FYZIOLOGIE ROSTLIN. Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.:

Transkript

1 FYZIOLOGIE ROSTLIN Přednášející: Doc. Ing. Václav Hejnák, Ph.D. Tel.:

2 Studijní literatura: Hejnák,V., Zámečníková,B., Zámečník, J., Hnilička, F.: Fyziologie rostlin. ČZU, Praha, 2005: 159 s. Hejnák,V., Zámečníková,B., Hnilička, F.: Cvičení z fyziologie rostlin (pracovní sešit). ČZU, Praha, 2005: 95 s.

3

4 Prokaryotní buňka

5 Eukaryotní buňka

6 Základní struktura a funkce rostlinné buňky Rostlinná buňka je tvořena buněčnou stěnou a protoplastem. Protoplast obsahuje cytoplazmu, v níž jsou jádro (nucleus) a ostatní buněčné organely a která je zvnějšku ohraničena plazmatickou membránou (plazmalemou). Kromě organel (např. ribozomů, plastidů, mitochondrií) zahrnuje cytoplazma také soustavu membrán (např. endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát aj.) označovanou jako endomembránový systém.

7 Základní dynamickou síťovitou strukturu cytoplazmy, označovanou jako cytoskelet, tvoří vláknité a trubičkovité útvary (mikrotubuly, mikrofilamenta a intermediální filamenta). Kromě toho cytoplazma obsahuje nestrukturální základní substanci - cytozol, ve kterém jsou organely a membránová soustava rozptýleny. U vyšších rostlin obsahuje cytozol asi % vody a značné množství organických a anorganických látek, v průměru % bílkovin, 2 3% lipidů, 1 % sacharidů a asi 1 % popelovin. Na rozdíl od většiny živočišných buněk mají rostlinné buňky v cytoplazmě ještě jednu nebo více vakuol, vyplněných kapalinou a ohraničených jednotkovou membránou zvanou tonoplast.

8 Soustava buněčných membrán

9 Stavba biomembrán model podle Davsona a Danielliho

10 Stavba biomembrán model tekuté mozaiky podle Singera a Nicolsona

11 Stavba biomembrán Model molekulární struktury biomembrány (model tekuté mozaiky dle Singera a Nicolsona 1972, upraveno).

12 Soustava buněčných membrán Funkce biomembrán Cytoplazmatická membrána plazmalema Endomembránový systém Vnitřní membrány semiautonomních organel Kompartmentace rostlinné buňky

13 Funkce biomembrán specifická translokace molekul membránou; konverze energie při fotosyntéze a oxidačních fosforylacích; vnímání (recepce) hormonálních a dalších signálů z okolí, které regulují chování buňky.

14 Kompartmentace rostlinné buňky odděluje od sebe různé metabolické cesty a různé metabolity; umožňuje, aby v buňce mohly probíhat různé reakce, které vyžadují konkrétní, často velmi odlišné podmínky; dovoluje uskladňování různých látek v buňce odděleně od enzymů, které by je mohly rozkládat; dovoluje rostlinám zbavovat se i nevhodných zplodin metabolizmu - běžně se ukládají do vakuoly nebo do buněčné stěny, kde mohou být uloženy i v množstvích, která by pro cytoplazmu byla smrtelně jedovatá.

15 Kompartmentace = členění rostlinné buňky biologickými membránami na různé reakční prostory. Pool = suma molekul jednoho typu, které se nacházejí v jednom kopmartmentu.

16 Buněčná stěna

17 Funkce buněčných stěn zajišťují mechanickou stabilitu buněk, pletiv a orgánů a zabraňují prasknutí protoplastů vdůsledku zvětšování turgorového tlaku, který souvisí s příjmem vody vakuolou; vytvářejí strukturu vodivých pletiv sloužících k dálkovému transportu vody a v ní rozpuštěných látek v rostlině; na povrchu stonkových orgánů jsou pokryty kutikulou a vytvářejí bariéru pro únik vody z rostliny; účastní se procesů morfogeneze, včetně regulace a realizace buněčného dělení, polarity růstu aj.; jsou prostorem, do kterého buňka vylučuje přebytečné minerální sole a některé odpadní metabolity; mohou sloužit i jako zásobárna polysacharidů; chrání buňku před napadením houbovými a bakteriálními patogeny; jsou zásobárnou apoplastického Ca.

18 Vakuoly Vakuola v meristematické a dospělé buňce (dle Beneše 1994).

19 Jádro a jeho funkce řídí činnost buňky tím, že určuje, které molekuly proteinů mají být buňkou produkovány a kdy mají být produkovány; uchovává genetickou informaci a přenáší ji na dceřinné buňky v průběhu buněčného dělení; v procesu transkripce syntetizuje mrna, která je pak v cytoplazmě translatována; slouží jako skladovací a signální kompartment umožňující regulované uvolňování nízkomolekulárních i vysokomolekulárních regulačních faktorů do cytoplazmy, nebo naopak jejich přesun z cytoplazmy do jádra.

20 Ribozomy a proteosyntéza Vznikají v jadérku a z něho přecházejí do cytoplazmy. Jsou vázané na membrány (ER, lyzozomy, buněčné membrány aj.) nebo jsou volné (v buněčném jádře, v chloroplastech, v mitochondriích, v peroxizomech aj.). Jejich základní funkcí je syntéza proteinů. Jak jsou tyto proteiny přesně a efektivně navigovány z místa syntézy v základní cytoplazmě na místo určení, je v současné době aktuální otázkou buněčné biologie.

21 Mitochondrie Stavba mitochondrie (dle Taize a Zeigera 1991, upraveno).

22 Plastidy Struktura chloroplastu: prostorová představa z boku odříznutého chloroplastu (dle Hesse 1983, upraveno).

23 Plastidy Proplastidy Chloroplasty (světelné záření) Chromoplasty (dozrávání plodů) Leukoplasty (neobsahují pigmenty) Chromoplasty (odbourání chlorofylů a jejich nahrazení karotenoidy) Chloroplasty (intenzivní světelné záření) Etioplasty (tma)

24 Plastidy

25 Plazmodezmy Struktura plazmodezmy a její vztah k dalším buněčným strukturám (dle Albrechtové 1994, upraveno).