Všeobecná botanika PDF

Všeobecná botanika RNDr. Michaela Zigová, PhD.  RNDr. Michaela Zigová, PhD. Katedra biológie Miestnosť: 216b [email protected] Botanika : Anatómia a morfológia rastlín / Milan Bobák. - 1. vyd. - Bratislava : SPN, 1992. - 395 s. - ISBN 80-08-00687-0 Botanika/Jan Novák, Milan...

Všeobecná botanika RNDr. Michaela Zigová, PhD.  RNDr. Michaela Zigová, PhD. Katedra biológie Miestnosť: 216b [email protected] Botanika : Anatómia a morfológia rastlín / Milan Bobák. - 1. vyd. - Bratislava : SPN, 1992. - 395 s. - ISBN 80-08-00687-0 Botanika/Jan Novák, Milan Skalický- 4. vyd.- Praha Powerprint: 2017. ISBN 978-80-7568-036-5 Botanika/ Tibor Baranec- 1. vyd. Nitra: SPU, 2016. ISBN 978-80-552-1541-9 Prednášky  Botanika Gr. botané= rastlina Biologická vedná disciplína; veda o rastlinách Zahŕňa: Anatomicko-morfologické vedné disciplíny Disciplíny skúmajúce funkcie, životné deje rastlín a vzťahy rastlín k vonkajšiemu prostrediu Vedy o vývoji rastlín Všeobecná a systematická botanika Základné a aplikované vedné disciplíny  Všeobecná botanika Štúdium anatómie a morfológie rastlín Anatómia- vnútorná stavba rastlinného tela Zahŕňa cytológiu (bunka) a histológiu (pletivo) Morfológia- vonkajšia stavba rastlín Cytológia Bunka- základná stavebná a funkčná jednotka živého organizmu Typy buniek: Podľa organizácie: prokaryotická a eukaryotická bunka Podľa pôvodu: rastlinná a živočíšna bunka Štruktúra bunky Bunkové povrchy (plazmaléma, bunková stena) Základná cytoplazma- cytosol Bunkové organely Cytoplazmatické inklúzie https://micro.magnet.fsu.edu/cells/plantcell.html Kompartmenty rastlinnej bunky Vnútrobunková kompartmentácia zabezpečená biologickými membránami Obligátne a neobligátne kompartmenty Bunka= Bunková stena+ protoplast Protoplast: Jadro s jadrovým obalom + cytoplazma Cytoplazma: plazmatická membrána, cytosol, plastidy, mitochondrie, peroxizómy, vakuoly, endoplazmatické retikulum, golgiho aparát, cytoskelet a ribozómy  A: Bunková stena Pevná štruktúra rastlinnej bb heterogénneho chemického zloženia Funkcie: Tvar bb, Delenie bb, Diferenciácia bb Komunikácia a interakcie bb, Mechanická pevnosť, Transport látok, Regulačné procesy,... zmeny v stavbe a chemickom zložení v závislosti od funkcie bb stena chýba bb niektorých rias a pohlavným bb cievnatých rastlín Vznik bb steny centrifugálne z fragmoplastu, ktorý sa diferencuje na plazmatickú platničku pektínového charakteru a neskôr na strednú pektínovú lamelu Fragmoplast - pôvod v deliacom vretienku Plazmatická platnička – pôvod v diktyozómoch Golgiho aparátu Výsledok: vznik primárnej bunkovej steny Stavba a štruktúra bb steny Celulózové vlákna ukotvené v amorfnej matrix bielkoviny, lipidy, suberín, kutín, pektíny, hemicelulózy, minerálne látky,... Štruktúra: Kryštalické a parakryštalické oblasti  Celulózové vlákna- mikrofibrily- (makro)fibrily Impregnácia a inkrustácia bb steny Ukladanie látok na povrch alebo do bb steny Ovplyvňujú vlastnosti bb steny Impregnácia- ukladanie organických látok Lignín- lignifikácia (zdrevnatenie) bb steny Suberín- suberinizácia (skorkovatenie) bb steny buniek sekundárnych krycích pletív Kutín- kutinizácia; môže vytvárať kutikulu Vosky - cerifikácia Inkrustácia- ukladanie anorganických látok Kyselina kremičitá (čeľ. prasličkovité, lipnicovité) Uhličitan vápenatý (niektoré riasy)  Typy bb steny Primárna bb stena Novovzniknutá bb stena po bb delení Tenká Typická pre aktívne deliace sa bb Medzi primárnymi bb stenami susedných bb sa nachádza stredná lamela Sekundárna bb stena U špecializovaných bb trvalých pletív Obsahuje viac celulózy Ukladá sa na vnútornej strane primárnej bb steny Rast bunkovej steny Riadi turgorový tlak a rozvoľnenie bb steny intususcepcia- plošný rast (primárne bunkové steny) apozícia- hrúbkový rast Hrubnutie- centripetálne a centrifugálne Plazmodezmy Cytoplazmatické kanáliky prechádzajúce cez bb steny Funkcie: prepájajú susedné bunky, komunikácia, medzibunkový transport Zloženie: Centrálny stržeň (cylinder) Dezmotubulus Hyaloplazma Transport látok plazmodezmami sa označuje ako symplastický a transport bunkovými stenami a medzibunkovými priestormi ako apoplastický  Stenčeniny a zhrubnutia bunkových stien Stenčeniny- mikroskopické miesta bb steny so submikroskopickými pórmi, bb stena je redukovaná na primárnu F: komunikáciu buniek a transport látok Pórmi stenčenín prechádzajú plazmodezmy 1. Jednoduché 2. Dvorčekovité s otvorom = porus a uzatváracou blanou= torus Zhrubnutia – na vnútornej strane bb steny F: zvyšujú mechanickú pevnosť, ochranná funkcia V stenách ciev a cievic drevnej časti cievneho zväzku Bunkové steny peľových zrniek Ornamentálna štruktúra, pevná bb stena Zloženie: pektín, celulóza, lipidové látky- sporopolenín, látky podobné antigénom Časti: vonkajšia 2 vrstvová exina, ktorá je kutinizovaná a vnútorná tenká pektínová intina Rozdiel medzi bunkovou stenou a plazmatickou membránou prítomná hlavne v rastlinnej bunke a u baktérí, húb a rias bunková stena je neživá vonkajšia vrstva bunky, ktorá pokrýva plazmatickú membránu a poskytuje bunke pevný tvar zloženie u rastlín je typické- najmä celulóza, pektíny a lignín. je mierne elastická, kontroluje turgor bunky a je metabolicky neaktívna Chýbajú v nej receptory Rozdielne funkcie (poskytuje pevnosť a tuhosť bunky, chráni ju proti pred pôsobením mechanických síl a vonkajšieho prostredia, udržiava vodnú bilanciu homeostázu)  B:Plastidy Obligátne organely s dvojitou membránou Semiautonómne organely- DNA, RNA, ribozómy F: autotrofná výživa organizmu, metabolizmus Podľa charakteru pigmentu: chloroplasty chromoplasty leukoplasty https://www.google.com/url?sa=i&source=images&cd=&ved=2ahUKEwj- rae7mebkAhVCEVAKHVP0AgsQjRx6BAgBEAQ&url=https%3A%2F%2Fsooluciona.c om%2Fdiferencias-entre-clorofila-y- carotenoides%2F&psig=AOvVaw1ng3phY9NRo4_jnoRHtm5g&ust=156930242498 9834  Ontogenéza plastidov Postupná séria diferenciačných procesov A. Vznik z prekurzorov- proplastidy v meristematických bunkách (koreň, stonka, list, embryá, klíčne listy) z proplastidov vznikajú chloroplasty a nakoniec senescentne chromoplasty B. delením už existujúcich plastidov (proplastidy, etioplasty, chloroplasty) Leukoplasty Nepigmentované plastidy , slabý membránový systém Výskyt: nezelené pletivá (podzemné orgány, pokožkové bunky, klíčne listy, endosperm) F: zásobná Za vhodných podmienok sa transformujú na chloroplasty Typy leukoplastov: Amyloplasty- najčastejšie, syntéza a ukladanie škrobu (kolumela koreňovej čiapočky- rast koreňa správnym smerom= geotropicky pozitívne) Proteinoplasty- obsahujú