Fyziológia rastlín
fyziológia rastlín- skúma a vysvetľuje životné prejavy rastlín a funkcie ich orgánov (metabolizmus, dráždivosť, pohyb, rozmnožovanie, rast a vývin, riadiace a obranné procesy
metabolizmus (látková premena)- je výmena látok medzi organizmom a prostredím a premena látok vo vnútri organizmu spojená s tvorbou a uvoľňovaním energie
asimilácia- proces prijímania látok z prostredia a ich premena na špecifické látky telu vlastné
metabolické procesy:
a) anabolické (asimilačné)- rastliny si z jednoduchých látok budujú energeticky bohaté látky- asimiláty; rastlina spotrebúva energiuð endergonické procesy (napr. fotosyntéza)
b) katabolické (disimilačné)- rastliny štiepia zložitejšie látky na jednoduchšie látky; energia sa uvoľňuje- exergonické procesy (napr. dýchanie)
- všetky metabolické procesy sú podmienené prítomnosťou bielkovinových látok- enzýmovð fungujú ako špecifické biokatalyzátory, ktoré urýchľujú a regulujú metabolické procesy
- molekulu enzýmu tvorí bielkovinað apoenzým a nebielkovinová zložkað koenzým
funkčná špecifickosť- špecifickosť enzýmuð každý enzým katalyzuje len určitú chemickú reakciu; substrátová špecifickosť- len určitého substrátu
autotrofné organizmy- majú schopnosť samy si vytvárať organické látky (zelené rastliny- fotosyntéza)
heterotrofné- nemajú schopnosť samy si vytvárať organické látky, prijímajú ich z prostredia (ostané- chemosyntéza)
heterotrofné organizmy:
a) saprofyty- využívajú potravu s odumretých tiel organizmov
b) parazity- vyživujú sa (cudzopasia) na telách živých organizmov
parazitizmus- vzťah parazita a hostiteľa, parazit odoberá živiny hostiteľovi (napr. záraza, kukučina, zubovník šupinatý)
haustóriá- premenené korene, ktorými parazity vnikajú do vodivých pletív hostiteľskej rastliny; hostiteľovi odoberajú minerálne aj organické látky
vnútrobunkové parazity- vírusy a patogénne baktérie
poloparazitizmus (hemiparazitizmus)- výživa zelených rastlín, ktoré haustóriami prenikajú do drevných častí cievnych zväzkov, odkiaľ čerpajú H2O a minerálne látky (imelo biele)
saprofytizmus- je získavanie výživy z odumretých organických organizmov alebo organických zvyškov, ktoré saprofyty rozkladajú na jednoduché anorganické látky
metabióza- rozkladný reťazec organických látok na anorganické
mixotrofia- autotrofná výživa súčasne s heteretrofnou (mäsožravé rastliny- rosička/Drosera/, tučnica /Pinguicula/, bublinatka /Utricularia/, krčiažnik /Nepenthes/, mucholapka /Dionea/)
tentakuly- lepkavé žliazky mäsožravých rastlín
symbióza- obojstranne výhodné spolužitie dvoch alebo viacerých organizmov (huby, riasy, baktérie, rastliny, živočíchy)
napr. pôdne baktérie /Bacterium radicicola/ s koreňmi bôbovitých rastlínð baktérie viažu atmosferický dusík (hľuzkovité baktérie)
lichenizmus- špecifický spôsob fotosyntézy, spolužitie riasy alebo sinice s hubou
mykoríza- rozšírený spôsob symbiózy, spolužitie húb s koreňmi vyšších rastlín
nitrifikačné baktérie- viažu atmosferický dusík a premieňajú ho na dusičnanyð obohacujú pôdu o dusík
denitrifikačné baktérie /Bacillus denitrificans/- pôdu ochudobňujú o dusík, rozkladajú nitráty a uvoľňujú dusík do atmosféry
- sírne baktérie oxidujú sírovodík, ktorý vzniká pri rozklade bielkovín
- vodíkové baktérie oxidujú uvoľnený vodík na vodu
- železité baktérie žijú vo vode, ktorá obsahuje železnaté ióny a tie oxidujú na železité
Voda
funkcie: metabolické procesy, transport látok, rozpúšťadlo, zásobná funkcia, základná zložka rastlinného prostredia
koreň- hlavným orgánom príjmu vody (koreňové vlásky)
difúzia- voda a minerálne látky prenikajú do buniek koreňových vláskov, rozsiahlym systémom pre vodný roztok priepustných /permeabilných/ bunkových stien a medzibunkových priestorov až do vyrovnania koncentrácie
osmóza- prienik vody cez polopriepustnú /semipermeabilnú/ cytoplazmatickú membránu do protoplastu buniek (CM a membrány vakuol sú priepustné len pre vodu)
vodný potenciál- stav vodyð sacia sila rastlinných pletív
