Botanika (od greckiego słowa botane – roślina) – nauka o roślinach.
1. PODZIAŁ ORGANIZMÓW NA KRÓLESTWA I PODKRÓLESTWA
EUKARYOTA:
- ZOOBIONTA (zwierzęta)
- PROTOCTISTA
- MYCOBIONTA (grzyby)
- PHYTOBIONTA (rośliny)
PROKARYOTA:
- ARCHAEBACTERIA (archabakterie)
- EUBACTERIA ( bakterie właściwe)
2. ANATOMIA ROŚLIN
a) CYTOLOGIA – nauka o komórce
b) HISTOLOGIA
c) ORGANOGRAFIA
Daty:
1665 – odkrycie komórki
1820 – obserwacje cytoplazmy
1831 – odkrycie jądra komórkowego.
1838 – stworzenie teorii komórkowej: „.. budowa komórkowa, jest wspólną cechą wszystkich roślin i zwierząt, a doskonaleniem organizacji komórkowej jest podstawą każdego rozwoju”.
Połowa XX w. skonstruowanie mikroskopu elektronowego.
Wielkość komórek roślinnych oraz ich składników przedstawiamy w mikrometrach.
Kształty komórek roślinnych:
U jednokomórkowych kuliste lub walcowate, u roślin wyższych najczęściej wielościenny – izodiametryczne, prozenchymatyczne
(wydłużone), tafelkowate.
Budowa komórki roślinnej – plazmatyczne i nieplazmatyczne składniki komórki:
*plazmatyczne: ściana komórkowa, mitochondriom, lizosom, plazmalena, ER szorstkie, ER gładkie,, przestwór międzykomórkowy, amyloplast, plazmodesmy, jądro kom., jąderko, błona jądrowa, pory w błonie jądrowej, tonoplast, diktriosom, wakuola, chloroplast.
*nieplazmatyczne: ściana komórkowa z, zawartość wakuoli - sok komórkowy.
Podstawowe pojęcia składników. kom. Roślinnej:
PROTOPLAST- cała zawartość komórki z pominięciem ściany kom.
PROTOPLAZMA – wszystkie skł. Protoplastu z pominięciem soku kom. I wszystkich zaw. w nim i poza nim substancji ergestycznych.
CYTOPLAZMA – matriks ograniczone dwiema błonami: plazmatyczną i tonoplastem wraz z zawartymi w niej wszystkimi strukturami jedno błoniastymi, mikrotubulami i mikrofilamentami.
Skład chemiczny protoplazmy
-woda 75-80%
-białko10-20%
-lipidy 2%
-sacharydy 1%
- sole mineralne 1%
-kwasy nukleinowe 1% (DNA i RNA)
Cytoplazma podstawowa (cytozol) stanowi do 40% całego protoplastu.
Składa się z II faz:
- fazy wodnej – woda i subst. drobno cząsteczkowe w niej rozp.
- fazy białkowej – stanowią ją białka.
Wł. Fizyczne cytoplazmy:
*[płynne]:
- napięcie powierzchniowe,
- lepkość,
- ruch cytoplazmy
*[stałe]:
- elastyczność,
- kurczliwość,
- plastyczność,
- imbibicja (zdolność pęcznienia)
RUCH CYTOPLAZMY:
-lokalny (pulsacyjny)
- cyrkulacyjny,
- rotacyjny.
Błony plazmatyczne:
Skład chemiczny:
Woda 20% ogólnej masy
Lipidy 40%
Białka 60%
Struktura błon – model płynnej mozaiki.
Właściwości błony:
- trwała struktura, bardzo dynamiczna,
- półprzepuszczalna,
- płynna,
- występowanie mikroobszarów o odmiennej budowie i właściwościach,
- tworzy system błon wewnątrz komórkowych i połączenie międzykomórkowe.
BŁONY I CYTOZOL:
Funkcje błony biologicznej:
- barierowa,
- ochronna,
- kontrola przepuszczalności,
- nośnik receptorów i enzymów,
- kontakt międzykomórkowy,
- udział w wydzielaniu pozakomórkowym i tworzeniu ściany komórkowej.
JĄDRO KOMÓRKOWE:
Średnia 6-7 mikrometrów
Kształt kulisty lub elipsoidalny,
Składniki: otoczka jądrowa, kariolimfa,, chromatyczne jąderko.
Właściwości i funkcje:
- centrum sterujące aktywnością metaboliczną komórki,
- nośnik informacji genetycznej.
- stała liczba chromosomów dla określonego gatunku
Komórki diploidalne 2n
-genom 1n – komórka haploidalna,
- poliploidy i poliploidyzacja
Poliploidy (3n – triploidy,
4n – tetraploidy)
PLASTYDY:
- proplastydy,
- plastydy ameboidalne,
- tioplasty.
CHLOROPLASTY – ciałka zieleni, proces fotosyntezy.