bielkoviny (ľaliovité) Elaioplasty- obsahujú lipidy (nahosemenné jednoklíčnoliste rastliny) Etioplasty- plastidy u etiolovaných rastlín (rastúce v tme), obsahujú protochlorofyl Proplastidy Chromoplasty Fotosynteticky inaktívne Neobsahujú chlorofyly, ale karotenoidy Redukovaný membránový systém Výskyt: Zrelé plody, kvety, stárnuce listy, korene F: lákanie hmyzu k opeľovaniu, rozširovaniu semien a plodov V nadzemných častiach rastlín vznikajú z chloroplastov, v koreňoch z leukoplastov, alebo sa syntetizujú z proplastidov schopnosť spätnej transformácie na chloroplasty Typy: Globulárne- karotenoidy sa viažu na lipidy plastoglobúl (kvety tulipánu, plody tekvice obyčajnej) Membránové- v stróme obsahujú fragmenty membrán (kvety narcisu žltého) Kryštalické- obsahujú kryštály lykopénu a β karoténu (koreň mrkvy obyčajnej) Tubulárne – v stróme majú rúrkovité štruktúry tvorené z proteínov na ktoré sa viažu karotenoidy (kvety uhorky siatej, červené plody papriky ročnej)  Chloroplasty Fotosynteticky aktívne Výskyt: zelené časti rastlín (asimilačné pletivo) F: fotosyntetická, metabolická, zásobná, genetická Fotosyntetické pigmenty: Chlorofyly a karotenoidy Centrá premeny slnečnej E na chemickú E 2 typy: mezofylové chloroplasty (mezofylové bunky listov) Chloroplasty parenchymatickej pošvy cievneho zväzku C4 rastlín (bunky parenchymatickej pošvy 3 typy chloroplastov Stavba chloroplastu Obligátna organela s dvojitou membránou Stróma+ membránový systém Stróma: pastidová DNA a ribozómy, plastoglobuly (tmavé telieska, ukladajú lipidy), fytoferytrín (železo-bielkovinový komplex), fotosyntetické pigmenty Význam: fixácia CO2 pri fotosyntéze Membránový systém : graná a tylakoidy Význam: fotosyntéza  https://plantcellbiology.masters.grkraj.org/html/Pla nt_Cellular_Structures10-Plastids.htm Graná Skupina tylakoidov uložených tesne vedľa seba v stróme Tylakoidy Mechúriky vyčnievajúce z grán V ich povrchových membránach sú karotenoidy (ochrana chlorofylov) viažu chlorolyly http://natural-sciencebio.blogspot.com/2015/06/plastids-part-of-cytoplasm.html C: Mikrotelieska Neobligátne bunkové štruktúry rôzneho tvaru Katabolické štruktúry Vznikajú z ER Zloženie: Matrix+ jednotková membrána Matrix je bielkovinová granulárna hmota s obsahom cytoplazmaticých inklúzií Typy: Peroxizómy Glyoxyzómy V zelených častiach rastlín sa po spotrebovaní lipidov glyoxyzómy menia na peroxizómy  Peroxizómy Glyoxyzómy Obsahujú enzýmy glykolátového Obsahujú enzýmy glyoxylátového cyklu cyklu Výskyt: v bb. zelených listov Výskyt : bb. semien bohatých na F: fotorespirácia lipidy F: pri klíčení semien rozkladajú lipidy na sacharidy Zabezpečujú β oxidáciu mastných kyselín D: Vakuoly Obligátne organely veľká variabilita F: Zhromažďovanie a uskladňovanie látok, Udržovanie turgoru buniek, Transport látok Osmotický potenciál bb Detoxikácia Tráviaca f. Udržiavanie pH bb Obranné f. Ovplyvnenie pigmentácie Ontogenéza vakuol deriváty GA a ER Provakuoly (juvenilné štádium)- splývanie- centrálna vakuola (dospelá bunka) Osmotické javy bunky Zloženie vakuol Tonoplast Obal vakuoly, vakuolárna membrána Jednotková membrána Odlišné vlastnosti od plazmatickej membrány Bunková šťava Vnútorný obsah vakuoly vodný roztok látok rozličného chemického zloženia Chemické