Fizjologia roślin wykłady.doc

Fizjologia roślin

Prof. Dr hab. Barbara Politycka

WYKŁAD 1.                      21.09.2011r.

Podręcznik:

„Fizjologia roślin. Od teorii do nauk stosowanych” Monika Kozłowska, 2007, PWRiL

Skrypt do ćwiczeń:

„Ćwiczenia z fizjologii roślin” (zielony)
 

Egzamin pisemny, przedmiot kończy się na jednym semestrze. 10 pytań z puli około 100pytań.

Listy na wykładach, jeśli ktoś chodzi, to ma szansę na 2 termin egzaminu, bez poprawki.

Fizjologia- nauka o procesach  przebiegających w roślinach (pobieranie, transport, fotosynteza, oddychanie, żywienie mineralne, rozwój roślin).

Gospodarka wodna komórki

Podstawowe składniki organizmu roślinnego:

-związki organiczne (mające szkielety węglowe, powstające pośrednio z glukozy, która powstaje w fotosyntezie)białka, cukrowce, tłuszcze, kwasy nukleinowe

-związki mineralne(popielne) roślina pobiera je z gleby w postaci jonów; nie ulegające utlenieniu; jako masa po spaleniu rośliny

-woda – duża zawartość wody, waha się w zależności od organu i fazy rozwojowej organu:

*liście – 75-95%

*kwiaty – 90-95%

*korzenie bulwy - 70-90%

*owoce soczyste - 80-90%

*Owoce suche - 10-15%

*Nasiona - 10-15%

Właściwości fizyko-chemiczne wody o znaczeniu biologicznym:

-dwubiegunowa (dipolowa) budowa cząsteczki -> zdolność tworzenia wiązań wodorowych -> dobry rozpuszczalnik

-mała gęstość -> dobry ośrodek dla dyfuzji różnych substancji

-wysokie ciepło właściwe -> złagodzenie nagłych wahań

-wysokie ciepło parowania -> ochrona rośliny przez przegrzaniem

-duża spójność cząsteczek (kohezja) -> ciągłość słupa wody w elementach przewodzących rośliny

Budowa cząsteczki wody.

Dyfuzja –

to samorzutne przemieszczanie się atomów, cząsteczek lub jonów substancji zachodzące w obrębie danego ośrodka(woda, powietrze, gazy np. N2).

Jest wynikiem ruchów kinetycznych cząsteczek.

Odbywa się w kierunku gradientu (spadku) stężenia substancji dyfundującej.

Szybkość dyfuzji zależy od gęstości ośrodka, temperatury i wielkości cząsteczek.

Pęcznienie -

uwadnianie koloidów hydrofilowych, którego efektem jest zwiększenie masy i objętości.

Hydrofilność koloidów tj. ich powinowactwo do wody, wynika z obecności w strukturze cząsteczek grup hydrofilowych:

-OH (hydroksylowa)

-COOH-(karboksylowa)

-C=O (karbonylowa)

-CHO(aldehydowa)

-NH2 (aminowa)

-SH (sulfhydrylowa)

Koloidy hydrofilowe to białka, polisacharydy(celuloza, skrobia) i ich pochodne (hemicelulozy, związki pektynowe) oraz ligniny.

Koloidy hydrofilowe występują jako składniki ścian komórkowych i protoplastu lub stanowią materiały zapasowe.

Stopień pęcznienia zależy od:

-liczby i rodzaju grup hydrofilowych

-stężenia roztworu

Szybkość pęcznienie zależy od:

-liczby i rodzaju grup hydrofilowych

-stężenia roztworu

-temperatury

Nasiona roślin motylkowatych pęcznieją znacznie – fasola, groch.

Osmoza-

To dyfuzja wody przez błonę półprzepuszczalną oddzielającą dwa roztwory różniące się potencjałem chemicznym wody(„stężenie wody w komórce”).

Kierunek przepływu wody, zgodny z gradientem (spadkiem) stężenia wody tj. od roztworu o wyższym (mniej ujemnym) do roztworu o niższym (bardziej ujemnym) potencjale wody.

Osmoza przebiega tak długo, aż nie nastąpi wyrównanie potencjałów wody po obu stronach błony półprzepuszczalnej.

Potencjał chemiczny wody x (widełki neptuna w)

Woda chemicznie czysta x=0

Roztwór wodny substancji x<0 (wartość ujemna)

Im roztwór bardziej stężony, tym x niższe (bardziej ujemne).

Białka akwaporyny – przepuszczają cząsteczki wody. Dużo akwaporyn jest w plazmalemmie.

Błona cytoplazmatyczna :

-2 warstwy fosfolipidów

-część hydrofobowa fosfolipidu (długołańcuchowe kwasy tłuszczowe)

-białko integralne- przenikające przez całą długość błony, np. akwaporyna

-część hydrofilowa fosfolipidu

-białko peryferyjne – na zewnątrz, zatopione; receptory, które przyjmują bodźce

Komórka w środowisku izotonicznym  x roztworu= x komórki (objętościowo normalna komórka)

Komórka w środowisku hypotonicznym  x roztworu > x komórki ( gruuuba komórka)

Komórka w środowisku hipertonicznym x roztworu < x komórki (chuda)

Plazmoliza – odstawanie cytoplazmy od ściany w wyniku odciągnięcia wody z komórki na zasadzie osmozy.

