RůZNÉ TEORIE O VZNIKU ŽIVOTA NA ZEMI

Naivní abiogeneze: Již Aristoteles předpokládal, že živé organismy vznikají samovolně z neživé        hmoty a že ve vzduchu je jakási životní síla. S postupným poznáváním organismů se    představa posouvala ke stále nižším organismům, až byla vyvrácena francouzským          chemikem Luisem Pasteurem, který sérií pokusů dokázal, že ani mikroorganismy               nemohou vznikat samovolně. (Do kádinky, ve které byl umístěn vývar, zamezil          přístupu bakterií a dokázal, že nic nevzniklo.)

 

Teorie pauspermie: Teorie předkládá zanesení života na Zem supercivilizací, ale neřeší kde a           jak život vznikl

 

Teorie arrhenius: Tuto teorii vypracoval na počátku století švédský chemik             S.Arrhenius. Ten předpokládal, že život je rozšířen po celém vesmíru ve formě      zárodků – kosmozomy, které se v případě, že dopadnou na vesmírné těleso s               podmínkami vhodnými pro život, rozvinou do složitějších forem. Tuto teorii v            současné době zastává i spoluobjevitel struktury DNA H.C.Crick. Domnívá se, že        genetický kód je tak jednotný a složitý, že pro jeho evoluci nebylo na Zemi dostatek          času. Na druhou stranu ale neexistuje organismus, který by vše vydžel tak jako               kosmozomy.

 

Kreační (kreacionistická) teorie: Kreační teorii nelze ani potvrdit ani vyvrátit. Předpokládá, že       život vznikl náhle, zásahem nadpřirozené síly – Boha. Nejzákladnější je křesťanská         teorie stvoření v sedmi dnech. Na počátku nebesa a Země – neměla tvar, voda světlo a        tma…oddělení vody od par…Pangea – země, moře, rostlinstvo…měsíc, slunce,hvězdy…            vodní a vzdušní živočichové…domácí a divoké zvíře + člověk – jako myslící nad          všemi druhy…odpočinek. V minulosti zastával ideu stvoření např. C. Linné, R.Hooke,           J.B.Lamarck.

 

Život se vyvinul sám, měl k tomu vhodné podmínky – vhodná velikost, vzdálenost od slunce, složení.

Etapa prebiotická – období, kdy vznikají jednoduché organické látky anorganickou etapou

Etapa biotická – vznik života z organických sloučenin

 

 

Oparinova teorie: Oparin předpokládal, že organické látky byly vlivem ochlazení spláchnuty z          atmosféry a hromadily se ve stojatých vodách – primární bujón, prapolévka. Vyšel ze             základního zjištění, že na Zemi všechny organické látky obsahují  biogenní prvky,             zvláště pak uhlík. Tento prvek dopadá na naši planetu v meteoritech (až 4,5 %) a v               závislosti na teplotě se slučuje s jinými prvky, předně pak s vodíkem. Vznik nejjednodušších základů organických látek – uhlovodíků je pak ve     vesmíru procesem        zákonitým. Za přítomnosti dalších prvků a sloučenin litosféry a atmosféry vznikaly        mimo jiné i aminokyseliny. (Experimentálně dokázal J. Miller – zkonstruoval přístroj,    který mu umožnil dokázat, že ze směsi metanu, čpavku, vodíku a vody za pomoci          elektrického výboje mohou vznikat některé aminokyseliny a oxokyseliny.) Z           aminokyselin vznikly působením tepla a vody polymery, zvané koacerváty. Tyto               koacerváty byly ohraničené povrchovou membránou – povrchové     napětí, které     dovoluje výměnu látek mezi koacerváty a prostředím – exparimentálně je    prokázáno,       že může nastat strukturální diferenciace, která umožňuje selektivní akumulaci látek.        Tyto látky mohou spolu reagovat a vytvářet sloučeniny, které by nemohly vznikat        mimo koacervát (jiný průběh reakcí). Koacerváty ale neměly schopnost reprodukce, a         proto je nemůžeme označit za praorganismy. Prvotní organismus – eobiont – vznikl až            po vzniku nukleových kyselin , jejich rozdělení mezi koacerváty a    po vzniku identické      replikace. Eobiont byla prokaryotická buňka schopná rozmnožování, její přesná               podoba však není známa. Buňky se stávaly složitějšími a postupně se diferenciovaly.

Vývoj metabolismu: První organismy byly anaerobní heterotrofové. Vytvořila se barviva –        pigment jako ochrana proti UV záření – využití světelné energie – chemickými        reakcemi vzniká kyslík, uvolňuje se do ovzduší a vytváří se ozonová vrstva. Eobionty           nemají potravu – anaerobní autotrofie – produkce kyslíku = jed – ochrana – dýchací     enzymy – dýchání – aerobní organismy – využívají energii 18 x lépe (více ATP – 38         molekul z jedné glukózy), a proto na Zemi převládly.

 

Makarovova (novodobá) teorie: Makarovova teorie předpokládá, že primární atmosféra nebyla      redukční, ale oxidační (1% O2), a proto nemohly vznikat organické látky a život se    nemohl vyvíjet ve stojatých vodách. V roce 1979 Američané objevili gejzíry na dně   oceánu, kde teplota dosahovala 300 °C a tlak 100 – 800 atm. Tato horká voda, která se        na dně oceánů ohřívá o magma, vyvěrá z tzv. černých komínů, je praktický nasycený roztok minerálních látek a minerálů. Bylo objeveno, že v blízkosti černých komínů žijí      bakterie, které nemohou využívat světlo, ale využívají geotermální energii (přežívají i        ve 100 °C). Jsou přizpůsobené životu ve velkém tlaku a teplotě —- život se vyvinul v             hlubinných vodách.

Vývoj metabolismu: Nejprve byly anaerobní heterotrofové, kteří se šířily všemi směry i nahoru,           kde narazily na kyslík – dýchcí enzymy – aerobní organismy (heterotrofové), teprve   potom byly vytvořeny enzymy pro fotosyntézu – autotrofové.

 

Bernalova teorie: Bernal si všiml, že krystaly mají některé vlastnosti odobné organismům –   rostou, dělí se, spojují se, a domnívalse, že impuls pro vznik  organických sloučenin            přišel od krystalů. Tato teorie se jeví jako nepravděpodobná, protože organismy        zpravidla postrádají krystaly.

 

Foxova teorie: Fox zahříval fosfátové horniny v bezvodém prostředí s aminokyselinami při    100°C a získal jednoduché bílkoviny, o kterých se domníval, že byly později         spláchnuty do vody – vznik ve vodě.

 

 

VÝVOJ TEORIÍ A NÁZORů NA EVOLUCI, DARWINISMUS

 

Kreacionistická teorie: Předpokládá, že život byl stvořen vyšší sílou v dnešní podobě, tento            názor zastávali C. Linné.

 

Diluvionistická teorie: Robert Hooke. Tato teorie vycházela z biblického tématu o potopě světa – diluvium = potopa. Předpokládala, že život byl opakovaně zničen potopou a         znovu stvořen. K těmto předpokladům vedly nálezy zkamenělin, které se vyskytovaly v       několika vrstvách.

 

1. Smith sestavil první stratografickou tabulku organismů v určitých vrstvách. (1790)

 

Buffon přiznává vliv prostředí na organismy – proměnlivost druhů vlivem prostředí, ale stále popírá historický vývoj a fakt, že se z jednoho druhu mohl vyvinout jiný.

 

Teorie kataklysmat: G. Cuvier, přední paleontolog 19. století. Neuznával vývoj  a proměnu druhů. Předpokládá, že život byl opakovaně zničen katastrofami – kataklysmaty.

 

Lamarckismus: Lamarck svou teorii opírá o představy, že všechny organismy mají přirozenou          schopnost a vůli po pokroku ke složitějším a dokonalejším formám a jednají tak, aby se    vyrovnaly s nároky prostředí a přežily jeho změny, že protředí samo změny    nevyvolává,vzbuzuje však potřebu změny u orgamismů samých, že nově získané          znaky jsou dědičné a přenášejí se na další generace. Lamarckismus tedy zastává názor,    že se organismy aktivně přizpůsobují měnícím se podmínkám prostředí. Lamarck       popírá samovolné a přirozené vymírání druhů – pouze se přeměňují, ale uznává               vyhubení druhů člověkem.

 

Hillaire – neexistuje postupný vývoj – probíhá v rychlých obdobích – jde ve skocích, které jsou           způsobeny vnějšími vlivy a mezi kterými je vždy období stagnace. Uznává již vymírání        druhů.

