Zemědělská botanika. Vít Joza

Transkript

1 Zemědělská botanika Vít Joza

2 Botanika: její hlavní obory systematická botanika popisuje, pojmenovává a třídí rostliny podle jejich příbuznosti do botanického systému anatomie zabývá se vnitřní stavbou rostlinného těla (zahrnuje cytologii nauku o buňce a histologii nauku o pletivech) od rostlinné morfologie se liší pouze měřítkem studia (tzn. zde potřebujeme mikroskop) morfologie studuje vnější stavbu rostlin; tvar, vývoj a přeměnu rostlinných orgánů fyziologie zkoumá životní pochody v rostlinách i jejich jednotlivých částech

3 Buňka základní stavební a funkční jednotka živých organismů nejmenší systém schopný sám o sobě života a rozmnožování organismy mohou být jednobuněčné nebo mnohobuněčné buňky vznikají buď dělením nebo splýváním

4 Eukaryotní rostlinná buňka a) protoplazma živá část buňky b) neprotoplazmatické součásti neživá část buňky A) buněčná stěna B) cytoplazmatická membrána (plazmalema) C) protoplast (vnitřní část buňky)

5 Eukaryotní rostlinná buňka a) protoplazma cytoplazma - nehomogenní systém zahrnuje útvary různého typu: endoplazmatické retikulum Golgiho aparát ribozómy cytoskelet karyoplazma (jaderná hmota) plastidoplazma (plastidy) chondrioplazma (mitochondrie) symbiotický původ symbiotický původ

6 Eukaryotní rostlinná buňka b) neprotoplazmatické ( neživé ) součásti vakuola buněčná stěna různé krystaly zásobní látky (škrobová zrna, tukové krůpěje, bílkovinové globule) vnitřní prostory organel a buněčné stěny

7 Eukaryotní rostlinná buňka

8 Endomembránové systémy buněk Cytoplazmatická membrána (plazmalema) důležitá pro regulaci transportu látek mezi vnějším a vnitřním prostředím Endoplazmatické retikulum a) hladké (bez připojených ribozómů) syntéza lipidů b) drsné (s připojenými ribozómy) syntéza bílkovin (zejména určených pro export z buňky např. exoenzymy, bílkoviny buněčné stěny) zásobárna Ca +2 (četné regulační funkce v buňce)

9 Endomembránové systémy buněk Golgiho aparát tvořen sloupci membránových vaků (dyktiozómy) slouží k distribuci lipidů a bílkovin z ER po buňce sekrece bílkovin z buňky (exocytóza) (zejména exoenzymy, bílkoviny buněčné stěny) tvorba a exocytóza polysacharidů (zejména polysacharidy buněčné stěny pektiny, hemicelulóza nebo polysacharidové slizy kořenováčepička, lapací slizy masožravek) zřejmě hraje důležitou roli i při transportu látek do vakuoly intracelulární sekrece

10 Endomembránové systémy buněk Blána jaderná = karyotéka zajišťuje oddělení karyoplazmy od cytoplazmy je perforovaná = jaderné póry transport bílkovin (histonů, enzymů pro tvorbu DNA a RNA) z cytoplazmy do karyoplazmy a opačně transport RNA mizí při jaderném dělení Tonoplast hranice mezi cytoplazmou a obsahem vakuoly (buněčnou šťávou) = polopropustná membrána Oleozómy slouží k vnitrobuněčnému ukládání rezervních tuků

11 Vakuola dutina v protoplastu, která je vůči cytoplazmě ohraničena membránou zvanou tonoplast obsahuje buněčnou šťávu (neprotoplazmatická fáze) vodný roztok roztok rozmanitých látek funkce vakuoly: udržuje stabilní podmínky v cytoplazmě (ph, koncentraci iontů a metabolitů) zásobní látky (organické i anorganické) detoxikační (ukládání zplodin buněčného metabolismu) komunikace s vnějším světem (barvy, chuť) regulace vodního režimu a růstu buněk

12 Cytoplazma hlavní složkou jsou bílkoviny (40 50% sušiny) 70 80% hm. tvoří voda (v semenech méně okolo 10%) funkce: a) zajišťuje průběh mnohých metabolických reakcí (glykolýza, tvorba sacharózy, redukce dusičnanů na dusitany atd.) b) vnitřní kostra buňky (vysoká viskozita) trojrozměrná síť bílkovinových vláken zvaná cytoskelet: určuje vnitřní uspořádání buňky a zajišťuje transport organel a membrán je nezbytný při jaderném a buněčném dělení a pro formování konečného tvaru buněk

