TRAWIENIE - WSTĘP

Trawienie polega na enzymatycznej hydrolizie, czyli rozkładzie wchodzących w skład pokarmu związków złożonych, takich jak węglowodany, tłuszcze, białka, na substancje drobnocząsteczkowe.

ENZYMY TRAWIENNE

Należą one do grupy hydrolaz  i katalizują rozkład związków bardziej złożonych do prostszych z przyłączeniem cząsteczki wody. 

Możemy wyodrębnić kilka grup tych enzymów:

*enzymy proteolityczne - to te, które katalizują rozszczepienie wiązań peptydowych. Ze względu na to gdzie je "atakują" wyróżnia się endopeptydazy i egzopeptydazy. Pierwsze tną  w środku białka i wyższe polipeptydy w określonych miejscach w  środku łańcucha, należą do nich m.in:

- pepsyna - wydzielana w postaci pepsynogenu (czyli proenzymu), który staje się aktywny w kwaśnym środowisku żołądka. Rozkłada białka, jej optimum działania to pH = 2.

- trypsyna - wydzielana w dwunastnicy w postaci nieczynnego trypsynogenu; rozkłada białkowe składniki na aminokwasy, jest składnikiem soku trzustkowego. Optimum jej działania to pH = 8

- chymotrypsyna - podobnie jak trypsyna rozkłada białka

Egzopeptydazy natomiast działają na końcu łańcucha peptydowego, uwalniając przy tym końcowe aminokwasy.

Wszystkie enzymy proteolityczne aktywują się dopiero w świetle przewodu pokarmowego. Ma to na celu zabezpieczenie komórek gruczołowych przed strawieniem ich białek.

*enzymy amolityczne - katalizują rozkład wiązań O-glikozydowych w cukrowcach. Zaliczamy do nich:
- amylazę - rozkłada skrobię i glikogen do maltozy
- maltazę - rozszczepia maltozę na dwie cząsteczki glukozy
- sacharazę - rozkłada sacharozę na glukozę i fruktozę
- laktazę - rozszczepia laktozę na glukozę i galaktozę

*enzymy lipolityczne; lipazy - katalizują rozkład wiązań estrowych w tłuszczach.
*nukleazy - podobnie jak w przypadku enzymów proteolitycznych wyróżnia się endonukleazy i egzonukleazy np. enzymy trawiące RNA nazywamy rybonukleazami, a DNA deoksyrybonukleazami. Końcowymi produktami trawienia kwasów nukleinowych są składniki nukleotydów.

BUDOWA UKŁADU POKARMOWEGO




ETAPY TRAWIENIA

ETAP I - Do jamy ustnej wydzielana jest ślina o pH ok. 7, w której znajdziemy amylazę ślinową. Amylaza to enzym mający za zadanie rozkładanie na elementy prostsze przede wszystkim skrobi, ale odpowiedzialna jest również za inne wielocukry oraz węglowodany. W jamie ustnej rozdrobnione pożywienie zostaje ukształtowane w kęs, a następnie następnie przez ruchy perystaltyczne mięśni okrężnych i podłużnych w przełyku trafia do żołądka. 

ETAP II - W żołądku pokarm miesza się z tzw. sokiem żołądkowym. Zawiera on HCl, enzymy trawienne, sole mineralne, śluz i wodę. W silnie kwaśnym środowisku enzymy amolityczne nie wykazują aktywności katalitycznej oraz nie są wydzielane przez gruczoły żołądka, ale za to działa tam jeszcze amylaza, która dość długo trawi skrobię aż do wymieszania z sokiem żołądkowym. W jego skład wchodzą:

- pepsynogen - w silnie kwaśnym środowisku jest aktywowany przez pepsynę, ta z kolei rozbija cząsteczki białka na mniejsze peptydy. 
- podpuszczka - powoduje ścinanie rozpuszczonego białka mleka w nierozpuszczalną parakazeinę i zaczyna jej trawienie, wydzielana jest u młodych ssaków
- ew. lipaza żołądkowa - niektórzy negują jej istnienie, dlatego że odnosi bardzo mały skutek przy działaniu w tak silnie kwaśnym środowisku (w Operonie np. nic o niej nie piszą)

ETAP III 

Dalej pokarm z jelita cienkiego partiami pokarm przekazywany jest do dwunastnicy. Hormony znajdujące się w jelicie powodują wydzielania żółci, soku trzustkowego oraz soku jelitowego. Sok trzustkowy to płynna wydzielina, w skład której wchodzi głównie woda, elektrolity, wodorowęglany oraz trypsynogen, amylazę trzustkową, lipazę trzustkową, nukleazy. Sok jelitowy to wydzielany przez gruczoły jelita cienkiego płyn zawierający enzymy wytworzone ze złuszczonej błony śluzowej. To właśnie w jelicie cienkim, a w szczególności w dwunastnicy odbywa się największa część trawienia. Uprzednio zakwaszona w żołądku treść pokarmowa zostaje zneutralizowana przez zasadowy sok trzustkowy. Umożliwia to działanie dalszym enzymom trawiennym. Do dwunastnicy docierają również sole żółciowe, które mają za zadanie zemulgowanie tłuszczów, aby ułatwić lipazie jej działanie.