zloženie je odlišné od cytoplazmy Látky bunkovej šťavy  E: Cytoplazmatické inklúzie Pevné / tekuté produkty bunkového metabolizmu F: zásobné/ odpadové látky Nepodieľajú sa aktívne na bb metabolizme Vznik: pri premene delivých buniek na trváce Výskyt: V bunkách resp. medzibunkových priestoroch Vakuoly Cytoplazma Plastidy  Pevné cytoplazmatické inklúzie: 1. Škrob (C6H10O5)n najčastejšia zásobná látka polysacharid (amylóza+ amylopektín) V hľuzách, cibuliach, koreňoch a semenách Vznik: V chloroplastoch pri fotosyntéze, a ukladá sa v amyloplastoch vo forme škrobových zŕn Význam: Zdroj energie Typy škrobových zŕn tvar- lastúrovitý, elipsovitý, šošovkovitý, guľovitý vrstevnatosť Zložitosť Jednoduché Zložené Formy: Asimilačný – asimilačné pletivo Zásobný - amyloplasty Presypavý (statolitový) - koreň. čiapočka, bunky prieduchov, škrobové pošvy  2. Zásobné bielkoviny Heterogénna skupina Najzložitejšie štruktúry - bielkovinové telieska Štruktúra: membrána+ amorfná matrix Zloženie: proteíny+ ďalšie látky (fytín, draselné a horečnaté soli kyseliny inosínfosforečnej a niekedy aj kryštály šťaveľanu vápenatého) Význam pri klíčení Výskyt: plody a semená rastlín (semená; aleurónová vrstva v čeľ. Poaceae= aleurónové zrná)  Globulíny- ľahko kryštalizujú, napr. edestín, arachín, glycín, faseolín Prolamíny a gluteíny- u obilnín- glutén, hordeín, zeín Proteínové látky nachádzame vo vakuolách, voľne v cytoplazme, v jadre, plastidoch, zásobných pletivách, klíčnych listoch a hľuzách  3. Kryštalické inklúzie Kryštály rôznych tvarov Vznik z exkrečných látok vo vakuolách buniek Rôzne chemické zloženie Výskyt: Rôzne časti 1 KL a 2KL rastlín Najrozšírenejší: šťaveľan vápenatý Ďalšie oxid kremičitý, síran vápenatý, uhličitan vápenatý, šťaveľan horečnatý Tvar kryštálov Styloidy (listy rastlín druhov Begonia, Vicia sativa)- hranolovité Rafidy (listy viniča, stonka Tradescantie)- zväzky ihlicovitých kryštálov Drúzy (koreň Ipomoea batatas)- zrastlice viacerých kryštálov Sférity (sférokryštály)- guľovité z ihlicovitých kryštálov Kryštálový piesok (stonka Sambucus nigra)- drobné ihlicovité kryštály Cystolyty –vnikajú do bb stien (listy fikus) Typy kryštálov v rastlinách Tekuté cytoplazmatické inklúzie Kvapalné skupenstvo Výskyt: súčasť bb šťavy, v cytoplazme a bunkových organelách Zloženie: Heterogénne Voda+ rozpustené/emulgované látky Najdôležitejšie: farbivá, glykozidy, triesloviny, alkaloidy, organické kyseliny, aromatické alkoholy, terpény, polyterpény (kaučuk), minerálne látky, tuky a oleje Farbivá Funkcia: Katalytická Premena svetelnej energie na chemickú Ochranná Typy farbív: Hydrochrómy Pigmenty bb šťavy Rozpustné vo vode a v polárnych rozpúšťadlách Lákanie hmyzu, účasť na oxidačno-redukčných reakciách Chalkóny, flavóny, antokyany Lipochrómy Pigmenty plastidov Rozpustné v lipidoch Účasť na fotosyntéze (chlorofyly) Príklady farbív chlorofyly (chlorofyl a, b), karotenoidy (α,β, γ karotén), lykopén, xantofyl, fukoxantín, antokyany, flavóny Ďalšie tekuté inklúzie Glykozidy: amygdalín, salicín, koniferín, digitoxín, glukovanilín, sinigrín a sinalbín Alkaloidy Dusíkaté látky zásaditej povahy Výskyt: Rôzne časti rastlín Množstvo sa mení počas ontogenézy Praktický význam pre človeka Aromatické alkoholy Tuky a oleje,... Ďakujem za pozornosť!