WYKŁAD 2.                     28.09.2011r.

Transport wody w roślinie:

- w obrębie komórki

-między komórkami

-w obrębie rośliny

-między rośliną, a otoczeniem

-bliski

-daleki

-bierny - pasywny

-aktywny – wymaga nakładu energii, procesów metabolicznych

Postacie wody glebowej i jej dostępność dla roślin:

-HIGROSKOPIJNA- warstwa cząsteczek wody powlekająca cząstki gleby, utrzymywana przez nie z wielką siłą, niedostępna

-BŁONKOWATA- warstwa cząsteczek wody, następna po higroskopijnej, przyciągana z siłą przekraczającą siły ssące korzenia, niedostępna

-KAPILARNA-wypełniająca kapilary w glebie, przetrzymywana siłami napięć powierzchniowych nie przemieszcza się w głąb profilu glebowego, dostępna

-GRAWITACYJNA-wypełniająca większe przestwory glebowe, przemieszczająca się w głąb profilu glebowego pod wpływem siły ciążenia, dostępna.

Siły uczestniczące w pobieraniu i transporcie wody:

-siła ssąca transpiracji (transport bierny)

-siły kohezji i adhezji (transport bierny)

-siła parcia korzeniowego(transport aktywny)

Gutacja – płacz roślin roztworem ksylemowym(woda z solami mineralnymi), ostatecznie wykrapla się na zakończeniach wiązek przewodzących w liściu.

Transpiracja – jest to dyfuzja pary wodnej z rośliny do atmosfery

Rodzaje transpiracji :

-szparkowa (przez ap. Szparkowe)

-kutikularna (przez skórkę na liściach młodych niezdrewniałych pędów)

-przetchlinkowa ( w korku pędów zdrewniałych, przez przetchlinki, na owocach np. gruszki)

Powierzchnia wewnętrzna liścia jest to suma powierzchni ścian komórkowych graniczących z przestworami międzykomórkowymi. Powierzchnia wewnętrzna jest 7-20 razy większa od powierzchni zewnętrznej.

Transpiracja szparkowa odbywa się dwuetapowo:

I etap: zmiana wody w parę na powierzchni wewnętrznej

II etap: dyfuzja wody przez szparki

Wskaźniki gospodarki wodnej

Intensywność transpiracji – ilość wody wytranspirowana z określonej powierzchni rośliny w określonym czasie (g wody na dm/h)

Współczynnik transpiracji – stosunek wytranspirowanej wody do przyrostu suchej masy (g wody / g suchej masy); oznacza jako liczba niemianowana

Współczynnik produktywności transpiracji – stosunek przyrostu suchej masy do wytranspirowanej wody ( g suchej masy / kg wody)

Bilans wodny – różnica!!! pomiędzy ilością wody pobranej, a ilością wody wytranspirowanej. Bilans wodny może być dodatni, zrównoważony lub ujemny.

Dlaczego bilans wody powinien być dodatni? 

Czynniki wpływające na intensywność transpiracji:

-światło

-temperatura

-wilgotność powietrza

-wiatr

Światło -> podwyższenie stężenia glukozy, wnikanie jonów potasu -> obniżenie potencjału osmotycznego -> obniżenie potencjału wody -> osmotyczny przypływ wody -> wzrost potencjału ciśnienia -> otwarcie szparki

Ciemność -> zmniejszenie stężenia glukozy, odpływ jonów potasu -> podwyższenie potencjału osmotycznego -> podwyższenie potencjały wody -> osmotyczny odpływ wody -> spadek potencjału ciśnienia -> zamknięcie szparki.

Wpływ kwasy abscysynowy (ABA) w warunkach deficytu wody.

ABA – transport z korzeni do liści lub w komórkach liścia z chloroplastów do cytoplazmy.

Przy wietrze stopień otwarcia aparatów szparkowych jest większy, niż przy pogodzie bezwietrznej.

Temperatura wzmaga intensywność transpiracji, ale do pewnego momentu.

Susza glebowa – to stan, przy którym zaczyna brakować wody dostępnej dla rośliny. Zawartość wody w glebie spada wówczas do poziomu współczynnika więdnięcia.

Współczynnik więdnięcia – (wilgotność trwałego więdnięcia) to zawartość wody w glebie wyrażona w % suchej masy gleby, przy której dochodzi do trwałego więdnięcia roślin.

Susza fizjologiczna – w glebie jest woda dostępna dla roślin jednak rośliny nie mogą jej pobrać z powodu np. niskiej temperatury, zasolenia, nieodpowiedniego pH, obecności toksyn w glebie itp.