UKŁAD MIĘŚNIOWO-SZKIELETOWY CZŁOWIEKA

 PODSTAWOWE FUNKCJE KOŚCI:

- tworzą rusztowanie ciała

- biorą udział w ruchach oddechowych

- stanowią narząd krwiotwórczy, jakim jest szpik kostny

- regulują stężenie wapnia i fosforu we krwi

NAJWAŻNIEJSZE INFORMACJE Z UKŁADU SZKIELETOWEGO:

- wyróżniamy dwa typy szpiku kostnego: czerwony, który pełni funkcje krwiotwórczą - wytwarzając granulocyty, erytrocyty oraz płytki krwi. Znajduje się między innymi w kręgach, mostku, obojczykach, kościach miednicy, kościach czaszki. Szpik kostny żółty - powstający wraz z wiekiem, gdy w szpiku kostnym czerwonym odkładają się komórki tłuszczowe.

- okostna to warstwa tkanki zbitej otaczająca kość, od zewnątrz zaopatrzona jest w naczynia krwionośne odżywiające kość oraz nerwy. Po jej wewnętrznej stronie znajdują się komórki kostne odgrywające główną rolę w rozwoju i regeneracji kości.

- komórki kościotwórcze noszą miano osteoblastów, to one biorą udział w rozwoju kości i ich regeneracji np. po złamaniu.

- w składzie chemicznym kości znajdują się sole mineralne takie jak węglany i fosforany wapnia, czy fosforany magnezu, które nadają im twardość i wytrzymałość. Oprócz tego znajdziemy tam związki organiczne nadające kościom sprężystość oraz wodę.

- wyróżniamy kości:

* długie: obojczyki, żebra, kości kończyn

* krótkie: kości nadgarstka, stępu

* płaskie: kości sklepienia czaszki, biodrowa, łopatka, mostek

* różnokształtne: kręgi, kości trzewioczaszki

- wyróżniamy połączenia kości ścisłe, czyli więzozrosty, chrząstkozrosty i kościozrosty, ruchomość tego typu połączeń jest ograniczona oraz ruchome, czyli stawy, które mają dużą ruchomość.

- elementami amortyzującymi w szkielecie są:

*wysklepienie stopy

*krzywizna kręgosłupa

*budowa kości długich tzn. beleczki kostne istoty gąbczastej rozkładają nacisk równomiernie na całą kość

- osteoporoza to utrata wapnia w kościach i innych minerałów. Kości przez to stają się nadmiernie kruche, a więc podatne na urazy i złamania. 

- krzywica jest spowodowana brakiem witaminy D, najczęściej występuje u noworodków pozostawiając często trwałe ślady jak zgrubienia na żebrach, skrzywienia nóg itd.

NAJWAŻNIEJSZE INFORMACJE Z UKŁADU MIĘŚNIOWEGO:

- podstawową jednostką budującą mięsień poprzecznie prążkowany jest włókno mięśniowe otoczone błoną komórkową zwaną sarkolemą. 

- włókno mięśniowe zbudowane jest z mikrofibryli, a ta znów składa się z mikrofilamentów.

- mechanizm pracy mięśni szkieletowych:

w układzie mięśniowym wyróżnia się zginacze, które leżą od przodu stawu i prostowniki od tyłu w odniesieniu do tego samego stawu. Antagonizm ich pracy polega na tym, że gdy jeden mięsień się kurczy, to drugi odpoczywa, co widać na rysunku:

- jednostką strukturalną i funkcjonalną odpowiedzialną za skurcz mięśni jest sarkomer. 

- źródłem energii niezbędnej do pracy mięśnia stanowi ATP, ale jego zapas jest tak niewielki, że wyczerpuje się w ułamku sekundy. Dalej ATP zdobywane jest z fosfokreatyny, co można zapisać takim wzorem:

ADP + fosfokreatyna ---> kreatyna + ATP

Zapasy fosfokreatyny nie są duże, więc trzeba zasięgnąć innego sposobu jakim jest glikoliza beztlenowa:

glukoza + 2ADP + 2 Pi ---> kwas mlekowy (2 cząsteczki) + 2 ATP

Glukoza zmagazynowana jest w postaci glikogenu, a jego zapas jest znaczny. To źródło ATP umożliwia szybką ucieczkę lub pogoń, lecz prowadzi do zakwaszenia mięśni, które powoduje charakterystyczny ból przez nagromadzenie ADP, kreatyny oraz kwasu mlekowego który stopniowo zostaje przetransportowany przez krew do wątroby, gdzie zostaje utleniony do glukozy (glukoneogeneza), która wędruje do mięśni odtwarzając tam zapasy glikogenu.

Gdy ten sposób się wyczerpie następuje tlenowa przemiana glukozy

glukoza + 6O2 + 36ADP +36Pi ---> 6CO2 + 6H2O + 36ATP

Zasób glikogenu wystarcza na około 2 godziny wysiłku, umożliwia to np. długotrwały, intensywny marsz. Proces ten nie prowadzi do zakwaszenia mięśni. Dopiero gdy zapas glikogenu wyczerpie się nadchodzi spalanie kwasów tłuszczowych. Zasoby tych kwasów są ogromne i zapewniają długotrwały wysiłek fizyczny trwający nawet kilkadziesiąt dni (jednak inne układy to ograniczają).

