Biologia

Odżywianie roślin — transport asymilatów i wymiana gazowa

Kurs
Biologia88 min2 części

Różnorodność roślin

Odżywianie roślin — transport asymilatów i wymiana gazowa

01

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.

PSIIfotoliza wodygradient H⁺ATPNADPHcykl Calvina

Podstawa programowa: IX.4.1

02

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.

nukleoidplazmidmureinaGrammetabolizmtransfer genów

Podstawa programowa: IX.4.2

03

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. 1.Zastosuj prawo minimum.
  2. 2.Wskaż inny potrzebny czynnik.
  3. 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. 1.Wskaż rozległą sieć strzępek.
  2. 2.Połącz ją ze wzrostem powierzchni chłonnej.
  3. 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. 1.Wskaż zwiększenie powierzchni.
  2. 2.Uwzględnij cienki nabłonek.
  3. 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.

Kolejna część lekcji