13 Cytoplazma cytoskelet: určuje vnitřní uspořádání buňky a zajišťuje transport organel a membrán je nezbytný při jaderném a buněčném dělení a pro formování konečného tvaru buněk cytoplazma v buňce vodního moru kanadského (Elodea canadensis)

14 Semiautonomní organely mitochondrie & plastidy v prvé řadě organelami fotosyntézy (přeměna energie světelné na energii chemickou), některé typy plastidů však tuto schopnost druhotně ztratily dvě membrány (vnitřní s tendencí se vchlipovat) alespoň potenciálně schopné tvorby ATP částečná autonomie ( endosymbiotická teorie) nevznikají de novo, ale dělí se vlastní genetický aparát (DNA, ribozómy obdobné jako u prokaryot) pouze 5 10 % bílkovin je v nich syntetizováno = částečná autonomie

15 Mitochondrie v matrix jsou kristy buněčné dýchání (Krebsův cyklus) spojené s tvorbou ATP (adenosintrifosfát univerzální přenašeč energie)

16 Chloroplasty Plastidy vnitřní membrána vytváří složitý systém nazývaný tylakoidy (ty jsou již od vnitřní membrány odděleny) v tylakoidech probíhají primární děje fotosyntézy! ve stromatu (prostor mezi vnitřní membránou a tylakoidy) probíhají sekundární děje fotosyntézy (tvorba organických látek) tylakoidy ve skupinách nad sebou = grana

17 Plastidy a) proplastidy výskyt v zygotě diferencují se podle lokalizace v buňce, vývojového stádia rostliny a působením faktorů vnějších (světlo) a vnitřních (fytohormony) b) chloroplasty pro jejich vznik je zapotřebí světlo obsahují soubor pigmentů schopných zachytit světelné záření = chlorofyl a, b, c, d c) etioplasty vznikají pokud chybí světlo (např. klíční rostliny)

18 Plastidy d) chromoplasty žlutě, oranžově, červeně zbarvené plastidy (obsahují karotenoidy karoteny, xantofyly napomáhají při fotosyntéze a slouží k ochraně fotosyntetického aparátu) nacházejí se především v generativních orgánech (květy, plody) zbarvení je způsobeno karotenoidy funkce signální, tvorba škrobu, mastných kyselin e) leukoplasty neobsahují barviva, rezervní funkce (hlízy, oddenky, plody, semena) především ukládání škrobu škrobová zrna

19 Plastidy kromě chloroplastů tedy existují ještě další typy plastidů vzájemně se mohou přeměňovat

20 Buněčné jádro řídící centrum eukaryotní buňky, uchovává genetické informace formou DNA kontroluje syntézu proteinů (enzymů) a tím biochemické pochody v buňce má dvojitou membránu, obsahuje chromozomy

21 Buněčná stěna hlavní složkou buněčné stěny je celulóza (tvoří ji mikrofibrily, které zajišťují odolnost buněčné stěny) střední lamela, buněčná stěna (primární a sekundární)

22 Růst a vývoj rostlinných buněk neukončený růst rostlin po celý život aktivní dělivá pletiva = meristémy buněčný cyklus rostlinné buňky dělení 1. jaderné = karyokineze 2. buněčné = cytokineze

23 Jaderné dělení Mitóza profáze spiralizace chromozómů, tvorba achromatického vřeténka metafáze fragmentace jaderné blány, chromozómy jsou přesunuty do ekvatoriální polohy, a začínají se štěpit na dvě poloviny anafáze dokončení rozdělení chromozómů, taženy k pólům pomocí achromatického vřeténka telofáze despiralizace a vznik nové karyotéky dceřinné buňky

24 Buněčné dělení Po skončení jaderného dělení nastupuje interfáze, která se dále dělí na tři úseky fázi G1, S a G2. Při fázi S dochází k replikaci DNA. Buňka roste, tvoří novou buněčnou stěnu. Meióza probíhá ve specializovaných pletivech určených k tvorbě gamet skládá se ze 2 buněčných dělení: při 1. se redukuje počet chromozomů na polovinu, po splynutí haploidních gamet (2.) se vytvoří diploidní zygota

25 Buněčné dělení Meióza

26 Růst a vývoj rostlinných buněk

27 doporučené studijní materiály Votrubová O. (1997): Anatomie rostlin. Karolinum, Praha. Kincl L. et al. (1997): Biologie rostlin. Fortuna, Praha. Kubát et al. (2003): Botanika. Scientia, Praha. Möllerová J. (2004): Cvičení z botaniky pro studium lesního a krajinného inženýrství a aplikované ekologie. ČZU, Praha. Hadač E. et al. (1967): Praktická cvičení z botaniky pro pedagogické fakulty. SPN, Praha. Kavina K. (1937): Anatomie rostlin. SPZI, Praha.

28 Děkuji za pozornost