Warunkiem zachodzenia jest odpowiednia szybkość transportu kwasów tłuszczowych z krwi do komórek mięśniowych. 

- długotrwały skurcz mięśnia nazywa się skurczem tężcowym. Oprócz tego wyróżniamy skurcze izotoniczne, gdzie mięsień ulega skróceniu, ale jego napięcie się nie zmienia, a w skurczu izometrycznym następuje wzrost napięcia mięśnia, przy nie skróceniu jego długości. W organizmie skurcze pojedyncze w zasadzie nie występują. 

- mięśnie szkieletowe znajdują się pod stałym napięciem, które nazywa się napięciem tonicznym. Stan taki utrzymuje się np. gdy siedzimy lub stoimy.

- gdy mięsień jest niedostatecznie dotleniony mówimy o jego długu tlenowym.

ELEMENTY BUDOWY UKŁADU POKARMOWEGO I ICH FUNKCJE

 JAMA USTNA

- w jamie ustnej następuje wstępna obróbka mechaniczna i chemiczna

- za pomocą zębów pokarm jest odgryzany, rozdrabniany i miażdżony

- ślinianki wydzielają ślinę nawilżającą pokarm

- amylaza zawarta w ślinie rozkłada skrobię na maltozę i dekstrynę

- język odpowiada za mieszanie pokarmu, formowanie kęsów i umożliwia ssanie mleka, odczuwanie smaków oraz artykułowanie dźwięków

-zawiera komórki żerne chroniące przed drobnoustrojami np. neutrofile

PRZEŁYK

- umięśniona rura pozwalająca na przesuwanie pokarmu do żołądka przez tzw. ruchy robaczkowe, czyli skurcze mięśni gładkich

- na granicy między przełykiem a żołądkiem znajduje się mięsień poprzecznie prążkowany - zwieracz, który zapobiega cofaniu się pokarmu do gardła

- jest zaopatrzony w gruczoły nawilżające śluzem

- średnio twardy kęs dociera do żołądka po 4-8 sekundach, a miękki już po 1 sekundzie

ŻOŁĄDEK

- jest najszerszym odcinkiem przewodu pokarmowego

- przedłuża trawienie amylazą ślinową

- uczestniczy w trawieniu białek

- chroni przed przepełnieniem jelit

- wydziela sok żołądkowy składający się z wody, enzymów trawiennych jak podpuszczka, pepsynogen i lipaza żołądkowa oraz kwasu solnego, śluzu, NaCl, soli mineralnych i czynnika Castle'a (przeciwanemicznego)

- wyjaławia pokarm

TRANSPORT U ROŚLIN

Organizmy autotroficzne, charakteryzujące się prostą budową lub żyjące w środowisku wodnym pobierają wodę całą powierzchnią ciała. Dla roślin lądowych źródłem wody są opady atmosferyczne. Rośliny wodne są w stanie pełnego uwodnienia, dlatego nie wykazują wyraźnej siły ssącej. Większość roślin lądowych pobiera wodę z gleby przez korzenie. W strefie włośnikowej jest znacznie powiększona powierzchnia chłonna.

MECHANIZM BIERNY opiera się na sile ssącej liści powstającej na skutek transpiracji, czyli parowania wody z liści. Wyparowywanie wody z powierzchniowej warstwy komórek liści powoduje zmniejszenie ich potencjału wody i turgoru, a wzrost siły ssącej. Wyparowywanie wody sięga przez łodygę do korzenia na skutek czego woda przechodzi z korzeni do naczyń i cewek, a z gleby do włośników. W ten sposób jest zapewniona możliwość transportu wody do wierzchołka korony najwyższych drzew. W tym wypadku liście są sprawcami pobierania i transportu wody, natomiast korzenie pełnią funkcję jedynie bierną. Mechanizm ten nie wymaga dostarczenia energii (poza energią słoneczną) i to jest plus, jednak wadą jego jest to, że jest skuteczny jedynie w warunkach sprawnej transpiracji (w innym wypadku potrzebny jest transport aktywny np. wiosną, bo pączki są słabo rozwinięte lub nocą)

SIŁA KOHEZJI również ma wpływ na ruch wody w naczyniach. Jeśli zanurzymy w szklance rurkę szklaną, to dzięki sile kohezji woda podniesie się w niej ponad poziom wody w pojemniku. Im cieńsza rurka, tym wyżej się podniesie, a przecież naczynia roślin są bardzo cienkimi rurkami. 

  

Siła kohezji na przykładzie przyciągających się tancerzy,

istnieje siła przyciągających się do siebie na środku, ale również

tych do ściany, dlatego im cieńsza rurka tym bardziej idą w górę

MECHANIZM AKTYWNY 

Opiera się na aktywnym transporcie jonów przez błonę komórkową roślin. Proces ten jest związany ze zużyciem ATP. Woda przenikając z gleby do komórek ryzoderm i dalej, w poprzek korzenia do naczyń i cewek powoduje wzrost ciśnienia w elementach przewodzących (poziom wody się podnosi). To wywierane ciśnienie nazywa się parciem korzeniowym. Jego siła jest niższa od siły ssącej liści.


