Bunkové steny a plastidy v rastlinách

Všeobecná botanika

• Predmet botanika je biologická veda študujúca rastliny.
• Zahŕňa anatomicko-morfologické disciplíny, disciplíny skúmajúce funkcie a vzťahy rastlín k prostrediu.
• Existujú všeobecná a systematická botanika, základné a aplikované vedné disciplíny.
• Štúdium anatómie a morfológie rastlín zahŕňa anatómiu (vnútornú stavbu rastlinného tela) a morfológiu (vonkajšiu stavbu rastlín), cytológiu (bunka) a histológiu (pletivo).
• Botanika zahŕňa štúdium bunky, ktorá je základnou stavebnou a funkčnou jednotkou živého organizmu a rozlišuje sa na prokaryotické a eukaryotické bunky (rastlinné a živočíšne).

Štruktúra bunky

• Bunkové povrchy (plazmaléma, bunková stena).
• Základná cytoplazma- cytosol.
• Bunkové organely.
• Cytoplazmatické inklúzie.

Kompartmány rastlinnej bunky

• Vnútrobunková kompartmentácia zabezpečená biologickými membránami.
• Obligátne a neobligátne kompartmenty.
• Bunka je tvorená bunkovou stenou a protoplastom.
• Protoplast obsahuje jadro s jadrovým obalom, cytoplazmu, plazmatickú membránu, cytosol, plastidy, mitochondrie, peroxizómy, vakuoly, endoplazmatické retikulum, Golgiho aparát, cytoskelet a ribozómy.

Bunková stena

• Pevná štruktúra rastlinnej bunky s heterogénnym chemickým zložením.
• Funkcie: tvar, delenie, diferenciácia, komunikácia, mechanická pevnosť, transport látok, regulačné procesy.
• Zmeny v stavbe a chemickom zložení závisia od druhu rastliny.
• Niektoré rastliny chýbajú bunkovú stenu v určitých štruktúrach.

Vzník bunkových stien

• Vzniká centrifugálne z fragmoplastu, ktorý sa diferencuje na plazmatickú platničku pektínového charakteru a neskôr strednú pektínovú lamelu.
• Plazmatická platnička je pôvodu v diktyozómoch Golgiho aparátu.

Stavba bunkových stien

• Celulózové vlákna ukotvené v amorfnej matríci.
• Bielkoviny, lipidy, suberín, kutín, pektíny a hemicelulózy, minerálne látky.
• Kryštalické a parakryštalické oblasti.
• Celulózové vlákna - mikrofibrily.

Impregnácia a inkrustácia bunkových stien

• Ukladanie látok na povrch alebo do bunkových stien.
• Ovplyvňuje vlastnosti bunkových stien.
• Impregnácia - ukladanie organických látok (lignín, suberín, kutín, vosky).
• Inkrustácia - ukladanie anorganických látok (kyselina kremičitá, uhličitan vápenatý).

Typy bunkových stien

• Primárna bunková stena- tenká, vzniká po bunkovom delení, typická pre aktívne deliace sa bunky, medzi susednými bunkami je stredná lamela.
• Sekundárna bunková stena- viac celulózy, ukladá sa vnútorne primárnej steny, typická pre trvalé pletivá.

Rast bunkových stien

• Riadi turgorový tlak a rozvoľnenie bunkových stien (intususcepcia- plošný a apozícia- hrúbkový rast).
• Hrubnutie- centripetálne a centrifugálne.

Plazmodezmy

• Cytoplazmatické kanáliky prechádzajúce cez bunkové steny.
• Prepájajú susedné bunky, usmerňujú komunikáciu a medzibunkový transport.
• Zloženie: centrálny stržeň (cylinder), dezmotubulus a hyaloplazma.
• Transport látok plazmodezmami – symplastický transport, cez bunkové steny a medzibunkové priestory – apoplastický transport.

Stenčeniny a zhrubnutia bunkových stien

• Stenčeniny - mikroskopické miesta s pórmi, prepojenie buniek, transport látok, komunikácia (jednoduché a dvorčekovité).
• Zhrubnutia - zvyšujú mechanickú pevnosť, ochranná funkcia (napr. cievy a cievice v dreve).

Bunkové steny peľových zrniek

• Ornamentálna štruktúra.
• Pevná bunková stena zložená z pektínu, celulózy, lipidových látok (sporopolenín) a antigénových látok.
• Vonkajšia exo a vnútorná endo pektínová intina.

Rozdiel medzi bunkovou stenou a plazmatickou membránou

• Bunková stena je neživá štruktúra, ktorá pokrýva plazmatickú membránu a poskytuje bunke pevný tvar.
• Rastliny majú bunkové steny zložené z celulózy, pektínu a lignínu.
• Chýbajú receptory a je metabolicky neaktívna.

Plastidy

• Obligátne organely s dvojitou membránou.
• Semiautonómne organely obsahujú DNA, RNA a ribozómy zodpovedné za autotrofnú výživu.
• Rozdeľujú sa podľa charakteru pigmentu na chloroplasty (zelené), chromoplasty (farebné) a leukoplasty (bezfarebné).

Ontogenéza plastidov

• Postupná séria diferenciácie.
• Proplastidy sú prekurzory plastidov v meristematických bunkách.