 

Lyell – postupný vývoj druhů po drobných krocích, žádná zrychlení ve vývoji neexistují

 

Darwinismus: Charles Darwin (1809 – 1882) byl silně ovlivněn předchozí teorií Lyellovou.   Absolovoval cestu kolem světa, na které shromažďoval poznatky, které v roce 1859      shrnul ve své knize O vzniku druhů přírodním výběrem.  Podle jeho teorie rozšíření                         organismů není náhodné, ale zákonité, evoluce je pozorovatelný jev (paleontologický                                       materiál), hlavní jednotkou evoluce je druh a ne organismus, evoluce je založena na           čtyřech základních principech – nadprodukce potomstva

variabilita potomstva – potomci nejsou přesnou kopií          vých rodičů a liší se i navzájem od sebe

přírodní výběr – dnes selekční tlak – soutěžení o místo         na přežití, o zdroj živin, přírodní prostor, boj o získání partnera, přežívají lépe      přizpůsobení jedinci, přírodní výběr zvýhodňuje nositele individuálních odchylek, lépe                     vyvinutých pohlanvích znaků…, potomky plodí hlavně nejlépe přizpůsobení jedinci a             tím  přenášejí své genetické vlastnosti ve zvýšené míře do dalších generací, původně             příliš nepodstatné individuální rozdíly se s odstupem generací zvětšují a přecházejí až v    rozdíly druhové

gradualismus – nejslabší místo celé teorie, v dnešní době bývá často napadán a zřejmě je nepravdivý; postupné drobné změny, které vedou     ke změně celého druhu, postupné přizpůsobování – rovnoměrný vývoj; v dnešní době              nálezy (zkameněliny v různých vrstvách se od sebe podstatně liší) nasvědčují tomu, že vývoj probíhal ve dvou fázích – stabilní ekosystém – druhy jsou přizpůsobené a příliš se         nemění,   – změna ekosystému – změna nároků prostředí na živé organismy, v rámci         variability potomstva přežijí ti, co mají vhodnější znaky – rychlé upevnění nových                 znaků

Ve své další knize z roku 1871 nazvané Původ člověka a pohlavní výběr potom       vysvětlil vznik pohlavních znaků díky sexuálnímu výběru – samice dávají přednost           samci s lépe vyvinutými pohlavními znaky. Darwinovo dílo se setkalo i se značným                                 odporem zejména díky vztažení evoluce i na člověka.

 

Teorie živé planety: J.E.Lovelock vychází z těchto předpokladů – měřítkem pro evoluci je    Země, všechny živé organismy mají více či méně podobné nároky na prostředí,           organismy mění své fyzikální a chemické prostředí, využívají k růstu každou   příležitost, kterou jim poskytne prostředí, druhy, které rychleji rostou vytlačují pomalu          rostoucí druhy; domnívá se, že je třeba život přijmout jako globální skutečnost

 

 

STAVBA PROKARYOTICKÉ BUŇKY

 

 

Prokaryotické organismy jsou jen jednobuněčné. Nikdy netvoří funkčně a tvarově diferenciované tkáně.

Velikost prokaryotické buňky se udává v mm (1 – 2 mm). Celý obsah buňky se nazývá protoplast. Prvkovým a molekulárním složením se prokaryotická buňka neliší od eukaryotické.

Šest hlavních biogenních prvků: C, O, N, H, P, S ; hlavní biomolekulární látky: bílkoviny, nukleové kyseliny, polysacharidy, lipidy  (97% sušiny).

Kromě cytoplasmy má buňka jen čtyři nepostradatelné struktury:

cytoplasma: Velmi viskózní, koncentrovaný roztok mnoha malých a velkých molekul.                          Vyplňuje zcela prostor buňky.

jaderná hmota – nukleoid: Jediná do kruhu stočená (cyklická) dvoušroubovice DNA              na bílkovinném nosiči. Je vlastně jediným chromozomem. DNA je asi 100 x delší             než vlastní buňka, a proto je v buňce poskládána do smyček.

ribosomy: Tvořen rRNA, jsou volně umístěny v cytoplazmě, tvoří se na jadérku,                       klidová buňka jich obsahuje několik set, rostoucí 30 000 i více.

cytoplazmatická menbrána: Izoluje vnitřní prostředí buňky od vnějšího a má                           polopropustné vlastnosti.

buněčná stěna: Je složená z peptidoglykanu – murein. Je to tuhý obal, který uděluje                  buňce tvar a mechanicky ji ochraňuje před vlivy vnějšího prostředí.

Podle toho, jestli se buněčná stěna dá, nebo nedá obarvit speciálním barvivem, rozdělujeme prokaryotické buňky na grampozitivní (dají, G+) a gramnegativní (nedají, G-)

 

Kromě základních struktur může prokaryotická buňka mít ještě další struktury: tylakoidy (vychlípenina povrchové membrány, na které jsou umístěny enzymy potřebné pro fotosyntézu a dýchání), glykokalix (může být umístěn nad buněčnou stěnou), fimbrie (krátké brvy,které pomáhají buňce udržet se na určitém místě), bičíky (pomáhají buňce pohybovat se, mohou být jeden, dva nebo více), cytoskelet (mikrofilamenta, mikrotubuly; vyztužují buňku, pomáhají udržet si tvar).

 

 

STAVBA A ŽIVOTNÍ PROJEVY ROSTLINNÉ A ŽIVOČIŠNÉ BUŇKY

 

Velikost eukaryotické buňky se pohybuje od několika mm až do jednoho metru (neurony). Všechny eukaryotické buňky obsahují cytoskeletální systém. Je tvořen vlákénky – mikrofilamenty a trubičkami – mikrotubuly. V buňce tvoří svazky, které se mohou zkracovat a natahovat a umožňovat tak pohyb cytoplazmy uvnitř buňky. Podílejí se vzniku dělícího vřeténka. Jádro – nukleus – eukaryotické buňky je zřetelně ohraničeno od okolí cytoplazmy. Na povrchu jádra je dvojitá biomembrána – blána jaderná. Vnitřek je vyplněn polotekutou hmotou – karyoplazmou, v níž se nacházejí chromozomy. V jádře se nachází jedno nebo několik jadérek.

 

Stavba rostlinné buňky: Eukaryotická buňka rostlinná je ohraničena buněčnou stěnou, která je u rostlin tvořena celulozou a u hub chitinem. Buněčné stěny dřevin obsahují též dřevovinu – lignin. Dále rostlinná buňka obsahuje: mitochondrie – tyčinkovité až vláknité útvary, v buňce jich bývá několik  set, jsou opatřeny dvěma biomembránami, uskutečňuje se v nich buněčné dýchání, endoplazmatické retikulum – membránový systém, na některé jeho membrány jsou připojeny ribosomy – hrubé ER – místo syntézy buněčných bílkovin, hladké ER bez ribozómů je místem, kde se syntetizují glykolipidy, Golgiho systém (ne nutně) – soustava měchýřků, ve kterých probíhají biochemické reakce upravující látky, které jsou vyměšovány z buňky, vakuoly – organely oddělené od cytoplazmy biomembránou – tonoplast – vnitřek je naplněn roztokem nejrůznějších látek a enzymů, které se zúčastňují metabolických přeměn, obsah vakuoly se nazývá buněčná šťáva, plastidy – chloroplasty – ohraničeny dvojitou biomembránou, která uzavírá bílkovinou plazmu – stroma, v ní je síť uzavřených tylakoidů, stupňovitě na sebe uložené tylakoidy tvoří grama obsahující zelený chlorofyl, asimilační barvivo, – chromoplasty – obsahují červená a žlutá asimilační barviva – kartenoidy, xantofyly, as. b. jsou nerozpustná ve vodě, leukoplasty – zejména v neosvětlených částech rostlin, hromadí se v nich zásobní látky (škrob, bílkoviny, lipidy).  Mladé rostlinné buňky obsahují více malých vakuol, starší buňky často jednu velkou. Uvnitř rostlinných buněk se mohou ukládat některé často nápadné součásti – produkty jejich metabolismu – škrobová zrna, mikrokapénky tuků, krystalické inkluze, silice… Buňka hub obsahuje lyzozomy.

 

Stavba živičišné buňky: Od rostlinné buňky se liší hlavně svou biochemickou aktivitou. Další typický znak živočišné buňky je tvarová rozmanitost umožňující nejrůznější tkáňovou specializaci. Tento znak je umožnen tím, že nemají celulózní buněčnou stěnu. Buňky různých živočišných druhů stejného tkáňového typu mají podobný tvar. Živočišné buňky mívají jedno jádro. Vyjímkou jsou např.jaterní b.nebo b. chrupavek – dvě, nálevníci – morfologicky rozlišená (makro- a mikro- nukleus), osteoklasty – až sto, červené krvinky – žádné. U živočišných buněk jsou patrné charakteristické modifikace struktury jejich cytoplazmatické membrány v závislosti na vykonávané funkci. Dále živočišné buňky obsahují některé stejné útvary jako buňky rostlinné (mitochondrie, ER, Golgiho systém), lyzozomy – měchýřky tvořené biomembránou, obsahují trávicí enzymy, centriolu – dva kolmé svazky mikrotubulů v blízkosti jádra, zajišťuje tvorbu dělícího vřeténka, mikroplky – zprohýbaná membrána držící buňku pohromadě, a naopak některé útvary rostlinné buňky neobsahují – plastidy, většinou ani vakuoly – stejná fce jako lyzozomy.