TRANSPIRACJA

Największą powierzchnię parowania tworzą liście. Wydzielanie wody w postaci pary przez rośliny lądowe nosi nazwę transpiracji.

Szybkość parowania jest tym większa, im wyższa jest temperatura, im większa jest powierzchnia swobodna cieczy i im mniej jest pary w powietrzu ponad cieczą.

Wyróżnia się transpirację kutikularną, która zachodzi bezpośrednio przez skórkę oraz transpirację szparkową, która odbywa się przez aparaty szparkowe (ta jest bardziej efektywna)

Stopień rozwarcia aparatów szparkowych nie zawsze wpływa na intensywność transpiracji. Główną przyczyną ograniczenia transpiracji może być w nocy brak dopływu do rośliny energii świetlnej zamienianej na ciepło, ponieważ transpiracja zużywa ok. 80% energii świetlnej pochłoniętej przez liść.

U roślin iglastych i jednoliściennych, które mają niewielką powierzchnię liścia, aparaty szparkowe rozmieszczone są na obu stronach liścia. U roślin dwuliściennych są umieszczone na spodniej stronie, co ogranicza nadmierne parowanie i utratę wody. U roślin wodnych aparaty szparkowe umieszczone są po wierzchniej stronie blaszki liściowej.

Aby transpiracja mogła zachodzić aparaty szparkowe muszą być otwarte. Ruch tych aparatów zachodzi przy działaniu różnych mechanizmów. Aktywny transport jonów potasowych do komórek szparkowych powoduje wzrost uwodnienia, a w efekcie wzrost ciśnienia turgorowego, to z kolei prowadzi do otwarcia aparatu szparkowego. W nocy zaś przemiana glukozy w skrobię również wpływa na ciśnienie turgorowe. W dzień na odwrót skrobia jest zamieniana w glukozę.

Dzięki transpiracji powstaje siła ssąca liści umożliwiająca przepływ wody przez roślinę bez wydatkowania energii z ATP. Przyczyniając się jednak do utraty wody, ogranicza wzrost i rozwój rośliny.





TRANSPORT BLISKI - pomiędzy sąsiednimi komórkami, TRANSPORT DALEKI to przepływ wody z solami mineralnymi i asymilatów pomiędzy organami roślin.  Rodzaje transportu dalekiego:

- transport wody z solami mineralnymi odbywa się w cewkach i naczyniach z dołu do góry
- transport związków organicznych odbywa się w komórkach sitowych, w różnych kierunkach, w zależności od potrzeb.

TRANSPORT ASYMILATÓW

Postacią transportową asymilatów (produktów fotosyntezy) u roślin jest sacharoza. Powstaje ona w komórkach donora (ten który dostarcza, dawca), czyli miękiszu asymilacyjnego i jest aktywnie pompowana (z użyciem ATP) do rurek sitowych, co nazywa się załadunkiem floemu. Sacharoza obniża potencjał wodny rurek sitowych powodując napływ wody, następnie komórki akceptora przepompowują sacharozę z floemu do własnych komórek, gdzie jest ona zamieniana w skrobię nieaktywną osmotycznie. To nazywamy rozładunkiem floemu.

INNE WAŻNE INFORMACJE:

- włośniki pobierają wodę z gleby dzięki niższemu potencjałowi wody niż w roztworze glebowym. Do naczyń lub cewek płynie ona kanałem symplastycznym, czyli z komórki do komórki w cytozolu lub kanałem apoplastycznym - w przestworach międzykomórkowych.
- roślina wybiórczo pobiera jony (czyli tylko te, których potrzebuje)


PYTANIE MATURALNE:

Źródło: WSiP

Na schemacie przedstawiono kierunki transportu różnych substancji w organizmie rośliny nasiennej.

a. Wyjaśnij, dlaczego transport asymilatów zachodzi zarówno w górę, jak i w dół rośliny.b. Podaj nazwę procesu, w którego wyniku woda opuszcza organizm rośliny.

RUCHY AUTONOMICZNE ROŚLIN I ICH RODZAJE

RUCHY NUTACYJNE 

np. szukające. Są to ruchy kołowe lub wahadłowe wykonywane przede wszystkim przez młode pędy i liście (nierównomierny rozrost tkanek). Umożliwiają np. wąsom fasoli znalezienie podpory. Najczęściej są lewoskrętne.

ZOBACZ TUTAJ: KLIK

Zapamiętaj: ruchy nutacyjne ---> nuty, taniec z filmiku :)

NYKTYNASTIE 

Są to tzw. ruchy senne, czyli cykliczne, dobowe ruchy autonomiczne, zależne od takich czynników zewnętrznych jak światło, czy temperatura. Ruchy te wywołane są zmianami turgoru, są one odwracalne np. otwieranie i zamykanie kwiatów, czy opuszczanie i podnoszenie liści.

RUCHY MECHANICZNE (całkowicie niezależne od wrażliwości roślin, wynikające z budowy i właściwości rośliny)

- ruchy kohezyjne - wyrażane są siłami kohezyjnymi wody (PRZYPOMNIJ SOBIE: KLIK), otwierają zarodnie mchów i innych roślin zarodkowych, a także worki pyłkowe roślin nasiennych.