AMYLOPLASTY, plastydy bezbarwne, odp. są za symulację i akumulację skrobi zapasowej.
PROTEINOPLASTY – zawierają dwie ilości bezpostaciowych lub krystalicznych inkluzji białkowych.
LEUKOPLASTY – plastydy bezbarwne.
CHROMOPLASTY – zawierają barwniki karotenoidowe, żółte, czerwone, pomarańczowe, zwierają beta – karoten.
GERONTOPLASTY – produkty starzenia się chloroplastów (brak aktywności biosyntetycznej)
- forma przedśmiertna plastydu.
MITOCHONDRIUM:
-otacza podwójną błonę,
- organella pół autonomiczna,
- kształt elipsoidalny,
- do kilku mikrometrów.
Chondriom – zespół wszystkich mitohonrdiów w komórce.
Funkcje:
- oddychanie komórkowe,
- wytwarzanie wielu metabolizmów,
- synteza i rozkład aminokwasów.
APARAT GOLGIEGO – BUDOWA I FUNKCJE
Aparat Golgiego – komplet stosów Golgiego (diktiosomów) w komórce utworzonych z otoczonych pojedynczą błoną cystern o średnicy 0,5-2,0 mikrometrów oraz matriks Golgiego.
FUNKCJE:
Ø Udział w budowie ściany komórkowej –synteza polisacharydów: pektyny i hemicelulozy
Ø Sortowanie i przetwarzanie substratów białkowych i tłuszczowych powstających w cysternach RE
Ø Udział w procesach osmoregulacji soku komórkowego – dostarczanie substancji osmotycznie czynnych
Ø Odtruwanie komórki – wiązanie substancji szkodliwych i odtransportowywanie np. do ściany komórkowej.
RETIKULUM ENDOPLAZMATYCZNE
Ø Sieć spłaszczonych pęcherzyków (cystern) i mocno rozgałęzionych rurek (tubul) zbudowana z błon białkowo-lipidowych pogrążonych w cytoplazmie
Ø RE szorstkie (z rybosomami) i gładkie.
Ø Transport białek i błon w obrębie komórki i między komórkami,
Ø Udział w tworzeniu większości błon w komórce (tzw. przepływ błon)
Ø Udział w biosyntezie lipidów, białek, terpenów, żywic i kutyny,
Ø Podział komórki na odrębne kompartymenty w których zachodzić mogą różne procesy metaboliczne,
Ø Komunikacja między komórkami poprzez plazmodesmy,
Ø Zawiera enzymy i białka strukturalne biorące udział w biogenezie ciał olejowych i magazynowanie lipidów.
RYBOSOMY – BUDOWA I FUNKCJE
Ø Najmniejsze struktury komórkowe (10-25nm)
Ø Odpowiedzialne za biosyntezę białka,
Ø Zbudowane z dwóch podjednostek, których połączenia uwarunkowane jest aktywnością rybosomów i określoną koncentracją jonów Mg (+2)
Ø Nie są otoczone błoną białkowo-lipidową,
Ø Występują jako rybosomy cytoplazmatyczne w stanie wolnym, na błonach RE lub połączone nicią mRNA (polisomy) oraz jako rybosomy organellowe (mitochondrialne i plastydowe)
Ø Zawierają rybosomalny RNA (rRNA- syntetyzowany w jąderku) oraz białka (syntetyzowane w rybosomach cytoplazmatycznych)
CYTOSZKIELET – BUDOWA I FUNKCJE
Szkielet cytoplazmatyczny – trójwymiarowa sieć systemu włókien białkowych (filamentów) łączących składniki cytoplazmy między sobą oraz plazmalemmą.
Trzy klasy włókien cytoszkieletu:
Ø Mikrotubule Mt (sr. 25nm) o kształcie rurek składających się z podjednostek białkowych tzw. dimerów (tubulina) (polarność i dynamiczna niestabilność oraz zdolność do polimeryzacji i depolimeryzacji)
Ø Mikrofilamenty – Mf (śr. 5-7 nm) stanowiące system krzyżujących się włókien aktynowych,
Ø Filamenty pośrednie – (śr. 10 nm) tzw. białko P w rurkach sitowych floemu.
Ø Funkcja szkieletowa w interfazie komórki,
Ø Organizacja ruchu cytoplazmy i przemieszczania się organelli,
Ø Tworzenie wrzeciona kariokinetycznego i cytokinetycznego (fragmoplastu) podczas podziałów komórkowych.
LIZOSOMY – struktury jednobłoniaste, zawierają enzymy hydrolityczne; Funkcje- wewnątrzkomórkowy rozkład składników protoplastu; hydroliza materiałów zapasowych np. podczas kiełkowania nasion; autoliza protoplastu w komórkach obumierających lub starzejących się.