turgor- tlak bunkovej steny
turgescentná bunka- napnutá, plne nasýtená vodou (prejavuje sa pružnosťou celého orgánu)
transpirácia- vyparovanie vody
- dostupnosť vody, ako aj množstvo vody pre rastlinu, podmieňuje najmä osmotická aktivita pôdneho roztoku; ďalším faktorom je teplota, obsah kyslíka v pôde, vlhkosť pôdnych doštičiek
- väčšina vody prijatej koreňmi uniká transpiráciou s nadzemnej časti rastliny; z pôdy sa voda dostáva do rastliny cez koreňové vlásky, cievnymi zväzkami vystupuje do vodivých pletív listu a prieduchmi sa vyparuje
adhézia- priľnavosť
kapilarita- vzlínavosť
kohézia- súdržnosť molekúl vody
gutácia- výdaj vody v kvapalnom stave (prevažne v noci a nad ránom)
Minerálna výživa
- komplex procesov, v ktorých rastliny prijímajú živiny koreňmi z vonkajšieho prostredia
makroelementy- nachádzajú sa v rastline vo väčších množstvách; sú životne dôležité pre rast a vývin; vyznačujú sa vysokou biologickou a metabolickou aktivitouð biogénne prvky (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe)- ich nedostatok sa prejavuje fyziologickými poruchami, abnormálnymi morfologickými zmenami, chorobnými príznakmi až hynutím
mikroelementy- v rastline sa vyskytujú v stopových množstvách, majú významnú funkciuð Mn, B, Cl, Cu, Zn, Ba, Li, Mo, B, Co a iné- ich neprítomnosť môže spôsobiť, že neprebiehajú životne dôležité procesy
uhlík /C/- tvorí základnú molekulovú „kostru“ všetkých organických látok, rastliny ho prijíma buď vo forme CO2 (fotosyntáza), alebo vo forme uhličitanov z pôdy
vodík /H/- rastliny ho získavajú zväčša fotolýzou vody
kyslík /O/- prijímajú rastliny v molekulovej podobe zo vzduchu; je podmienkou biologickej oxidácie a následného metabolizmu- fotolýzy vody
dusík /N/- prijímajú vyššie rastliny vo forme dusičnanov alebo amónnych solí koreňmi; vzdušný kyslík môžu viazať len sinice, dusíkaté a hľuzkové baktérie; nedostatok dusíka sa prejavuje spomalením rastu, blednutím a predlžovaním listov a predčasným kvitnutím; pri nadbytku mohutne rastú, ale bunkové steny rastlín sú nedostatočne spevnené
síra /S/- potrebná na výrobu bielkovín a enzýmov; siričitanový anión a sírovodík majú toxické učinky
fosfor /P/- dôležitá súčasť bielkovín a enzýmov, rastlina ho využíva v metabolizme cukrov a na výstavbu nukleových kyselín, podieľa sa aj na tvorbe ATP
draslík /K/- význam v metabolizme rastlín, ovplyvňuje hydratáciu cytoplazmy, a tým zlepšuje podmienky na syntetické deje v bunkách
vápnik /Ca/- rastliny nám neutralizujú organické kyseliny v bunkovej šťave, zúčastňuje sa na stavbe bunkových stien a pri transporte cukrov, podporuje rozvoj koreňového systému
horčík /Mg/- súčasť chlorofylu, koenzýmov
železo /Fe/- súčasť dôležitých enzýmov
Rozmnožovanie rastlín
- hlavnou funkciu rozmnožovania je prenos dedičných vlastností z rodičov na potomkov, prenos znakov získaných počas života jedinca
- u jednobunkových rastlín vzniká nový jedinec z jednej bunky mitózou, pri pohlavných bunkách meiózou
schizogónia- mnohonásobné delenie (opakované delenie jadra bez následného rozdelenia bunky)
- mnohobunkové organizmy majú rozlíšené bunky na telové (somatické) a pohlavné (reprodukčné) samčie a samičie gaméty, ktoré sa zúčastňujú vlastného reprodukčného procesu
a) nepohlavné (vegetatívne)- vývojovo starší spôsob, nový jedince vzniká z časti pletiva, čiže z telových buniek rodičovského organizmu
- pri výtrusných rastlinách sa vyskytuje rozmnožovanie pomocou rôznych častí stielky, z ktorých priamo vzniká jedinec
sporogónia- tvorba výtrusov- spór vo výtrusniciach (spórangiách)
- z výtrusu machorastov alebo papraďorastov nikdy priamo nevyrastá nová rastliny, len haploidná stielka, na ktorej sa po určitom čase vyvinú pohlavné orgány- gametangiá
- vegetatívne sa rozmnožujú aj mnohé semenné rastlinyð rozmnožovanie podzemkami (praslička, pýr), odrezkami z listov (begónia, muškát) alebo stonky (rododendron, vŕba), cibuľami, hľuzami (tulipán, ľalia), poplazmi (jahoda, nátržník)