- ruchy higroskopijne - ruchy higroskopijne są to ruchy obumarłych komórek lub ich części. Powodowane są nierównomiernym pęcznieniem lub wysychaniem ścian. Przykład stanowią owoce suche pękające (np. strąki motylkowatych), otwieranie się zarodników grzybów, mszaków czy też paprotników. Ruchy higroskopijne pełnią główną funkcję w otwieraniu się owoców niektórych roślin. Do tych roślin można zaliczyć pierwiosnka, czy sosnę. Ruchy higroskopijne są odwracalne, jeśli tkanka nie zostanie podczas ruchu rozerwana.

- ruchy ekspozycyjne - czyli takie, które powstają w wyniku napięć tkankowych, powodują rozerwanie zawartości organu wraz z wyrzuceniem nasion czy zarodników. Przez to możliwa jest autochoria (samosiewność), czyli aktywne wyrzucanie nasion np. u tryskawca.

REAKCJE RUCHOWE ROŚLIN

TROPIZMY I ICH RODZAJE

Tropizmy to ruchy polegające na wygięciu rośliny, zachodzące pod wpływem działania bodźca, a kierunek wygięcia zależy od kierunku bodźca. Tropizmy mogą być ujemne lub dodatnie. Za dodatnie uważa się takie kiedy organ wychyla się w kierunku działania bodźca, a ujemne gdy w przeciwną stronę (np. w korzeniu czepnym bluszczu). W zależności od charakteru bodźca możemy wyróżnić kilka typów:

FOTOTROPIZM

Polega na wyginaniu organów roślinnych pod wpływem jednostronnego oświetlenia, jako przykład można posłużyć się pędami roślin wyższych. Na obrazku obserwujemy fototropizm dodatni. 

GEOTROPIZM

Polega na reakcji ruchowej pod wpływem pola grawitacyjnego Ziemi. Korzenie rosną zgodnie z kierunkiem siły ciążenia, co nazywamy geotropizmem dodatnim, natomiast pędy kierują się w stronę przeciwną, co nazywamy geotropizmem ujemnym.

TIGMOTROPIZM

To ruchy rośliny wskutek bodźca dotykowego, reakcje takie są charakterystyczne dla wąsów czepnych roślin, a także dla roślin wijących się. Ucisk mechaniczny na łodygę spowodowany np. przez tyczkę zmniejsza jest wzrost od tej strony, która wskutek tego owija się dookoła podpory. 

HYDROTROPIZM 

Jest reakcją ruchową na wodę. Korzenie w pewnych przypadkach ulegają hydrotropizmowi dodatniemu i kierują się w kierunku gleby bardziej wilgotnej. 

CHEMOTROPIZM 

To reakcja ruchowa na czynnik chemiczny np. łagiewka pyłkowa kieruje się poprzez znamię i szyjkę w stronę zalążni. 

TRAUMATOTROPIZM

Gdy zranione fragmenty rośliny reagują zahamowaniem wzrostu po stronie zranionej, a potem przyrostem tkanki przyrannej.

NASTIE I ICH RODZAJE

Nastie to również ruchy organów roślinnych wywołane określonym bodźcem, jednak w tym przypadku nie zależą od kierunku bodźca, ale od budowy organu.

SEJSMONASTIA 

Jest to ruch wywołany wstrząsem lub dotknięciem. Przykładem jest mimoza, której listki składają się nawet po delikatnym dotknięciu:

                           Mimoza

FILMIK: KLIK

FOTONASTIA

Jest reakcją na zmiany oświetlenia. Na przykład niektóre kwiaty otwierają się w świetle (np. szczawik zajęczy), a zamykają w ciemności, także ruchy aparatów szparkowych zaliczamy do tej grupy.

                     Szczawik zajęczy

CHEMONASTIA

Reakcja ruchowa wywołana bodźcami natury chemicznej. Należą do nich np. ruchy aparatów szparkowych przez zmieniające się stężenia CO2 i O2. Chemonastia obserwowana jest także u roślin owadożernych, których liście reagują zarówno na bodźce mechaniczne, jak i chemiczne. 

 

         Rosiczka tylko czeka by złapać jakiegoś owada

TERMONASTIA 

To ruchy wywołane zmianami temperatur, dotyczą przede wszystkim otwierania i zamykania kwiatów. Np. podniesienie temperatury o 0,2 st. Celsjusza powoduje otwarcie się krokusa. 

 

                           Krokusy

TAKSJE I ICH RODZAJE

• Fototaksja - termin ten dotyczy głównie chloroplastów, które przemieszczają się w kierunku światła, ale przy zbyt dużym natężeniu wykazują ruch odwrotny (wtedy nazywamy to fototaksją ujemną)
• Chemotaksja - ten termin dotyczy komórek rozrodczych, które dzięki substancjom czynnym chemotaktycznie odnajdują partnerów.

POBUDLIWOŚĆ I KOORDYNACJA FUNKCJI ŻYCIOWYCH U ROŚLIN

Zasadniczą rolę we wpływaniu na wzrost u rozwój roślin mają fitohormony. Dzielimy je na dwie podstawowe grupy:

*aktywatory (auksyny, cytokininy, gibereliny)

*inhibitory (etylen, kwas abscysynowy) 

AKTYWATORY

*AUKSYNY (IAA) mają wpływ na:

 - wydłużanie się komórek w strefie wzrostu, auksyny rozluźniają bowiem strukturę ściany komórkowej, czyniąc ją bardziej podatną na rozciąganie, a równocześnie zwiększają przenikanie wody do komórki. W ten sposób następuje wzrost wakuoli oraz wywołane tym rozciąganie ścian komórkowych. Procesy te przebiegają jedynie w obecności tlenu co świadczy o tym, że związane są z oddychaniem.

