bakterie dostávají prasknutím (ohne se a praskne
buněčná stěna) kořenového vlásku
– eutrofizace
– fosfor (fosforečnany, fosfáty)
– jako H₂PO₄^– a HPO₄^2-
                       – součástí ATP, H₃PO₄, nukleových kyselin
– nedostatek – malý vzrůst rostliny, nekrózy
– nadbytek – zkrácení vegetační doby, plody brzy dozrávají
– získávání díky houbám mykorrhizou (houby ho mají dost)
– eutrofizace
– síra – jako SO₄^2-
           – draslík – jako K⁺
                       – aktivátor enzymů, zvyšuje obsah vody
v cytoplazmě
– nedostatek – rostliny zakrnělé, snížená
mrazuvzdornost
– hořčík – jako Mg²⁺
                       – součást chlorofylu
– nedostatek – chloróza
– vápník – jako Ca²⁺
                       – reguluje pH prostředí
– neutralizace kyseliny šťavelové
– nedostatek – odumírání meristémů
– železo – při nedostatku chloróza

ROSTLINNÁ PLETIVA
– základem těla – buňka – stavební a funkční jednotka těla
– histologie – nauka o rostlinných pletivech
– pletiva = soubor buněk, které vykonávají stejné funkce a které mají přibližně stejný tvar
Dělení podle schopnosti se dělit:
I. dělivá – 1. primární – meristémy
2. sekundární – a) kambium
b) felogen
c) kalus
II. trvalá

– primární dělivé pletivo – meristém – má velká jádra
– jsou to buňky, které mají velká jádra, tenké buněčné stěny a
nemají mezibuněčné prostory
– sekundární dělivé pletivo – druhotně získali schopnost dělit se

 

Dělení podle tloušťky buněčné stěny, podle přítomnosti či nepřítomnosti mezibuněčných prostorů a podle tvaru:
– parenchym – z tenkostěnných buněk s četnými mezibuněčnými
prostorami (intercelulára)
– prosenchym – složený z jednosměrně protažených buněk se šikmými
příčnými přehrádkami bez intercelulár
– tenkostěnné buňky, starší tlustostěnné
– v cévních svazcích
– kolenchym – z tenkostěnných buněk, které jsou nápadně ztloustlé v rozích
– deskovitý kolenchym – buňky, které mají ztloustlou celou jednu stěnu
– sklerenchym – buněčné stěny jsou značně ztloustlé s kanálky, kterými pronikají jemná
plazmatická vlákénka (plazmodermy) – umožňují spojení se sousední buňkou
– po odumření má sklerenchymatické pletivo funkci mechanické opory

 

Pletiva dělivá (meristémy)
– tvořena parenchymatickými buňkami s relativně velkými jádry
– buňky se neustále dělí -> umožňuje růst rostliny po celý život
– vrcholové dělivé pletivo – na vrcholcích stonku a ve špičkách kořene
– přeměna na pletiva trvalá – od vrcholu dělení buněk ustává, buňky se zvětšují a mění tvar
– druhotná (sekundární) dělivá pletiva – buňky trvalých pletiv se v některých orgánech mohou
znovu dělit
– např. kambium (druhotnou činností vzniká dřevo a
lýko), felogen (korkové pletivo; vzniká druhotná kůra),
kalus (hojivé pletivo

Pletiva trvalá
– tvořeny rozlišenými (diferencovanými) buňkami uzpůsobenými k určitým funkcím
– buňky se dále nedělí

Dělíme: krycí pletiva
vodivá pletiva
základní pletiva

1) Pletiva krycí (pokožková)
– pokožka (epidermis) – kryje rostlinné tělo vyšších rostlin
– tvořena dláždicovitými buňkami těsně k sobě přiléhajícími, bez
chlorofylu
– chrání před nadměrném vypařování vody
– vnější stěny buňky – tlusté, kryté tenkou vrstvou kutikuly (tvořena kutinem – látka tukové
povahy) – nepropustnost vody a plynů
– průduchy – umožňují výměnu plynů (CO₂, O₂) s vnějším prostředím
– tvořen 2 svěracími buňkami, které mezi sebou uzavírají štěrbinu
– nachází se na pokožce listů na spodní straně, u jednoděložných na obou stranách, u
vodních na vrchní straně
– chlupy (trichomy) – krycí – funkce ochranná
– protažené do špičky, mohou být
rozvětvené, jedno i vícebuněčné
– žláznaté – zakončeny paličkou, štítkovité nebo
miskovité
– vylučují vodné roztoky anorganických
látek a cukrů, sliz, silice a pryskyřičné látky
– žahavé – typ žláznatých chlupů, mají lahvicovitý
tvar, jsou jednobuněčné, nerozvětvené
– u vrcholu chlupu je buněčná stěna
ztenčena, prostoupená SiO₂, křehká
– chlup se snadno přelomí -> vystříknutí žahavé, jedovaté látky
– pálení a svědění