 

Životní projevy eukaryotické buňky: Rozeznáváme několik nejnutnějších životních projevů: tok látek, tok energie, tok informací – dráždivost, vnímavost –  metabolismus, reprodukce, evoluce, pohyb.

Rozdíly: Rostlinné buňky jsou většinou autotrofní, zatímco většina živočišných heterotrofní. V živočišné buňce probíhá daleko více procesů – větší spotřeba energie. Živočišná buňka může přijímat látky všemi třemi způsoby – difuze, transport pomocí bílkovinných přenašečů, endocytóza. U rostlin se pohybují pouze jednobuněčné řasy pomocí bičíků, živočišné buňky se pohybují častěji. Rostlinné buňky rostou po celý  život buď dělivým – aktivním, nebo prodlužovacím – pasivním růstem, zatímco živočišné mají růst omezený, rostou především v mládí, a dělivý.

 

 

ŽIVOTNÍ FUNKCE NA ÚROVNI BUŇKY

 

Tok látek: Buňka je z fyzikálního hlediska otevřený systém – dochází k výměně látek i energie s prostředím. Látky, které do buňky vstupují, jsou nutné pro krytí energetické potřeby, ke stavbě buněčných struktur, pro normální chod metabolických procesů a pro regulační činnosti. Mohou do ní však také vstupovat látky, které pro ni namají žádný význam nebo ji poškozují. Buňka naopak vydává látky, které jsou pro ni zbytečné nebo škodlivé, látky užitečné pro jiné buňky v organismu, látky ochranné. Buňka může z okolí přijímat nebo do okolí vydávat plyny, ionty, malé molekuly organických látek, makromolekuly a některé buňky i mikroskopické částice. Pro příjem a výdej těchto látek se v průběhu fylogeneze vyvinuly různé buněčné, fyzikální a chemické mechanismy.

Při vstupu do buňky fungují určité fyzikální mechanismy, z nichž nejvýznamější jsou difúze a osmóza – pasivní transport.

 

DIFÚZE: Difúze je volné prolínání látek přes cytoplazmatickou membránu. Prolínat mohou molekuly velikosti vody nebo menší (zejména neelektrolyty – alkohol, močovina – některá barviva, jedy léčiva). Rychlost difúze je přímo závislá na koncentračním spádu a teplotě a nepřímo závislá na velikosti difundujících molekul a viskozitě prostředí, ve kterém probíhá. Buňka nemůže ovlivnit směr a rychlost prolínání látek. Koncentrace těchto látek uvnitř buňky je tedy závislá na jejich koncentraci vně buňky. Teoreticky tedy difúze probíhá dokud se koncentrace látky vně a uvnitř buňky nevyrovnají. V praxi však buňka většinou přijaté látky dál zpracovává, a proto se dufúze děje neustále.

Zvláštní typ difúze je difúze přes bílkovinný kanál cytoplazmatické membrány. Tento kanál umožňuje pronikání látek větších než molekula vody. Tento transport je náročnější na energii a buňka ho může ovlivnit tím, že zablokuje bílkovinný kanál.

 

OSMÓZA: Osmóza je vlastně zvláštní případ difúze vody. Velkou roli zde hraje osmotický tlak – p, který musí být v obou prostředích stejný – vyrovnaný = izotonické prostředí. Toto prostředí je nutné pro přežití buňky, která musí udržovat stálost vnitřního prostředí – homeostáza. Není-li osm. tlak vyrovnaný, musí ho buňka vyrovnat. Jelikož ale částečky rozpuštěných látek nemohou membránou projít, vyrovnává se tak, že se jedno, nebo druhé protředí ředí vodou – voda proniká do buňky nebo z buňky. Rychlost průchodu vody přes membránu je závislá na velikosti rozdílu koncentrací prostředí. V případě nevyrovnanosti osmotického tlaku dochází ke dvoum osmotickýpm jevům

– hypotonické prostředí – p_p < p_b – voda jde do buňky,  dojde k jevu zvanému plasmoptýza (buňka nepojme všechnu vodu, zvětšuje se až praskne).

– hypertoniské prostředí – p_p > p_b  – voda jde z buňky, dochází k plasmolýze (buňka je postupně odvodňována až vyschne a úplně se scvrkne).

 

Další forma transportu látek přes membránu je TRANSPORT POMOCÍ BÍLKOVINNÉHO PŘENAŠEČE –aktivní transport: Bílkovinný přenašeč naváže látku. pro kterou je uzpůsoben, otočí se s ní v cytoplazmatické membráně a vypustí ji na druhé straně. Tento transport je náročný na energii, ale buňka může ovlivňovat rychlost i směr transportu – může působit proti koncentračnímu spádu.

 

Jinou formu transportu látek do vnitřního prostředí buňky přestavuje ENDOCYTÓZA, která se ještě rozděluje na fygocytózu a pinocytózu. Touto formou jsou transportovány především makromolekuly a molekulární komplexy. Oba procesy jsou náročné na energii, ale buňka může ovlivnit směr tranportu.

 

FAGOCYTÓZA: Přijímání látek tímto způsobem je omezeno pouze na některé buňky – někteří prvoci (měňavky), bílé krvinky a některé jiné tkáňové buňky. Prvoci takto přijímají potravu, fagocytární schopnost bílých krvinek je velmi důležitá při ochraně organismu.

Fagocytózou jsou přijímány větší tuhé částice. Buňka vysílá kolem částeček cytoplazmatické výběžky – panožky, které nakonec částečku zcela obklopí, a tak uzavřou uvnitř. Tím se odštěpí cytoplazmatická membrána, která se uvnitř postupně rozpustí. Na vysílání panožek se podílí kontraktilní bílkoviny cytoplazmy.

 

PINOCYTÓZA:  Přijímat látky pinocytózou umí prakticky všechny buňky. Při pinocytóze se na povrchu buňky vyvtvoří vchlípením cytopazmatické membrány malá jamka, která se prohlubuje až v dlouhý chobot. Tato vchlípená část se později v úrovni povrchu buňky odšktí a vzniká tzv. pinocytosový měchýřek, který se již nachází uvnitř buňky. Velikost těchto měchýřků je různá od několika mm až do sta °A. Obsah měchýřku potom přechází do cytoplazmy.

 

Buňka se také aktivně podílí na transportu látek přes membránu opačným směrem – ven. Tyto výdeje látek buňkou se obecně nazývají EXTRUSE. Extrusi můžeme rozdělit na tři základní typy – rekreci – vylučují se látky, které buňka přijala nezměněné (ionty, voda…), – exkreci – vylučují se nepotřebné nebo škodlivé produkty metabolismu buňky, – sekreci – vylučují se látky zužitkované, či nezbytné pro jiné buňky téhož organismu.  Exkrece se může dít několika způsoby, které jsou v podstatě obrácené postupům přijímacím – difúze, osmóza, bílkovinný přenašeč, obrácená pinocytóza = exocytóza. Zvláštní roli při exocytóza hraje Golgiho komplex, který vytváří měchýřek, ve kterém jsou uzavírány látky určené k transportu. Speciálním útvarem provylučování jsou u některých buňek vakuoly.

 

CYTOPLAZMATICKÁ MEMBRÁNA: Cytoplazmatická membrána, někdy nazývaná biomembrána, ohraničuje buňku od okolí. Pomocí ní se uskutečňuje výměna látek a energií a jsou přijímány životně důležité signály. U prokaryotních organismů je biomembrána jedinou membránovou strukturou. Biomembrány eukaryotních buněk obvykle obsahují steroid cholesterol, který se u prokaryot nevyskytuje. Struktura biomembrán obou typů buněk je velmi podobná, což svědčí o tom, že princip organizace biomembrán je velmi starý.

Hlavní stavební složkou biomembrán jsou fosfolipidy. Molekuly fosfolipidů jsou uloženy ve dvou vrstvách. Každá molekula má nepolární – hydrofobní – část tvořenou uhlíkovým řetězcem mastné kyseliny a polární – hydrofilní – tvořenou karboxylem s estericky vázanžm glycerolem, kyselinou trihydrigenfosforečnou a cholinem. Fosfolipidy jsou v membráně uspořádány tak,že jejich hydrofilní části jsou na okrajích membrány a jejich hydrofobní části směřují dovnitř. Další složkou membrán jsou cukry a glykoproteiny, které plní fci receptorů , a signální molekuly, které plní dorozumívací fci. Dále membrána obsahuje bílkoviny, které slouží k transpotu. Biomembrána je propustná provodu a částice v ní obsažené, které nepřesahují velikost molekuly vody – je semipermeabilní.