Leukoplasty

• Nepigmentované plastidy s jednoduchým membránovým systémom.
• Výskyt v nezelených pletivách.
• F: zásobné.
• Typy leukoplastov: amyloplasty (škrob), proteinoplasty (bielkoviny), elaioplasty (lipidy), etioplasty (prekurzory chloroplastov).

Chromoplasty

• Fotosynteticky inaktívne plastidy.
• Neobsahujú chlorofyly, ale karotenoidy (napr. karotény, xantofyly).
• V zrelých plodoch, kvetoch a starnúcich listoch.
• Funkcia: lákanie hmyzu, rozšírenie semien.
• Niektoré sa môžu premeniť späť na chloroplasty.
• Typy: globálne, membránové, kryštalické, tubulárne.

Chloroplasty

• Fotosynteticky aktívne plastidy.
• Zelené časti rastlín.
• Fotosyntetická, metabolická, zásobná a genetická funkcia.
• Fotosyntetické pigmenty (chlorofyly, karotenoidy).
• 2 typy chloroplastov: mezofylové a chloroplasty parenchymatickej pošvy.

Stavba chloroplastu

• Obligátna organela s dvojitou membránou.
• Stróma (s DNA a ribozómami, plastoglobuly, fytoferytrín a fotosyntetické pigmenty) a membránový systém(Graná a tylakoidy) zodpovedný za fotosyntézu.

Tylakoidy a Graná

• Skupina tylakoidov uložených vedľa seba v stróme.
• Mechúriky vyčnievajúce z grán, obsahujú karotenoidy a viažu chlorofyly.

Mikrotelieska

• Neobligátne bunkové štruktúry rôznych tvarov.
• Katabolické štruktúry.
• Vznikajú z ER.
• Typy: peroxizómy a glyoxizómy.

Peroxizómy a glyoxizómy

• Obsahujú enzýmy glykolátového a glyoxylátového cyklu.

Vakuoly

• Obligátne organely s veľkou variabilitou.
• Uskladňovanie látok, transport, osmotický potenciál, detoxikácia, tráviaca funkcia, udržiavanie pH, obrana, ovplyvnenie pigmentácie.
• Tonoplast je membrána okolo vakuoly.
• Centrálna vakuola.

Ontogenéza vakuol

• Provakuoly (juvenilné štádium) - splývanie – centrálna vakuola (dospelá bunka).

Osmotické javy v bunkách

• Plazmolýza (hypertonické prostredie) a deplazmolýza/plazmoptýza (hypotonické prostredie).

Zloženie vakuol

• Obsahujú tonoplast, vakuolárnu membránu a odlišuje sa od plazmatickej membrány.
• Vnútorný obsah vakuoly – vodný roztok látok rozličného chemického zloženia.

Cytoplazmatické inklúzie

• Pevné/tekuté produkty bunkového metabolizmu, zásobné, alebo odpadové látky, neaktívne v bunkovom metabolizme.
• Výskyt pri premene delivých buniek v trvalých bunkách.
• Napr. Vakuoly, cytoplazma, a rôzne plastidy.

Pevné cytoplazmatické inklúzie: Škrob

• Najčastejšia zásobná látka.
• Polysacharid (amyloza + amylopektin).
• Ukladá sa v hľuzách, cibuliach, koreňoch, a semenách.
• Význam: zdroj energie.
• Typy škrobových zŕn: lastúrovitý, elipsovitý, šošovkovitý, guľovitý, vrstevnatosť, jednoduché a zložené.

Zásobné bielkoviny

• Heterogénna skupina bielkovinových teliesok (napr. globulíny, prolaminy, gluteíny).
• Obsahujú proteíny + další látky (fytín). Sú pri rôznych procesoch, napr. klíčení.

Kryštalické inklúzie

• Rôzne tvary kryštálov v rastlinných bunkách.
• Vznikajú z exkrečných látok vo vakuolách rôzneho zložením.
• Rôzne časti rastlín.
• Najznámejšie: šťaveľan vápenatý, oxid kremičitý, síran vápenatý a uhličitan vápenatý, a šťaveľan horečnatý.
• Typy: styloidy, rafidy, drúzy, a sférity.

Tekuté cytoplazmatické inklúzie

• Kvapalné látky.
• Výskyt v bunkových šťavách.
• Zloženie: Heterogénne - voda a rozpustené/emulgované látky (farbivá, glykozidy, triesloviny, alkaloidy, organické kyseliny, aromatické alkoholy, terpény, polyterpény, minerálne látky, tuky a oleje).

Farbivá

• Katalytická a ochranná funkcia.
• Typy farbív: hydrochrómy (rozpustné vo vode, napr. antokyány, chalkóny, flavóny) a lipochrómy (rozpustné v lipidoch, napr. chlorofyl).
• Príklady farbív: chlorofyly, karotenoidy, lykopén, xantofyl, fukoxantín, antokyány, flavóny.

Ďalšie tekuté inklúzie

• Dôležité: glykozidy (amygdalín, salicín, koniferín, digitoxín a iné), alkaloidy (dusíkaté látky, Rôzne časti rastlín, obsah variuje v rôznych fázach rastu).

Otestujte svoje vedomosti o rôznych typoch bunkových stien a plastidov vo rastlinách. Spojte jednotlivé typy a štruktúry s ich funkciou a charakteristikami. Tento kvíz vám pomôže lepšie porozumieť mechanizmu rastlinných buniek.