 

2) Pletiva vodivá

– slouží k rozvádění různých látek rozpuštěných ve vodě na různá místa v rostlině
– procházejí jako provazce protáhlých buněk kořenem, stonkem (větvemi), listy – rozvětvují se jako žilky = cévní svazky

Dělí se: dřevní část
lýtková část

– dřevní část (xylem) – tvoří cévice (u kapraďorostů a nahosemenných) nebo cévice a cévy (u
krytosemenných) a původní pletiva
– cévice (tracheidy) – jsou protáhlé buňky se zdřevnatělými stěnami, různým
způsobem  ztloustlými
– v místech vzájemného styku mají příčné stěny zachované
– cévy (tracheje) – jsou trubicovité útvary vzniklé spojením protáhlých buněk nad
sebou
– jejich protoplast odumřel a jejich buněčné stěny se v místě styku rozpustily
– uskutečňují vzestupný transport – z kořenů vedou do stonku a do listů vodu
s rozpuštěnými minerálními látkami
– stěny cév bývají charakteristicky ztloustlé (kruhovitě, šroubovitě, tečkovitě,
schodovitě) a mají též zpevňovací funkci
– lýtková část (floem) – se skládá z živných protáhlých buněk
– v plazmě bez jádra, příčné přepážky jsou proděravěné = sítkovice
– z listů vedou asimiláty na místa potřeby

 

Podle vzájemné polohy části dřevní a lýkové určujeme typy cévního svazku:

a) bočné (kolaterální)
b) dvojbočné (bikolaterální)
c) paprsčité (radiální)
d) soustředné (koncentrické) – dřevostředné (hadrocentrické)
– lýkostředné (leptocentrické)

1. a) Bočné (kolaterální) svazky
   – nejčastější svazky cévní ve stoncích a listech semenných rostlin
   – lýko na vnější straně stonku
   – dřevo na vnitřní straně stonku
2. b) Dvojbočné (bikolaterální) svazky
   – mají dřevo z obou stran obklopené lýkem
   – vnější lýko bývá silnější než vnitřní
   – ve stoncích tykvovitých a lilkovitých rostlin
3. c) Paprsčité (radiální) svazky
   – dřevní a lýkové části jsou postaveny vedle sebe a pravidelně se střídají
   – vyskytují se ve všech kořenech v prvním roce a v kořenech, které druhotně netloustnou
   – dřevní i lýkové části jsou obklopeny společnou pochvou, tvoří jeden celek
4. d) Soustředné (koncentrické) svazky
   – mají buď dřevo obklopeno lýkem (hadrocentrické svazky cévní), například u kapradin, nebo lýko obklopené dřevem (leptocentrické svazky cévní), například u jednoděložných rostlin

 

3) Pletiva základní

– tvořena parenchymatickými buňkami, vyplňujícími prostory mezi pletivy krycími a vodivými
– buňky jsou přizpůsobeny k různým funkcím:
– pletivo asimilační – buňky obsahují velké množství chloroplastů
– pletivo zásobní – buňky obsahují hojně leukoplasty a škrobová zrna
– pletivo vodní – v buňkách se hromadí voda (u kaktusů)
– pletivo vzdušné (aerenchym) – v mezibuněčných prostorách se hromadí vzduch
– pletivo vyměšovací – buňky, ve kterých se hromadí nebo vylučují silice, pryskyřice,
třísloviny, alkaloidy aj., patří sem mléčnice (obsahují latex)
– idioblast – liší se od buněk tvarem, obsahem či zkorkovatěním buněčné stěny

 

 