 

Tok energie: Nerušený chod buněčného metabolismu vyžaduje neustálý přívod energie  V buňce energie ani navzniká ani nemizí, pouze se přeměňuje energie chemických vazeb na jinou – vytváří tedy energii pomocí chemických reakcí. Tyto reakce rozdělujeme na dva základní typy. Reakce endergonické, tj. reakce, ktré proběhnou pouze tehdy, je-li jim dodáno potřebné množství energie, a reakce exergonické, tj. reakce, které naopak energii uvolňují. Samovolně, tedy spontálně, probíhajípouze reakce exergonické. Všechny buňky, až na malou skupinu organismů, získávají energii štěpením organických látek, nejčatěji glukosy. Podle toho, jak tyto látky získávají, rozeznáváme tři skupiny organismů:

 

PROTOTROFNÍ: Prototrofní organismy mohou růst, je-li  přítomen CO₂, voda a oxidabilní sloučenina nabo prvek. Oxid uhličitý je tedy jediný zdroj uhlíku a energie k jeho využití je dodávána z oxidace prvků nebo anorganických sloučenin.  Touto látkou mohou být plynný vodík, síra, soli železa a manganu,nitrity, čpavek, sirovodík, metan, formaldehyd… Efektivnost tohoto způsobu získávání energie je velmi malá. Prototrofie je omezena pouze na některé druhy bakterií. Tyto bakterie se nazývají zpravidla podle toho, jaký substrát oxidují – sirné, uhlíkové, metanové… Prototrofie je fylogeneticky velmi starý způsob přijímání energie. Prototrofní organismy bývají někdy nazývány chemolitotrofní.

 

AUTOTROFIE: Autotrofní organismy si samy vytvářejí z neorganických látek látky organické, primárně glukosu. V rostlinné buňce  se glukosa vytváří z vody a CO₂, při čemž je jako energie využívána energie světelná. Tento proces se nazývá fotosyntéza. K autotrofním organismům patří některé bakterie (tzv. fotosyntetické), někteří prvoci, sinice, řasy a všechny zelené rostliny.

rovnice fotosyntézy: 6 CO₂ + 6 H₂O  ^energie  > C₆H₁₂O₆ + 6 O₂

 

HETEROTROFIE: Heterotrofní organismy nemají schopnost  transformovat světelnou energii do chemických vazeb, nemohou si tedy vytvořit látky bohaté na energii a jsou odkázány na jejich přísun zvenčí. Tyto organické látky pocházejí primárně vždy z buněk rostlinných a sekundárně také z buněk živočišných. K heterotrofním organismům patří většina bakterií, houby, nezelené parazitující rostliny a celá živočišná říše.

 

UVOLŇOVÁNÍ ENERGIE BUŇKOU: Všechny buňky uvolňují energii chemických vazeb v podstatě stejným způsobem. Tato transformace ale nemůže proběhnout jednorázově, protože by se uvolnilo velké množství tepla, které by zničilo buněčné struktury. Energie z organických látek se proto uvolňuje postupným štěpením vazeb. Uvolňování energie z glukosy může probáhat dvěma způsoby: jednak rozštepením uhlíkového řetězce za nepřístupu kyslíku – anaerobní glykolýzou – jednak postupnou oxidací vodíku odňatého sobstrátu na vodu – oxidativní fosforylací.

 

ANAEROBNÍ GLYKOLÝZA: Při anaerobní glykolýze se molekula glukosy postupně rozštěpí na dvě molekuly kyseliny pyrohroznové. Štěpení se účastní osm enzymatických reakcí v přesném sledu. Uvolněná energie je ukládána do makroenergetických vazeb fosfátových – vazby kyseliny adenosintrifosforečné – ATP. Při tomto štěpení se uvolní dvě molekuly ATP, každá s energetickou hodnotou 50 KJ = 100 KJ.

Anaerobní glykolýzou mohou získávat energii takřka všechny buňky. Je pravděpodobné, že anaerobní glykolýza představuje fylogeneticky primitivní způsob uvolňování energie. U většiny buněk se vedle tohoto způsobu vyvinul ještě další, mnohem účinější –

 

OXIDATIVNÍ FOSFORYLACE: Mechanismus oxidativní fosforylace spočívá v oxidaci vodíku.  Vodíky nejsou ovšem odnímány přímo glukose, ale jedodušším látkám, které vznikají  jejím odbouráváním. Čtyři vodíky jsou odňaty již při anaerobní glykolýze při vzniku kys. pyrohroznové. Ta je v buňce dále přeměňována a produkty vstupují navázány na acetyl-CoA do Krebsova cyklu (cyklus kyseliny citronové). Během tohoto cyklu dochází k dalším dehydrigenacím a dekarboxylacím, takže nakonec celá molekula glikosy může být v dýchacím řetězci vzdučným kyslíkem oxidována oxid uhličitý a vodu.Přitom se uvolní značné množství energie, které se ukládá do molekul ATP. Při jednom cyklu oxidativní fosforylace se uvolní 36 molekul ATP.

 

Molekuly ATP jsou univerzálními přenašeči energie u všech buněk. Jelikož jsou relativně malé, mohou snadno difundovat. Dýchací řetězec probíhá v lipidové dvojvrstvě vniřtní membrány mitochondrie odkud přechází docytoplazmy a dalších buněčných struktur. Tamje podle potřeby uvolňována a vzniklá ADP přechází zpět do mitochondrií a celý proces se opakuje. Na druhou stranu je ale molekula ATP příliš velká na přechod přes cytoplazmatickou membránu, a proto veškerou energii, kterou si buňka vyrobí, musí také sama spotřebovat.

 

Tok informací: Nejdůležitější funkci co se týče přenosu a uchování biologických informací mají jednoznačně nukleové kyseliny. Víme, že neexistuje živá soustava, která by neobsahovala nukleové kyseliny. Jsou to makromolekulární látky, které jsou tvořeny mnoha monomery nazývanými nukleotidy. Nukleotidy jsou tvořeny dvěma složkami – nukleosidem a fosfátovou skupinou. Nukleosid je tvořen několika komponenty – monosacharidem pentosou a dusíkatou bází. Pentosa může být buď 2-desoxyribosa (DNA), nebo ribosa (RNA). Dusíkaté báze jsou deriváty dvou cyklických molekul – purinu a pyrimidinu. Deriváty purinu jsou adenin a guanin, deriváty pyrimidinu jsou cytosin, uracyl a tymin. Nukleové kyseliny jsou tedy tvořeny uhlíkem, vodíkem, kyslíkem, dusíkem a fosforem. Mezi dusákatou bází a pantosou je vazba 1b a fosfátová skupina je připojena k pátému uhlíku pentosy.

 

DNA: Desoxyribonukleová kyselina. Molekula DNA je tvořena desoxyribosou, fosfátovou skupinou, adeninem, guaninem, cytosinem a tyminem. V roce 1953 Watson a Crick objevili, že struktura DNA je tvořena dvěma komplementárními vlákny, která jsou spojena pomocí vodíkových můstků mezi bázemi a tvoří dohromady dvoušroubovici. Komplementárními vlákny se rozumí, že jsou navzájem opačně polarizovaná a jejich báze se doplňují podle systému: adenin – tymin a guanin – cytosin, přičemž mezi A y T jsou dva H můstky a mezi G a C jsou tři H můstky. Vlákna jsou ve šroubovici uspořádána tak, že na okraji jsou vazby fosfát – pentosa a doprostřed vyčnívají báze, které jsou propojeny H můstky.

IDENTICKÁ REPLIKACE: Proces identické replikace, tj. syntézy DNA, probíhá především v jádře buňky před  jejím dělením, protože se tak přenáší genetická informace. Replikace je identická, protože dojde v vytvoření dvou shodných molekul DNA se stejnou genetickou informací.

Dvoušroubovice DNA je enzymaticky štěpena na dvě koplementární vlákna. Ke každému vláknu se  z postředí ihned pomocí H můstků připojují nové komplementární nukleotidy. Jejich propojení v polynukleotidový řetězec zajišťuje enzym DNApolymeráza. Výsledkem procesu jsou dvě zcela identické molekuly. Vlákna z původní DNA, která sloužila jako vzor, se nazývají matrice.