- podziały komórkowe (zwłaszcza w kambium, przyrost korzenia na długość, dlatego np. pnie bardziej przyrastają na wiosnę, to jest główna przyczyna tworzenia się pierścieni rocznych w drewnie)-  zrzucanie liści i owoców

- uśpienie pąków (dominacja wierzchołkowa, ponieważ przesuwająca się w dół fala auksyn wprowadza pąki w stan uśpienia)

- u niektórych gatunków można wywołać wytwarzanie owoców partenokarpicznych, czyli bezpestkowych, powstających bez wcześniejszego zapylenia i zapłodnienia

- fototropizm

FILMIK Z WYTŁUMACZENIEM: KLIK

Najpospolitszą i najprawdopodobniej jedyną naturalną auksyną wszystkich roślin wyższych jest kwas ildolilo-3-octowy.

Auksyny transportowane są w stronę korzenia.

GIBERELINY

-mają wpływ na karłowate rośliny - jeżeli na wierzchołek wzrostu odmiany karłowatej wprowadzilibyśmy kilka kropel rozcieńczonego roztworu gibereliny, to roślina wydłuży się wtedy do normalnych rozmiarów rośliny wysokopiennej

-powodują zakwitanie niektórych roślin 

-partenokarpia (u niektórych roślin partenokarpie powodują auksyny u innych gibereliny)

-kiełkowanie nasion i przerwanie stanu spoczynku (przeciwnie w stosunku do auksyn)

- stymulują podziały komórkowe

- zwiększają produkcję amylazy

Do tej pory odkryto ponad 100 giberelin, które stanowią bardzo liczną i wciąż powiększającą się grupę związków hormonalnych. W roślinach gibereliny (GA) produkowane są w częściach wierzchołkowych korzeni i najmłodszych liściach pędów. Źródłem GA są również węzły traw i pędów roślin dwuliściennych oraz części kwiatów (pręciki), a także rozwijające się nasiona.

CYTOKININY

- najbardziej charakterystycznym dla nich jest stymulowanie podziałów komórek

- nie mają charakteru kwasu w przeciwieństwie do auksyn i giberelin

- występują w glonach, mchach paprociach oraz w częściach gdzie występują intensywne podziały u roślin wyższych jak nasiona, młode liście i owoce

- powodują wydłużanie komórek (a dokładnie łańcuchów polipeptydowych podczas biosyntezy białek w rybosomach), czyli elongację. 

- znoszą wpływ auksyn na pąki podobnie do giberelin

INHIBITORY

ETYLEN przyspiesza:

- dojrzewanie owoców, starzenie się roślin oraz opadanie liści

-   przekształcanie się skrobi w cukry, przez co owoce stają się słodkie

- zmianę barwy z zielonej na żółtą, pomarańczową lub czerwoną

- rozkład ścian komórkowych powodując w ten sposób mięknięcie owocu

oraz

- hamuje wydłużanie łodygi, a w zamian zwiększa grubość ścian komórkowych np. w kolenchymie i sklerenchymie

KWAS ABSCYSYNOWY (ABA)

- przyspiesza starzenie się roślin

- przerywa stan spoczynku w pąkach i nasionach

- stymuluje rozwój tkanki odcinającej, która powoduje opadanie liści

- w przypadku braku wody powoduje zamknięcie aparatów szparkowych i pobieranie jej przez korzenie

- odpowiedź rośliny na stres

RÓŻNICE I PODOBIEŃSTWA HORMONÓW ROŚLINNYCH I ZWIERZĘCYCH

- u zwierząt reakcje są szybkie i różnorodne, a u roślin procesy przebiegają znacznie wolniej 

- fitohormony tak jak w przypadku hormonów zwierzęcych działają w niskich stężeniach

- u zwierząt mamy specyficzność działania, u roślin brak specyficzności

- roślinne regulatory wzrostu powstają w komórkach niewyspecjalizowanych, natomiast zwierzęce przeciwnie

- zarówno hormony roślinne i zwierzęce działają w innych miejscach niż zachodzi ich synteza

- jedne i drugie mają podobne działanie, bo wiążą się ze specyficznymi receptorami białkowymi znajdującymi się na powierzchni błony komórkowej lub komórkach docelowych. 

BUDOWA ROŚLINY W OBRAZKACH

KORZEŃ


 


                            PRZEKRÓJ POPRZECZNY MŁODEGO KORZENIA

BUDOWA LIŚCIA






RODZAJE KWIATOSTANÓW



ZIARNO PYŁKU

TKANKI STAŁE - TKANKA PRZEWODZĄCA I WYDZIELNICZA

TKANKA PRZEWODZĄCA

Służy do transportu substancji w obrębie ciała rośliny. Tkanki przewodzące rozprowadzają w roślinie wodę wraz z rozpuszczonymi w niej składnikami.  Tkanka przewodząca dzieli się na dwa odrębne rodzaje: drewno oraz łyko.