FOTOSYNTÉZA

– nejdůležitější reakce v přírodě
1. Vznik organické hmoty rostlin (= zdroj energie pro ostatní rostliny)
2. Produkce O₂
– přeměna světelné (sluneční) energie na energii chemických vazeb
– přeměna látek anorganických na látky organické
– záření zachycující různá barviva – tzv. doplňková, anténní barviva (karotenoidy, xantofyly, chlorofyl B) předají ho chlorofylu a – ten ho (fotony) absorbuje a přeměňuje je na chemickou energii
– bílé (viditelné) světlo má vlnové délky 400-800 nm, fotosyntetické účinky – FAR záření – 400-750 nm (= fotosynteticky aktivní radiace)
– chlorofyly – absorbují vlnové délky fialovomodrého a červeného světla, odráží zelenou
– karoteny – absorbují modrozelenou, odráží oranžovou
– xantofyly – absorbují fialovomodrou, odráží žlutou

1. Fáze – světelná
   – probíhá v tylakoidech (chloroplast), na světlech
   – v těchto membránách jsou fotosystémy (řetězce enzymů – něco jako dýchací řetězec):

fotosystém I (F I)

fotosystém II (F II)

1. a) cyklická fotofosforylace (fosforylace = tvorba ATP)
   b) necyklická fotofosforylace

 

– molekuly chlorofylu jsou po absorpci 2 fotonů v excitovaném stavu – elektrony jsou na vyšší energetické hladině a putují po membráně tylakoidů přes přenašeče cyklicky nebo necyklicky

2 H2O à [4H] + O2

– zachytávání energie fotonů a převádění na energii chemickou (chlorofyl a) à molekuly ATP
– fotolýza vody:

aktivované atomy vodíku – součástí redukčního činidla NADPH+H+

 

 

– fotosystémy jsou citlivé na fotony o určité vlnové délce

– dopad světla na fotosystém II à vyražení 2 e^– (jejich
místo je ihned nahrazeno dalšími 2 e^– à nemají se kam
vrátit) à část E spotřebována k syntéze ATP (cyklická
fosforylace)
– dopad světla na fotosystém I

 

2. Fáze – temnostní
   – probíhá ve stromatu
   – probíhá ve tmě i na světle
   – využívá produkty ze světelné fáze (ATP, NADPH)
   – Rubisco = enzym ribulózy – 1,5-bisfosfát-karboxyláza/oxygenia, pracuje velmi pomalu (1000x pomaleji než jiné enzymy -> je ho potřeba velké množství – je to nejhojnější enzym na Zemi)
   – Calvinův cyklus = fixace a redukce CO₂ za vzniku sacharidů (fixace CO₂ = karbonylace = včlenění CO₂ do substrátu, redukce = včlenění H do substrátu)

 

Faktory fotosyntézy:
– světlo do určité úrovně s rostoucí intenzitou roste fotosyntéza
– koncentrace CO₂ – v ovzduší asi 0,04%, CO₂ s růstem se fotosyntéza zrychluje
(využití – skleníky)
– teplota – mírný pás – teplotní optimum 15-25°C nad 30°C klesá fotosyntéza
– H₂O – při nedostatku se zavírají stomata (průduchy) a nepřichází do rostliny CO₂
Celková rovnice fotosyntézy:
6 CO₂ + 6 H₂O à C₆H₁₂O₆ + 6 O₂
Význam fotosyntézy – tvorba veškeré organické hmoty na Zemi

– fotorespirace = světelné dýchání rostlin, probíhá na světle za nedostatku CO₂ a nadbytku O₂
– týká se rostlin C₃
– převládne oxidační aktivita rubisca, část asimilátů se rozloží až na CO₂
– faktory: množství CO₂ – s klesajícím množstvím roste fotorespirace
teplota, světlo – čím větší, tím větší respirace

Rozdělení rostlin dle způsobu fixace CO₂:
C₃  rostliny

– první meziprodukt Calvinova cyklu má 3 C
– rostliny mírného pásu

C₄ rostliny
– jiná anatomie listů – palisádový parenchym + pochva s chloroplasty okolo svazků cvních
– do chloroplastů pochvy je pumpován CO₂, takže probíhá Calvinův cyklus a
ne fotorespirace
– akceptorem CO₂ je fosfoenolpyruvát (C₄)

CAM rostliny
– sukulentní, pouštní rostliny
– přes den musejí mít zavřené průduchy à fixace CO₂ v noci à uložení ve formě malátu à ve dne dekarboxylace à CO₂