SFEROSOMY – ciała olejowe, ciała tłuszczowe, olejosomy –otoczone pojedynczą błoną pęcherzyki gromadzące lipidy zapasowe; występują najczęściej w komórkach tkanek spichrzowych w nasionach, także w ziarnach pyłku, a u roślin niższych w zarodkach,
MIKROCIAŁA – organelle o śr. 0,5-1,5 mikrometra, oyoczone pojedynczą błoną zawierające różne enzymy i pełniące różne funkcje:
- PEROKSYSOMY – zawierają katalazę, oksydazę glikolanową, inne enzymy cyklu glioksalowego; funkcja - poprzez zdolność do przekształceń glikolanu powstającego w procesie fotorespiracji zmniejszają straty wynikające z fotooddychania; wpływają na rozładowanie nadmiaru czynnika redukcyjnego (NADPH2) w chloroplastach.
- GLIKSYSYSOMY – zawierają tłuszcze jako materiał zapasowy, występują w komórkach nasion (w bielmie i liścieniach); funkcja: przemiany zapasowych tłuszczów w cukry podczas kiełkowania nasion.
WAKUOLA – SKŁAD CHEMICZNY I FUNKCJE
Ø Przestrzeń wydzielona w cytoplazmie, wypełniona sokiem komórkowym i ograniczona pojedynczą błoną tonoplastem
Ø Proces tworzenia wakuoli – rozpoczyna się gdy komórki przechodzą z fazy embrionalnej w fazę elongacji (hydratacja pewnych obszarów cytoplazmy i ograniczanie ich błoną z pęcherzyków Golgiego i RE)
Ø W dojrzałych komórkach występuje często jedna duża centralna wakuola (50-90% objętości komórki)
Ø Są najbardziej labilnymi składniku protoplastu roślinnego pod względem kształtu wielkości i składu soku komórkowego.
SKŁAD SOKU KOMÓRKOWEGO
1. Woda,
2. Związki nieorganiczne (jony K, Na, Ca, Fe, Mg, CL, SO4; No3, po4; sole; azotany, siarczany, fosforany, chlorki, gazy atmosferyczne azot, tlen i dwutlenek węgla)
3. Związki ograniczne
CUKROWCE (proste – glikoza, fruktoza; dwucukry – sacharoza – maltoza – kiełkujące zaarniaki zbóż; wielocukry – inulina = polifruktan, subst. pektynowe – np.śluzy – sukulenty)
KWASY ORGANICZNE
- kw. Szczawiowy, cytrynowy, winowy i jabłkowy – po neutralizacji jonami Ca lub Mg krystalizują w rozmaitych formach np.: szczawiany wapnia: proste kryształy = pryzmaty, druzy – zrosty drobnych piramidalnych kryształów, rafidy – wiązki igiełek.
GLIKOZYDY (cukier + aglikon):
- glikozydy kumarynowe
- glikozydy olejku gorczycznego
- glikozydy trujące dla zwierząt – ranunkulina; saponiny
BARWNIKI (rozpuszczalne w H2O)
- antocyjany (cyjanidyna, delfinidyna, pelargonia) – pH kwaśne – kolor czerwony; pH zasadowe – kolor niebieski (zabarwienie płatków i owoców: czynnik ochronny przy obniżonej temperaturze)
- flawonoidy – barwniki żółte (barwa kwiatów)
ALKALOIDY (zasadowe związki organiczne)
- solanidyna, tomatydyna, nikotyna, atropina, morfina, kodeina, tebaina, kolchicyna)
(Funkcja: trujące dla zwierząt)
GARBNIKI
Pełnią funkcję ochronne przed inwazją patogenów (np. taniny; flobafeny w komórkach drewna, korowinie drzew i łupinach nasiennych); czynnik hamujący kiełkowanie nasion i wzrost roślin.
WOLNE AMINOKWASY I BIAŁKO PROSTE
SUBSTANCJE NIEROZPUSZCZALNE W H2O
Nierozpuszczalne w wodzie cukrowce, tłuszcze, żywice, kauczuk (jako zawiesina lub emulsja).
FUNKCJE WAKUOLI:
1. MAGAZYNUJĄCA – PRZEDZIAŁ SPICHRZOWY KOMÓRKI
Ø Gromadzenie produktów ubocznych wtórnego metabolizmu ważnych dla przeżywania i dobrej kondycji rośliny (wydzieliny) oraz zbędnych i szkodliwych (wydaliny)
Ø Magazynowanie substancji zapasowych (białko aleuronowe; cukry; tłuszcze)
2. HYDROLITYCZNA –PRZEDZIAŁ LIKTYCZNY KOMÓRKI
Ø Zawiera liczne enzymy hydrolityczne i utleniające (esterazy, hydrolazy, nukleazy, peroksydazy).
3. UTRZYMYWANIE ODPOWIEDNIEJ WARTOŚCI TURGORU
Ø Zawie...
lulka87