DREWNO

Inaczej ksylem, służy do transportu wody, jest zbudowane z komórek martwych. Cewki to komórki martwe, wydłużone o zdrewniałych ścianach. Woda przemieszcza się z jednej cewki do drugiej przez perforacje w ścianach zwane jamkami. Pośrodku jamki znajduje się krążek - torus, pełni funkcję regulatora przepływu wody między cewkami. Bardziej zaawansowaną formę drewna tworzą naczynia umożliwiające przepływ wody do góry rośliny. Cewki są podstawowym elementem budującym drewno u paprotników i nagonasiennych, natomiast u okrytonasiennych przejmują rolę naczynia.

ŁYKO 

Inaczej floem przewodzi produkty fotosyntezy z uwagi na mechanizm tego przewodzenia musi być zbudowane z komórek żywych. Bardziej zaawansowaną formą komórek są rurki sitowe, ułożone podobnie jak rurki naczyniowe, czyli jedna na drugiej. Wnętrze komórek wypełnia duża wakuola otoczona cienką warstwą cytoplazmy. W dojrzałych komórkach łyka na ogół zanika jądro komórkowe. Komórki sitowe (czuli pierwotniejsza wersja rurek sitowych) charakterystyczne są dla paprotników i nagonasiennych, a rurki sitowe dla okrytonasiennych. Zarówno drewno jak i łyko oprócz cewek, naczyń i rurek sitowych mają dodatkowo włókna drzewne i łykowe pełniące funkcje wzmacniające, a także komórki miękiszowe - miękisz drzewny i łykowy, pełniące funkcje odżywcze.

TKANKA WYDZIELNICZA

Nie zawsze tworzy wielokomórkowe struktury i właściwie to na tyle co byłoby ważne dla jej opisu. Oprócz tego warto zapamiętać jej wytwory zewnętrzne jak:

- włoski gruczołowe


- miodniki wydzielające nektar



- potniki, czyli szparki wodne lub hydatody wydzielające wodę



Do wytworów wewnętrznych zaliczamy rury mleczne i kanały żywiczne (występują najczęściej u roślin iglastych, a żywica zabezpiecza roślinę przed infekcjami i chroni rany). Natomiast to jak pachnie pomarańcza zawdzięczamy rozpadowi komórek wydzielniczych.

                                                
             rura mleczna                                                                               żywica

TKANKI STAŁE - TKANKA MIĘKISZOWA I WZMACNIAJĄCA

TKANKA MIĘKISZOWA

To podstawowy rodzaj tkanki budującej wnętrze rośliny. Jej komórki są zazwyczaj duże, mają duże wakuole i cienką ścianę komórkową zbudowaną z pektyn, celulozy i hemiceluloz. Pomiędzy komórkami znajdują się liczne przestwory międzykomórkowe. Parenchyma, bo tak inaczej nazywamy tę tkankę, spełnia w roślinie różne funkcje, w związku z czym wyróżnić można:

MIĘKISZ ZASADNICZY

Zbudowany z cienkościennych, równowymiarowych komórek. Wypełnia wolne przestrzenie między tkankami w różnych organach. Występuje m.in w miękiszu owoców.

MIĘKISZ ASYMILACYJNY (zieleniowy)

Składa się z komórek wyposażonych w liczne chloroplasty, w których odbywa się proces fotosyntezy. Tkanka ta może przybierać różne formy:

MIĘKISZ SPICHRZOWY

Pozbawiony jest chloroplastów, występuje w organach spichrzowych jak bulwy ziemniaka, korzenie spichrzowe, a także w nasionach i owocach. Składa się z komórek wypełnionych materiałem zapasowym jak skrobia, tłuszcze czy białka. 

MIĘKISZ WODONOŚNY

Podobnie jak spichrzowy służy do magazynowania, lecz nie substancji odżywczych, ale wody. Miękisz ten zbudowanych jest z dużych wakuoli. Występuje u roślin mających ograniczony dostęp do wody, czyli u tak zwanych sukulentów.

MIĘKISZ POWIETRZNY

Zwany również aerenchymą, ma bardzo rozwinięte systemy przestworów międzykomórkowych, tworzących kanały wentylacyjne. Powietrze występujące w przestworach międzykomórkowych zawiera zestaw podstawowych gazów niezbędnych do przeprowadzania fotosyntezy i oddychania. Aerenchyma ułatwia także roślinom wodnym unoszenie się w wodzie i rozsiewanie nasion.

TKANKA WZMACNIAJĄCA

Komórki tkanek wzmacniających mają zgrubiałe ściany co powoduje, że organy w których występują, charakteryzują się sztywnością i elastycznością, a to z kolei daje odporność na czynniki dynamiczne jak wiatr i statyczne jak masa liści czy owoców. Wyróżniamy dwa podstawowe rodzaje tkanki wzamcniającej:

KOLENCHYMA

Inaczej nazywamy ją zwarcicą, jest zbudowana z żywych komórek mających celulozowo-pektynowe wzmocnienia albo w narożnikach i wtedy jest to taka jak na zdjęciu kolenchyma kątowa lub na stycznych powierzchniach do kolejnych warstw komórek i wtedy mówimy o kolenchymie płatowej (występuje ona w ogonkach liściowych oraz w obwodowych częściach młodych łodyg zielnych). 