 

RNA: Ribonukleová kyselina. Molekula RNA má v podstatě stejnou strukturu jako molekula DNA s tím rozdílem, že je tvořena pouze jedním polynukleotidovým řetězcem a místo tyminu obsahuje uracyl.  Rozeznáváme několik typů RNA:

mRNA – messenger RNA, informační, zprostředkovává přenos genetické informace z DNA na bílkoviny, má jednovláknovou strukturu

rRNA – ribosomální RNA, stavební složka ribosomů, u prokaryot nacházíme tři různé velikosti rRNA, u eukaryot až čtyři, struktura je málo prozkoumána, je jednovláknová, určité části molekuly mají strukturu dvojité šroubovice

tRNA – transferová, přenosová, přenášejí aktivované amonikyseliny při proteosyntéze z cytoplazmy do místa proteosyntézy – na ribosom, v buňce existuje nejméně tolik tRNa, kolik je aminikyselin v bílkovinách – každá tRNA přenáší jen jeden druh amonikyseliny; struktura: tvar jetelového listu, molekula se skládá ze tří konstantích a jedné menší  (variabilní) smyčky, na začátku tRNA je akceptorové místo pro aminokyselinu, antikodonová smyška obsahuje antikodon – triplet, který při proteosyntéze navazuje na příslušný kodon v molekula mRNA

TRANSKRIPCE: Syntéza RNA. Probíhá v jádru a v mitochondriích. Proces podobný replikaci. Dvoušroubovice DNA se v určitém místě rozpojí – obnažení nukleotidů. K obnaženým nukleotidům se komplementárně připojí nukleotidy RNA, které jsou pospojovány v polynukleotidový řetězec RNApolymerázou. Takto vzniklá RNA se oddělí od matrice DNA a ta se opětovně spojí ve dvoušroubovici.. Vznikne tak přesná kopie vlákna DNA.

 

PROTEOSYNTÉZA: Syntéza bílkovin. Tato syntéza je v buňce v těsné závislosti na nukleových kyselinách. Bílkoviny jsou enzymy zajisťující všechny procesy probíhající v buňce, jejich vlastnosti jsou dané poředím aminokyselin, které je tvoří. Přesný sled aminokyselin určuje matricový princip. Jako matrice pro otiskování bílkovinných molekul slouží mRNA. Pozice jedné aminokyseliny je určena kombinací tří po sobě jdoucích nukleotidů – triplet, kodon. Tento sled také určuje poředí nukleotidů tRNA, která aminokyseliny přenáší do místa proteosyntézy – ribosom. Proto tRNA obsahuje trojici komplementárních bází  ke kodonu – antikodon.

tRNA se naváže na aminokyselinu aktivovanou ATP. mRNA se posouvá na akceptorovém místě ribosomu (jako magnet. pásek), postupně jsou čteny triplety a připojují se antikodony. Mezi amonikyselinami se utvoří peptidická vazba. Takto spojené aminokyseliny tvoří molekulu bílkoviny. Posunutím mRNA mimo ribosom se uvolní tRNA od mRNA i od přinesené aminokyseliny a proces je skončen.

 

Metabolismus: Metabolismus buněk můžeme rozdělit na dva základní druhy – anabolismus – proces, při kterém buňka syntetizuje látky přijaté zvenčí na látky energeticky bohaté – asimiláty (škrob…), tento druh matebolismu spotřebovává energii – endergonický děj, – katabolismus – soubor reakcí, při kterých dochází k odbourávání asimilátů na jednodušší sloučeniny a zároveň k uvolnění energie – exergonický děj. Všechny reakce, které v buňce probíhají, probíhají pod kontrolou enzymů.

Enzymy jsou bílkoviny, které katalyzují chemické reakce, které probíhají v buňkách. Molekula aktivního enzymu se vždy skládá z bílkovinné složky – apoenzym, a někdy i ze složky nebílkovinné – koenzym. Každý enzym má svou substrátovou specifitu – je specializovaný pouze na jeden konkrétní substrát – výchozí látku. Díky této specifitě má speciálně přizpůsobenou část – aktivní centrum, která má tvar kopie substrátu a prostřednictvím které substrát připojuje. Dále má každý enzym funkční specifitu. Buňka může enzymatické reakce ovlivňovat několika způsoby – řízení syntézy enzymů – může je přestat vyrábět                                                                                                     – ovlivnění aktivního centra – mění tvar aktivního centra pomocí                     inhibitorů nebo pouze spojí koenzym a apoenzym dohromady a nevytvoří aktivní               centrum, v případě potřeby aktivní centrum aktivuje pomocí aktivátoru                                       – využití chemické rovnováhy –

Může probíhat několik reakcí za sebou – řetězec na sebe navazujících reakcí – metabolická dráha. Aby reakce proběhly, musí být v pořádku všechny enzymy. Pokud se některý enzym poškodí, řetězec se u jeho reakce zastaví a dále nepokračuje. Toto poškození může být pro buňku nebezpečné v případě, že výsledný meziprodukt je pro ni jedovatý – poškození buňky.

 

Reprodukce: Reprodukce je složitý morfologický a fyziologický proces, se kterým se setkáváme u všech organismů. Biologický význam reprodukčního procesu spočívá hlavně ve třech směrech: neustálým vytvářením nových jedinců se zachovává určitý druh organismů, při reprodukci se přenášejí dědičné vlastnosti z rodičovských organismů na potomky, proces rozmnožování má výzman pro mechanismus evoluce a při vzniku nových forem organického světa. V podstatě můžeme rozlišit dva druhy rozmnožování – nepohlavní – agamonogonie a pohlavní – gametogonie. Buňky jako takové vznikají dnes vždy autureprodukcí – rozdělením již existující buňky. Rozeznáváme několik základních typů dělení buňky – mitóza, meióza a amitosa. Viz dělení buněk, gametogeneze.

 

 

DĚLENÍ BUŇEK, GAMETOGENEZE

 

Mitóza: Mitóza je nejčastější způsob dělení buněk. Po stránce morfologické je charakterizována zejména změnami na jádře. Z funkčního hlediska zajišťuje mitóza přesnou distribuci genetického základu do obou nových buněk. Rozdělení jadra označujeme jako karyokinezi, rozdělení buňky jako cytokinezi. Samotný proces mitózy probíha ve čtyřech fázích, kterým předchází proces identické replikace DNA:

Profáze: Chromozomy se stávají viditelnými tím, že dochází k jejich spiralizaci – zkracování, a dehydrataci. Jaderná membrána se rozpustí a obsah jádra se smíchá s cytoplazmou, zmizí jadérko. V obou koncích buňky se začíná vytvářet dělící vřeténko. Profáze oproti dalším fázím trvá relativně dlouho – 30 – 60 min.

Metafáze: V metafázi sestupují chromozomy do tzv. ekvatoriální roviny (ve středu buňky) a seřadí se v ní svými centromerami vodorovně. Je dokončena tvorba dělícího vřeténka, které se připojí na chromozomy.

Anafáze: V anafázi se chromozomy v místě centomery podélně rozdělí a rozdělené chromozomy – chromatidy (poloviční), jsou přitahovány zkracováním dělícího vřeténka směrem k opačným koncům buňky.

Telofáze: V telofázi zaniká dělící vřeténko, chronozomy despiralizují a tím přestávají být viditelné. Okolo chromozomů se vytváří jaderné membrány a objevují se jadérka. Uprostřed buňky se začíná vytvářet cytoplazmatická přepážka, která posléze celou buňku rozdělí na dvě dceřiné – dochází k cytokinezi. Telofáze je děj přibližně stejně dlouhý jako profáze.

 

 

Meióza: Meióza je zvláštní druh buněčného dělení, při kterém vznikají pohlavní buňky – gamety, nebo haploidní výtrusy – spory. Meiotické dělení probíhá ve dvou po sobě následujících děleních, označovaných jakoprvní zrací dělení – redukční – heterotypické, a druhé zrací dělení – ekvační – homeotypické. Obě dělení probíhají ve čtyřech fázích. Během meiózy dochází k redukci počtu chromozomů na poloviční počet. Princip meiotického dělení je v postatě stejný jako u mitotického s malými rozdíly: V první fázi dělení se chromozomy párují do ekvatoriální roviny ve dvojicích nesoucích stejné geny – tvoří se bivalenty. Dělící vřeténko se napojí nerovnoměrně – stejný chromozom je z jedné strany napojen silněji a z druhé slaběji, z každé dvojice je nerovnoměrné napojení k jiným stranám – tím se docílí toho, že se chromozom nerozdělí, ale celý se přitáhne buď k jednomu nebo druhému konci. Ne vždy dochází k despiralizaci,někdy se rovnou vytvoří dceřiné buňky. Tyto dceřiné buňky nesou poloviční genetickou informaci. Druhá fáze odpovídá mitotickému dělení s tím, že nakonci vznikají čtyři haploidní buňky – tetráda gamet – poloviční genetická informace.

