Różnorodność roślin
Odżywianie roślin — transport asymilatów i wymiana gazowa
Fotosynteza: zamiana energii światła w energię chemiczną
W błonach tylakoidów chlorofil fotosystemu II pochłania światło, a elektrony są uzupełniane dzięki fotolizie wody. Przepływ elektronów przez łańcuch transportowy napędza pompowanie protonów do wnętrza tylakoidu.
Powrót H⁺ przez syntazę ATP umożliwia fotofosforylację. Fotosystem I ponownie wzbudza elektrony, które redukują NADP⁺ do NADPH. Tlen cząsteczkowy jest produktem fotolizy wody.
W stromie chloroplastu RuBisCO przyłącza CO₂ do RuBP. Cykl Calvina zużywa ATP i NADPH do syntezy trioz oraz regeneracji RuBP; nie jest bezpośrednio napędzany światłem, ale zależy od produktów fazy jasnej.
- Faza zależna od światła: tylakoidy; ATP, NADPH i O₂.
- Cykl Calvina: stroma; wiązanie CO₂ i synteza związków organicznych.
- Fotofosforylacja cykliczna wytwarza ATP bez NADPH i O₂.
- Intensywność fotosyntezy może ograniczać światło, CO₂, temperatura lub dostęp wody.
Schemat: Fotosynteza: zamiana energii światła w energię chemiczną
Kolejne etapy procesu wraz z kierunkiem zmian.
Podstawa programowa: IX.4.1
Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność
Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
Ściana bakterii zawiera mureinę. Bakterie Gram-dodatnie mają grubą warstwę mureiny, a Gram-ujemne cienką warstwę i błonę zewnętrzną z lipopolisacharydem, co wpływa na barwienie i wrażliwość na leki.
Zmienność zwiększają mutacje oraz horyzontalny transfer genów: transformacja przez pobieranie DNA, transdukcja z udziałem bakteriofaga i koniugacja wymagająca kontaktu komórek.
- Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
- Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
- Archeowce różnią się m.in. składem błon i brakiem mureiny.
- Antybiotyki działające na bakterie nie leczą infekcji wirusowych.
Schemat: Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: IX.4.2
Grzyby i protisty — różnorodność funkcji i cykli
Grzyby są heterotrofami odżywiającymi się osmotroficznie: wydzielają enzymy na zewnątrz i wchłaniają produkty trawienia. Ich ściana zawiera chitynę, a ciało wielu gatunków tworzą strzępki budujące grzybnię.
Rozmnażanie grzybów obejmuje zarodniki bezpłciowe i płciowe. W cyklach mogą występować plazmogamia, kariogamia i mejoza, czasem rozdzielone długą fazą dikariotyczną.
Protisty nie tworzą jednej naturalnej grupy o wspólnym planie budowy. Obejmują formy fotoautotroficzne, heterotroficzne i miksotroficzne, jednokomórkowe i wielokomórkowe, wolno żyjące i pasożytnicze.
- Mikoryza zwiększa powierzchnię pobierania wody i soli przez roślinę, a grzyb otrzymuje asymilaty.
- Porost jest układem grzyba z fotosyntetyzującym partnerem.
- Niektóre protisty tworzą wodniczki tętniące usuwające nadmiar wody.
- Cykle pasożytów mogą wymagać kilku gospodarzy lub wektorów.
Podstawa programowa: IX.4.3
Najczęstsze błędy
„Tlen fotosyntetyczny pochodzi z CO₂”
Poprawnie: O₂ powstaje z wody podczas fotolizy zachodzącej przy fotosystemie II.
„Bakterie nie mają DNA, bo nie mają jądra”
Poprawnie: Mają chromosom w nukleoidzie oraz często plazmidy; brak jądra oznacza brak otoczki jądrowej.
„Grzyby są roślinami pozbawionymi chlorofilu”
Poprawnie: Grzyby są odrębnym królestwem, heterotrofami o ścianie chitynowej i innych cechach metabolicznych.
„Woda jest pompowana w ksylemie przez żywe komórki”
Poprawnie: Główną siłą jest podciśnienie transpiracyjne; elementy przewodzące ksylemu są w dojrzałości martwe.
Zadania z odpowiedziami
1. Czynnik ograniczający fotosyntezę
Roślina otrzymuje więcej światła, ale tempo fotosyntezy nie wzrasta. Podaj możliwe wyjaśnienie.
- 1.Zastosuj prawo minimum.
- 2.Wskaż inny potrzebny czynnik.
- 3.Wyjaśnij, dlaczego światło przestało ograniczać proces.
Odpowiedź
Po osiągnięciu nasycenia świetlnego tempo może być ograniczane np. stężeniem CO₂, temperaturą lub niedoborem wody wpływającym na zamykanie aparatów szparkowych.
2. Znaczenie mikoryzy
Wykaż, że mikoryza może zwiększyć odporność rośliny na suszę.
- 1.Wskaż rozległą sieć strzępek.
- 2.Połącz ją ze wzrostem powierzchni chłonnej.
- 3.Wyjaśnij wpływ na pobór wody.
Odpowiedź
Strzępki penetrują większą objętość gleby niż korzenie, zwiększając dostęp do wody i soli. Roślina może dłużej utrzymywać gospodarkę wodną podczas suszy.
3. Znaczenie kosmków jelitowych
Wykaż związek budowy kosmków z szybkim wchłanianiem.
- 1.Wskaż zwiększenie powierzchni.
- 2.Uwzględnij cienki nabłonek.
- 3.Wskaż sieć naczyń krwionośnych i limfatycznych.
Odpowiedź
Kosmki i mikrokosmki zwiększają powierzchnię, jednowarstwowy nabłonek skraca drogę dyfuzji, a gęsta sieć naczyń odbiera produkty i utrzymuje gradient stężeń.
Podsumowanie
- Faza zależna od światła: tylakoidy; ATP, NADPH i O₂.
- Cykl Calvina: stroma; wiązanie CO₂ i synteza związków organicznych.
- W błonach tylakoidów chlorofil fotosystemu II pochłania światło, a elektrony są uzupełniane dzięki fotolizie wody. Przepływ elektronów przez łańcuch transportowy napędza pompowanie protonów do wnętrza tylakoidu.
- Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
- Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
- Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
- Mikoryza zwiększa powierzchnię pobierania wody i soli przez roślinę, a grzyb otrzymuje asymilaty.
Słownik pojęć
- Fotoliza wody
- Rozpad H₂O z uwolnieniem elektronów, protonów i tlenu.
- RuBisCO
- Enzym karboksylujący RuBP w cyklu Calvina.
- Plazmid
- Mała, zwykle kolista cząsteczka DNA replikująca się niezależnie.
- Osmotrofia
- Odżywianie przez zewnętrzne trawienie i wchłanianie produktów.
- Miksotrofia
- Łączenie autotroficznego i heterotroficznego sposobu odżywiania.
- Źródło
- Organ produkujący lub uwalniający asymilaty do floemu.
- Emulgacja
- Rozbijanie dużych kropli tłuszczu na małe bez hydrolizy wiązań.
- Mikrobiom
- Zbiorowość mikroorganizmów i ich genów związanych z organizmem.