SKLERENCHYMA

To inaczej twardzica, jest zbudowana z komórek martwych po których zostały same ściany komórkowe. Dzięki grubym, zdrewniałym ścianom sklerenchyma wykazuje znaczną odporność na rozciąganie, ściskanie, czy zgniatanie. Po prostu ma dużą odporność mechaniczną. W jej ścianach komórkowych znajdziemy cukier ligninę, a więc ściany są inkrustowane ligniną. Elementy sklerenchymy mogą przybierać postać wydłużonych włókien i wtedy nazywamy je włóknami sklerenchymatycznymi lub gdy są okrągławe nazywamy je sklereidami. Twardzicę spotykamy w organach, które zakończyły już wzrost i np. w wewnętrznej warstwie owocni pestkowców. 

TKANKI STAŁE - TKANKA OKRYWAJĄCA

Ich cechą charakterystyczną jest niezdolność do podziałów. Są one przeważnie większe od komórek merystematycznych, mają grubszą ścianę komórkową, większe wakuole, które często zajmują całe wnętrze komórki. Mają także w odróżnieniu do tkanek twórczych w pełni wykształcone proplastydy.

1. łyko
2. skórka
3. kambium
4. drewno
5. rdzeń








Lokalizacja tkanek stałych w łodydze rośliny okrytonasiennej. 

TKANKA OKRYWAJĄCA

Tworzy ona zewnętrzną powłokę rośliny, chroni ją przed niekorzystnymi czynnikami środowiska i przed nadmiernym parowaniem wody. Dzielimy ją na pierwotną i wtórną. 

Ta pierwsza ma postać jednowarstwowej skórki, która w nadziemnych częściach rośliny nosi nazwę epidermy, a w korzeniu nazywana jest ryzodermą lub epiblemą. 

Na rysunku przedstawiona jest epiderma ściągnięta z mięsistej łuski cebuli.

Komórki epidermy ściśle do siebie przylegają, otoczone są celulozową ścianą, są żywe i pozbawione chloroplastów. Ich zewnętrzna ściana komórkowa jest pogrubiona i adkrustowana warstwą tłuszczowców. Związki te zwane są kutyną, a powłoka kutykulą. Dyfuzja pary wodnej i wymiana gazowa przez skutynizowane i okryte kutikulą ściany komórkowe skórki jest zahamowana. Transpiracja i wymiana gazowa są możliwe dzięki istnieniu w skórce specjalnych struktur zwanych aparatami szparkowymi. Najczęściej występują one na powierzchni liści, a nie można ich znaleźć w skórce korzenia.

Oprócz aparatów szparkowych epiderma części nadziemnych wytwarza różnego rodzaju wyrostki jak włoski lub kolce. Włoski mogą być jedno lub wielokomórkowe o rozmaitych kształtach. Rodzaje włosków:

Możemy tu wyróżnić silnie rozgałęzione włoski tworzące grubą powłokę na liściach i łodygach zwaną kutnerem. Taka puchata warstwa występuje np. u szarotki alpejskiej czy u dziewanny. Chroni rośliny przed gwałtownymi zmianami temperatury, ogranicza parowanie, a także zniechęca także niektóre owady do zaspokajania głodu :). 

Na fotografii szarotka alpejska

Innym rodzajem są włoski czepne np. u chmielu, czy przytuli czepnej. Zaopatrzone są w różnego rodzaju haczyki umożliwiające przyczepianie się roślin do podłoża.  Oprócz tego spotykamy włoski parzące u pokrzywy, jak można się domyślić pełnią one funkcje obronne, włoski wydzielnicze produkujące olejki zapachowe (pelargonia) lub enzymy trawienne (rosiczka).

Na zdjęciu rosiczka podczas zjadania owada

Włośniki tworzone są przez ryzodermę w jego szczytowej części, zawsze są jednokomórkowe. Ich rola to zwiększanie powierzchni pobierania wody i soli mineralnych. Włośników nie mają korzenie roślin wodnych i żyjących w mikoryzie z grzybami.

Jeszcze innymi wytworami skórki są kolce i ciernie. Wbrew pozorom to nie to samo, gdyż kolce ma np. róża, łatwo je odłamać i nie mają własnej wiązki przewodzącej w przeciwieństwie do cierni.

  Kolce róży

Wtórna tkanka okrywająca nazywa się korkiem (fellem), tworzy się ona na organach wykazujących wtórny przyrost na grubość, zastępując w ten sposób skórkę. Korek podobnie jak feloderma są wytworem fellogenu, składa się z martwych komórek po których pozostały jedynie ściany komórkowe wypełnione powietrzem. Ściany korka zawierają duże ilości suberyny, a to sprawia że jest on strukturą lekką, nieprzepuszczalną dla gazów i pary wodnej, chroni przed mrozem jak i przed przegrzaniem. Ograniczona wymiana gazowa jest możliwa dzięki przetchlinkom, czyli miejscach gdzie komórki nie przylegają do siebie ściśle. Są one stale otwarte i martwe. Łącznie trzy warstwy, czyli korek, fellogen i felloderma tworzą korkowicę.