 

 

Amitóza: Amitóza neboli přímé dělení je mezi rostlinnými a živočišnými buňkami poměrně řídký jev. Její průběh je relativně jednoduchý. Jádro se protáhne, uprostřed se zaškrtí a úplným oddělením vznikají dvě nová jádra. Ve většině případů se jádrorozdělí rovnoměrně, může ale nastat případ,že se rozdělí nerovnoměrně nebo dokonce fragmentuje ne jader několik. Ke konci dělení jádra se začíná dělit i cytoplazma a vznikají dvě nové buňky.

 

 

Gametogeneze: Gametogeneze je proces vývoje pohlavních buněk a rozděluje se na spermiogenezi – vývoj samčích pohlavních buněk, a oogenezi – vývoj samičích pohlavních buněk. Tento vývoj se uskutečňuje v gonádách. Ve vývoji obou typů můžeme rozeznat tři fáze: fázi rozmnožovací, fázi růstovou a fázi zrací.

 

 

OBECNÉ VLASTNOSTI ORGANISMů

 

V živých organismech se vyskytuje obrovské množství různých chemických anorganických i organických sloučenin. Zásadní význam pro podstatu životních dějů mohou však mít pouze ty, které jsou společné všech živým soustavám. Jsou to nukleové kyseliny a bílkoviny. Ve všech živých systémech (mimo nejjednodušší viry) nalézáme vždy další organické sloučeniny, zejména lipidy, polysacharidy a oligosacharidy. Voda obsažená v organismech je obecnou podmínkou chemické aktivity, podobně přítomnost iontů je nutná pro biochemickou aktivitu živé soustavy.

Další podmínkou každého živého organismu je určitá struktura. Všechny živé organismy jsou prostorově ohraničenou soustavou s vniřní strukturou. Základní strukturální jednotka živých soustav je buňka. Obecný princip vnitřní strukturální organizace je u všech buněk totožný. Charakteristickým rysem struktury živých organismů je i její dynamičnost. V buňce dochází k neustálým a velmi rychlým přestavbám. K pomalejším změnám struktury dochází také neustále během ontogeneze jedince. Můžeme tedy říci, že struktura a její dynamičnost je pro živé soustavy specifická.

Základem biochemické aktivity živých systémů jsou enzymatické reakce. Enzymatická aktivita, která ve svém celku danou soustavu zachovává, eventuelně vytváří podmínky pro její reprodukci, je tedy také specifická pro všechny živé soustavy.

Všechny procesy v živé soustavě probíhající jsou řízeny, regulovány. Jsou regulovány tak, že směřují k zachování soustavy, k jejímu růstu a k její reprodukci. Základem regulací v živých systémech jsou autoregulační mechanismy. Principy a zákonitosti autoregulací v živých soustavách jsou v podstatě tytéž jako v kterékoliv neživé sebe regulující, tj. kybernetické, soustavě. Činnost živé soustavy je regulována tak, že je umožněna její existence i tehdy, jestliže se podmínky prostředí mění. Živé organismy tedy reagují na impulzy z prostředí – jsou vnímavé, sensitivní. Projevem této reaktibility ja na úrovni jedince jeho reakce na vnější podněty a na úrovni fylogeneze vývoj druhů.

Živé organismy jsou ohraničeny nejen prostorově, ale i časově. Z toho vyplývá nutnost jejich neustálé reprodukce. Jestliže uvažujeme dlouhodobý vývoj, musí nově vznikající soustavy odpovídat změněným podmínkám. Reprodukce nemůže být tedy pouze identická – živé soustavy se přizpůsobují měnícím se podmínkám a samy se mění – vyvíjejí se. Z toho vyplývá, že jednou z nejcharaterističtějších vlastností živých soustav je reprodukce spojená s dědičností a proměnlivostí – vývoj soustavy. Všechny dříve uvedené vlastnosti tento vývoj umožňují.

Živou soustavu můžeme tedy definovat jako organizovaný systém se schopností autoregulace, reprodukce a vývoje v závisloti na  vnějších podmínkách. Hmotným základem tohoto systému jsou organické polymery – nukleové kyseliny a bílkoviny. Funkce tohoto systému se realizuje především enzymatickými reakcemi a dále chemickými a fyzikálními procesy. Pro živé soustavy platí beze zbytku zákon zachování hmoty a zákony termodynamiky.

 

 

LÁTKOVÉ SLOŽENÍ BUŇKY

 

Některé sloučeniny obsažené v živých organismech najdeme i v anorganické přírodě a jiné sloučeniny jsou  zcela charakteristické pro živé soustavy, některé z nich dokáže člověk syntetizovat a jiné ne. Ty, které jsou pro organismus nezbytné a člověk je neumí syntetizovat, se nazývají esenciální. V podstatě můžeme látky obsažené v buňkách rozdělit do tří  funkčních skupin s tím, že rozdělení není přesné, protože mnohé látky náleží do několika skupin najednou:

Konstrukční: sloučeniny, ze kterých jsou vystavěny struktury buněk – bílkoviny, lipidy, polysacharidy…

Metabolická: sloučeniny, které uskutečňují a regulují chemické procesy, které jsou součástí biochemické aktivity buněk – soli, bílkoviny, enzymy, nukleové kyseliny, vitaminy, hormony…

Provozní: sloučeniny, které jsou v buňce zpracovávány a slouží především jako zdroje energie – glycidy,lipidy…

Kvantitativní zastoupení jednotlivých chemických sloučenin není ve všech buňkách stejné. Rozdíly jsou mezi jednotlivými druhy organismů, mezi diferenciovanými buňkami i v rámci jedné buňky během jejího života.

Ze všech prvků vyskytujících se na Zemi se v živé hmotě vyskytují jen některé – biogenní. Podle zastoupení v živých soustavách lze biogenní prvky rozdělit na makroprvky a mikroprvky.

Makroprvky: Základní makroprvky – C, H, N, O, P – tvoří asi 98% celkové hmotnosti organismu, další makroprvky – S, Ca, Cl, Mg, Na, K, Fe

Mikroprvky: V organismech se vyskytují pouze ve stopových množstvích, jsou však pro něj nepostradatelné – Zn, Mn, Cu, Mo, B, F, Br, Se, As, Si, Li, Al, Ti, V.

Organické sloučeniny tvoří asi 95% suché hmoty. Většinou jsou to makromolekulární látky – polymery.

Bílkoviny: jsou součástí všech buněčných struktur, tvoří podstatu enzymů, jsou tvořeny a-aminokyselinami, jejich podstatnou složkou je dusík, většina buněčných bílkovin je druhově a individuálně specifická

Nukleové kyseliny: DNA, RNA, jsou nositely genetické informace, největší  počet je jich umístěn v jádře, konkrétně v jadérku

Lipidy: účastní se především na výstavbě buněčných strutur, zejména membránových systémů, nejdůležitější jsou fosfatidy a z nich lecitin, jehož základem je glycerol

Sacharidy: tvoří podstatnou část buněčných stěn buněk rostlin a mezibuněčných hmot živočišných tkání, důležité jsou také pro energetický metabolismus buňky, nejdůležitější – glukosa; škrob, glykogen – energetické zásoby

 

 

PLETIVA A ORGÁNY ROSTLIN

 

Soubory buňek, které vykonávají stejné funkce a které mají přibližně stejný tvar a stejnou velikost, nazýváme pletiva. Podle tloušťky buněčné stěny a podle přítomnosti či nepřítomnmosti mezibuněčných prostorů  a podle tvaru rozlišjeme čtyři druhy rostlinných pletiv:

 

Podle původu rozdělujeme pletiva na nepravá – vyskytují se u hub, vznikají druhotným srůstem z vláken – plektenchym, a na pravá – vznikají dělením buněk.

Podle tloušťky buněčné stěny dělíme rostlinná pletiva na parenchym – Je tvořen tenkostěnnými buňkami stejných rozměrů ve všech směrech s četnými mezibuněčnými prostory – intracelulárami. Zvláštní podskupinu tvoří aerenchym – vyskytuje se u vodních rostlin, které potřebují být hodně nadlehčené, a proto mají intracelulární prostor větší než samotné buňky., na prosenchym – Je složen z jednosměrně protažených buněk se šikmými příčnými přehrádkami bez intracelulár. Vyskytuje se nejčastěji v cévních svazcích. Mladší buňky bývají tenkostěnné, starší tlustostěnné., na kolenchym – v místech, kde byly intraceluláry je buněčná stěny nápadně ztloustlá, tvořena tenkostěnnými buňkami, ve zvláštních případech může mít buňka ztloustlou celou jednu stěnu – deskovitý kolenchym, vyskytuje se ve stoncích., a na sklerenchym – toto pletivo má buněčné stěny značně ztloustlé s kanálky, kterými pronikají jemná plasmatická vlákenka – plasmodesmy, která umožňují spojení se sousedními buňkami. Buňky později odumírají a sklarenchymatické pletivo má funkci mechanické opory.