b) pohlavné- je všeobecný spôsob rozmnožovania mnohobunkových organizmov, nový jedince vzniká z dvoch špeciálnych pohlavných buniek- gamét splývaním ich jadier a kombinovaním genetického základu rodičovských jedincov
izogaméty- gaméty morfologicky rovnaké a fyziologicky odlišnéð ich vzájomné splývanie je izogamia
anizogaméty- sú rozdielne gaméty, kde sa samičia (makrogaméta) a samčia (miktogaméta) líšia tvarom, organizáciou a pohyblivosťouð ich splývanie je anizogamia
gametogenéza- proces vývinu gamét redukčným delením, prebieha v pohlavných orgánoch (samičie- piestiky, samčie- tyčinky)
- každá gaméta je haploidná a obsahuje dedičný základ jedinca, z ktorého sa vyvinula
- splynutím pohyblivej samčej gaméty spermatozoidu alebo spermatickej bunky s vajcovou bunkouð oplodnením, vznikne diploidná zygota a v nej zárodok (embryo) uložené v semene
Rodozmena
- nepohlavná generácia, ktorá sa rozmnožuje výtrusmi- spórami, sa nazýva sporofyt; pohlavná generácia, ktorá tvorí pohlavné bunky sa nazýva gametofyt
- striedanie haploidnej (gametofyt) a diplodnej (sporofyt) generácie sa nazýva rodozmena- metagenéza
- z výtrusu vzniká mitotickým delením gametofyt, ktorý je vždy haploidný a nesie pohlavné orgány gametangiá
- splynutím samčej a samičej gaméty vždy vzniká diploidná zygota, z ktorej vyrastá sporofyt
- sporofyt je diploidná rastlina, buď stielka, alebo kormus
izospória- spóry sú rovnakého tvaru aj veľkosti
heterospória- rozlíšené samčie mikrospóry a samičie makrospóry
izomorfná rodozmena- rodozmena, kde gametofyt aj sporofyt morfologicky rovnaký
heteromorfná rodozmena- rodozmena, kde gametofyt a sporofyt sa morfologicky líšia
Rast a vývin rastlín
vývin (ontogenéza)- je individuálny vývin jedinca od začiatku jeho zrodu až po jeho smrť
vývoj- proces formovania druhu
- z fyziologického hľadiska sa v ontogenéze striedajú 3 základné fázyð vegetatívna, reprodukčná a dormantná
- kľúčovými procesmi ontogenézy sú klíčenie, rast a vývin spojený s diferenciáciou na bunkovej a organizmovej úrovni
klíčenie- rast zárodku po istom čase pokoja
inhibítory- látky zabraňujúce rastu
natívne inhibítory- prírodné inhibátory
dormancia- obdobie vegetačného pokoja rastliny
rast- je kvantitatívny proces, spojený s tvorbou nových buniek v pletivách a orgánoch
meristematická (embryonálna) fáza- intenzívne mitotické delenie buniek meristematických pletív v rastových vrcholoch koreňa, stoniek a rastových zónach listov; tvorba- zvyšovanie počtu nových buniek
predlžovacia fáza- kvantitatívne zmeny, sprevádzané zväčšovaním objemu buniek, intenzívnou vakuolizáciou a ich postupným splývaním do jednej centrálnej vakuoly
diferenčná (rozlišovacia) fáza- kvalitatívne zmeny v novovzniknutých bunkách spojené s ich tvarovou a funkčnou špecializáciou
- rast a vývin priamo ovplyvňujú aj vnútorné a vonkajšie činitele
vnútorné- rastové látky, ktoré sú súčasťou regulačných mechanizmov rastlín, sú schopné urýchľovať, spomaľovať alebo inak modifikovať metabolické procesy (napr. auxíny, cytokiníny, giberelíny)
- rastové látky, ktoré spomaľujú rastové procesy sú kyselina abscisová, etylén a fenoly
herbicídy- chemické prostriedky ničenia rastlín (ničenie buriny)
vonkajšie- teplo, svetlo, voda, čistota ŽP
minimum- bod, pri ktorom rastlina začína rásť
optimum- bod najrýchlejšieho rastu
maximum- rastliny prestáva rásť
- teploty, pri ktorých dochádza k odumieraniu rastlín sú letálne (kritické teploty)
- podľa dĺžky teplotného optima delíme rastliny na chladnomilné a teplomilné
- procesy rastu a vývinu ovplyvnené svetlom sa nazývajú fotobiologické
a) etiolizácia- rast rastlín za nedostatku svetla, sprevádzaný morfologickými zmenami
b) fotoperiodizmus- je reakcia rastliny na striedanie dňa a noci čo vplýva na klíčenie, predlžovanie internódií, kvitnutie a opadávanie listov
svetlomilné- tabak, sója, slnečnica, rajčiak
tieňomilné- machorasty, papraďorasty (väčšinou výtrusné rastliny)