Podle dělivosti rozdělujeme pletiva na dělivá – meristémy – Jsou tvořeny drobnými parenchymatickými buňkami s relativně velkými jádry. Buňky se neustále dělí, a tím umožňují růst roslin po celý život. Nacházejí se na vrcholcích stonků a v kořenových špičkách – vrcholové dělivé pletivo. Dále od vrcholu dělení buněk postupně ustává, buňky nabývají větších rozměrů a nápadně mění i svůj tvar. Přeměňují se na pletiva trvalá. Buňky trvalých pletiv se v některých orgánech mohou znovu dělit, a tím vznikají druhotná (sekundární) dělivá pletiva. Jsou to např. kambium – jeho činností vzniká druhotné dřevo a lýko, felogen – korkotvorné pletivo, jehož činností vzniká druhotná kůra a kalus – hojivé pletivo., a na pletiva trvalá – Jsou tvořena diferenciovanými buňkami dokonale uzpůsobenými k určitým funkcím. Jejich buňky se již dále nedělí.

Podle funkce rozdělujeme trvalá pletiva na pletiva krycí – pokožková, Rostlinné tělo vyšších rostlin kryje jednovrstevná pokožka – epidermis – tvořená dlaždicovitými buňkami těsně k sobě přiléhajícími, bez chlorofylu. Chrání rostlinné tělo před nadměrným vypařováním vody. Vnější stěny buněk jsou ztloustlé a jsou kryty tenkou vrstvou kutikuly, tvořenou kutinem – látka tukové povahy nepropustná pro vodu a plyny. Výměnu látek s prostředím umožňují rostlině průduchy – stomata. Průduch je tvořen dvěma svěracími buňkami fazolovitého tvaru, které mezi sebou uzavírají štěrbinu. Jsou-li svěrací buňky dostatečně zásobeny vodou, je průduch zvětšený. Při nedostatku vody svěrací buňky ztrácejí vodu, buňky se narovnájí a průduch se zmenší. Čím víc je v buňce vody, tím víc je napnutá – pletivní napětí = tugor.Průduchy se nacházejí hlavně v pokožce na spodní straně listů, u jednoděložných na obou stranách a u vodních rostlin na svrchní straně listů. Přeměněné průduchy, které se nezavírají a pomocí nichž vytlačuje rostlina vodu se nazývají hydatody. Výdej vody pomocí hydatod se nazývá gutace. Součástí krycích pletiv jsou  i chlupy – trichomy. Mají různý tvar, stavbu i funkci: Trichomy krycí: mají především funkci ochrannou, jsou protažené do špičky, mohou být rozvětvené, jedno i vícebuněčné.

Trichomy žláznaté: bývají štítkovité až miskovité a zakončeny paličkou, vylučují vodné roztoky anorgnických látek a cukrů, silice a pryskyřičnaté látky.

Trichomy žahavé: jsou typem žláznatých chlupů, mají lahvicovitý tvar, jsou jednobuněčné nerozvětvené, blízko u chlupu je buněčná stěna ztenčená, prostoupená ox. křemičitým – křehká, při dotaku se v tomto místě chlup snadno ulomí a dochází k vystříknutí žahavé, mnohdy jedovaté látky.

Dalším typem jsou pletiva vodivá. Slouží k rozvádění různých látek rozpustěných ve vodě na různá místa v rostlině. Procházejí jako provazce protáhlých buněk kořenem, stonkem a větvemi až do listů a zde se rozvětvují v podobě žilek. Nazývají se svazky cévní  a rozdělují se na část dřevní a část lýkovou.

Část dřevní – xylem – tvoří cévice (u kapraďorostů a nahosemenných) nebo cévice a cévy (u krytosemenných) a průvodní pletiva. Cévice– tracheidy – jsou protáhlé buňky se zdřevnatělými stěnami, různým způsobem ztloustlými. V místech vzájemného styku mají příčné stěny zachované. Cévy – tracheje – jsou trubicovité útvary vzniklé spojením protáhlých buněk nad sebou. Jejich protoplast odumřel a jejich buněčné stěny se v místě styku rozpustily. Cévy uskutečňují vzestupný transport (transpirační proud) – z kořenů do stonku a do listů, stěny cév bývají charakteristicky ztloustlé a mívají též zpevňovací fci.

Část lýková – floem – se skládá z živých protáhlých buněk. V plasmě neobsahují jádro a jejich příčné přepážky jsou proděravělé. Proto se nazývají sítkovice. Uskutečňijí transport sestupný (asimilační proud) – z listů na místa potřeby. Pevných vláken, která doprovázejí sítkovice v některých rostlinách, se využívá k výrobě textilií.

Vzájemná poloha lýkové a dřevní části určuje typ cévního svazku:

Bočné – kolaterální – svazky cévní jsou nejčastější svazky ve stoncích a listech. Lýko bývá na vnější straně stonku, dřevo na vnitřní.

Dvojbočné – bikolaterální – svazky cévní mají dřevo z obou stran obklopené lýkem.Vnější lýko bývá silnější než vnitřní. Vyskytují se ve stoncích tykvovitých a lilkovitých rostlin.

Paprsčité – radiální – svazky jsou uspořádány tak, že dřevní a lýkové části jsou postaveny vedle sebe a pravidelně se střídají. Vyskytují se ve všech kořenech v prvním roce a v těch, které druhotně netloustnou. Všechny dřevní i lýkové části jsou obklopeny společnou pochvou, takže tvoří jeden celek.

Soustředné – koncentrické – svazky mají buď dřevo obklopené lýkem – hadrocentrické (např. u kapradin), nebo lýko obklopené dřevem – leptocentrické (např. u jednodělužných rostlin).

Posledním typem pletiv jsou pletiva základní. Jsou tvořena parenchymatickými buňkami a vyplňují prostory mezi pletivy krycími a vodivými. Buňky těchto pletiv jsou přizpůsobeny různým funkcím. Pletivo asimilační obsahuje velké množství chloroplastů, pletivo zásobní leukoplasty a škrobová zrna, pletivo vodní vodu (kaktusy), pletivo vzdušné vzduch a v pletivech vyměšovacích se hromadí, popřípadě vylučují silice, pryskyřice, třísloviny, alkaloidy…. Patří mezi ně mléčnice obsahující latex. Vyskytuje-li se v základním pletivu buňka, která se nápadně liší od ostatních, jde o idioblast.

 

Tělo vyšších rostlin  se dělí na tři základní vegetativní orgány:

Kořen: Kořen neobsahuje kutikulu ani fotosyntetická barviva. Objevuje se při klíčení semene. Nejdříve je to pouze kořínek, který se postupně přeměňuje v hlavní kořen. V určité vzdálenosti od vrcholu kořene vyrůstají kořeny postranní, které se dále větví. Soubor všech těchto kořenů se označuje jako kořenová soustava. Kořeny mohou vyrůstat i ze stonku. Takové kořeny se označují jako náhradní – adventivní. U některých rostlin hlavní kořen zasniká a je nahrazen trsem adventivních kořenů.

Stavba kořenu: Vzrostný vrchol kořene je tvořen meristémem, který  je chráněn čepičkou – calyptrou. Ta je tvořena parenchymatickými buňkami. Vnější buňky čepičky jsou slizovatější, tvoří kořenový maz a tím usnadňují pronikání kořene do půdy. Ve středu čepičky je několik řad buněk – tzv. sloupek – kalomela, v nichž jsou zrnka přesýpavého škrobu – statolitická funkce (zajišťuje růst kořene směrem dolů). Na povrchu keřene je jednovrstevná  kořenová pokožka – rhizodermis. Vychlípením některých pokožkových buněk vzniká kořenové vlášení. Pod pokožkou je mnohovrstevná  parenchymatická prvotní kůra – cortex. Tato prvotní kůra se skládá ze tří vrstev: exodermis – jednovrstevná, buňky korkovatějí, mezodermis – intraceluláry, pryskyřičné kanálky, sekreční buňky, mléčnice, stářím korkovatějí, jen některé zústávají tenkostěnné – transport roztoků z půdy do cévních svazků, endodermis – vnitřní vrstva, buňky nápadně ztloustlé,jen některé transportní fce. Endodermis ohraničuje střední válec, jehož vnější vrstva se označuje jako pericykl. Jeho buňky si uchovávají dělivou fce a  jeho činností se zakládají postranní kořeny. Uvnitř středního válce jsou radiální cévní svazky, které se tloustnutím mění na kolaterální a jsou odděleny kambiem, jehož činností kořen tloustne. Ve středu kořene se nalézá dřeň.

Modifikace kořenu: kořenové hlízy a bulvy – zásobní fce

Metamorfózy kořenu: vzdušné kořeny, dýchací kořeny – pneumatofóry, stahovací kořeny, chůdovité kořeny, haustoria – cizopasníci, asimilační kořeny, příčepivé kořeny

Funkce kořenu: upevňuje rostlinu v substrátu, nasávací, vodivá, mechanická, zásobní, vytváří aminikyseliny, alkaloidy, regulátory růstu

 

Stonek: Stonek je nadzemní orgán rostlin nesoucí pupeny, listy a reprodukční orgány. Nadzemní část rostliny – stonek s listy – se nazývá prýt. Buňky stonku  po dělení rostou a diferencují se. Na rozdíl od kořene však nerostou všechny stejně. Jsou úseky – články – internodia, jejichž buňky se velmi prodlužují, a úseky, kde buňky jen málo rostou a tvoří uzliny – nody, ve kterých se zakládají listy a úžlabní pupeny. Uzliny u trav se nazývají kolénka.

Stavba stonku: U semenných rostlin je základ stonku již v zárodku v semeni. Vyrůstá z pupenu – plumuly (několik druhů – dřevní, listové, květní). Na povrchu stonku je pokožka – epidermis, buňky těsně přilehlé, ztlustlé vnější plochy, průduchy, kutikula, trichomy. Pod ní je parenchymatická primární kůra – několikavrstevná, buňky směrem k obvodu obsahují chloroplasty. Vnitřní vrstva kůra je endodermis, která obsahuje hojně škrobových zrn a tvoří tzv. škrobovou pochvu. Tato pochva ohraničuje střední válec s vodivými pletivy a dření – dřeňové paprsky – vedení roztoků. Ve vnější stavbě středního válce – pericyklu – se zakládají adventivní kořeny. Podle stavby rozeznáváme čtyři stavby válce – stélé – protostélé, sifono-eustélé, eustélé, ataktostélé. Cévní svazky jsou většinou kolaterální. U nahosemenných a dvouděložných je charakteristické druhotné tloustnutí, kterého ze zúčastňují dva meristémy: Kambium – druhotné dělivé pletivo, jehož činností se zakládají směrem ven lýkové části a směrem dovnitř dřevní. Začíná se tvořit na jaře – tenkostěnné buňky – řídké dřevo, v létě – menší tlustostěnné buňky – letní dřevo. Vrstvám za jeden rok se říká letokruhy. Felogen je druhotné krycí pletivo (korkotvorné). Vzniká z parenchymatických buněk pod povrchem stonku, vně odděluje vrstvy korku. Odumřelá vnější pletiva se označují jako borka. Čočinky v korkovém pletivu zajišťují výměnu plynů – velké mezibuněčné prostory.

Typy stonků: podle tvaru a konzistence -byliny – lodyha – caulis, stonek s listy, odumírá týž                                 rok, kdy vyrostl

– stvol – scapus, bezlistý stonek zakončený                                    květem nebo květenstvím

– stéblo – culmus, dutý článkovaný stonek                                      trav, kolénka

– dřeviny – vnitřní pletiva stonku zdřevnatělá

– kmen – dřevnatý nerozvětvený stonek                                      vytrvalých rostlin, spojuje kořenový systém s                              korunou – strom – arbor

– keř – frutex, stonky se větví hned od                                                                                                  země

– polokeř – sufrutex – zdřevnatělá pouze spodní                             část stonku, horní je bylinná a každý rok odumírá

 

podle průřezu – válcovitý

– hranatý – čtyřhranný, trojhranný

– křídlatý – podélně vyniklé lišty

– rýhovaný – podélné rýhy

podle polohy v porostu – přímý, vystoupavý (obloukovitě se napřimuje vzhůru), poléhavý (jen vrchol se poněkud napřimuje), plazivý (leží na zemi, v uzlinách zakořeňuje adventivními kořeny), ovíjivý (šroubovitě se ovíjí kolem opory), popínavý (k opoře se přichycuje úponky nebo adventivními kořeny)

 

Větvění stonku múže být buď vidličnaté – málo zastoupené u vyšších rostlin, vrchol dává vyniknout dvěma dceřiným, které se stejným způsobem větví dál – jmelí, nebo postranní – dva typy – monopodiální – hroznovité – vedlejší větve nepřerůstají hlavní stonek, sympodiální – vrcholičnaté – postranní větve převažují nad hl. stonkem.

 

Metamorfózy stonku: oddenky – podzemní část, oddenkové hlízy – zásobní fce, bazální hlízy – ztloustnutí pod zemí, stonkové nebo lodyžní hlízy, brachyblasty – zkrácené postranní stonky nesoucí květy nebo listy, trny a kolce – přeměna brachyblastů – ochrana, fylokládia – asimilační fce, úponky – opora, šlahouny – rozmnožování

Funkce stonku: mechanická – nese listy a zajišťuje jim optimální polohu v prostoru, nese květy, vodivá – spojení mezi kořenovým systémem a listy, asimilační, zásobní

 

 

 

List: List je druhým orgánem prýtu. Je to postranní, obvykle zelený orgán a asymilační funkcí. Zakládá se v podobě hrbolku z dělivého pletiva vzrostného vrcholu stonku – pupen. Způsob uložení listu v pupenu je charakteristický – listová vernace. List má omezený růst i trvnámí. Roste nejprve ne vrcholu (meristém), později růst okrajový, zakládají se vodivá pletiva, nastupuje růst vmezeřený a poté je růst ukončen. Většina listů po prvním vegetačním období hyne – opadává. Prvními listy, které jsou vyvinuty již v semenu, jsou dělohy. Jednoděložné – jedna děloha, dvouděložné – dvě dělohy, nahosemenné – více.

Stavba listu: Asimilační listy se zpravidla skládají z listové čepele – lamina, která je rozšířená do plochy a stopkovitého řapíku – petiolus. U báze řapíku mohou být párové palisty – stipulae. Řapík může také chybět – bezřapíkaté – přisedlé. Někdy spodní část řapíku vytváří pochvu – vagina, která vybíhá v ouška – auriculae. Na rozhraní čepele a pochvy bývá blanitý jazýček – ligula.

Vnitřní stavbu listu pozorujeme na jeho příčném řezu. Na povrchu listu je svrchní a spodní pokožka. Pod svrchní pokožkou je palisádový parenchym – velký obsah chloroplastů, pod ním houbový parenchym – málo chloroplstů, s velkými mezibuněčnými prostory. Soustava těchto prostor je prostřednictvím průduchů ve spodní pokožce spojena s vnějším prostředím. Z vodivých pletiv ve stonku odbočují do stonku pruhy, které jako žilnatina prostupují celý list. Žilnatina vede roztoky a zároveň list zpevňuje.

Typy listů: V průběhu ontogenze  vyrůstá na semenné rostlině několik různých typů listů – dělohy – cotyledones, založeny v zárodku, výživa, šupiny – kataphyla, nejčastěji nezelené, báze stonku, oddenky nebo postraní větve, ochrana, lupenité listy  – folia, asimilační fce, různý tvar, různý tvar na jednom jedinci – heterofylie, listeny – bracteae, zelené nebo jiné, oblast květu, ochrana, listence – bracteolae, drobné listy na květní stopce

Podle utváření čepele se rozlišují listy jednoduché – čepel celistvá nebo členěná v laloky, a listy složené – čepel složená z lístků. Podle jejich uspořádání zpeřené (licho, sudo) a dlanitě složené.

Dále se listy rozlišují podle okraje čepele – celokrajný, pilovitý, dvakrát pilovitý, zubatý, dvakrát zubatý, vroubkovaný, chobotnatý, vykrajovaný, vyhlodávaný.

Podle postavení na stonku se listy dělí na střídavé – z jednoho nodu jeden list, další pootočený, spirála, vstřícné – z jednoho nodudva listy, nad sebou vždy otočené o 90 stupňů – křižmostojné postavení, přeslenité – z jednoho nodu více listů, přízemní růžice.

Podle přisedání na stonek rozlišujeme listy řqpíkaté, přicedlé, sbíhavé, objímavé, srostlé a prorostlé.

Metamorfózy listů: cibule – zásbní, listové trny – ochrana, dužnaté listy – zásoba vody, listové úponky – přichycování, masožravé – lákání a chytání hmyzu, kořenové – vzácné, fce kořenů

Funkce listů: fotosyntetická – asimilace CO2, transpirační – odpařování vody, výměnná – výměna plynů, krycí.

 

 

Dalšími orgány roslin jsou orgány rozmnožovací.

 

Květ: Květ je soubor přeměněných listů, přozpůsobených pohlavnímu rozmnožování rostliny. Květ vzniká z části stonku – květní lůžko, a z listů – květní obaly. Květní části jsou v květním lůžku a jsou rozlišeny na květní obaly a vlastní reprodukční orgány.

Květní obaly se nepodílí přímo na rozmnožování, mají ekologický význam, jsou uspořádány v jedné – jednoobalné – jeden typ listů, nebo ve dvou – dvouobalné – dva typy listů, kružnicích mohou také zcela chybět – bezobalné – nahé. Dále se dělí na nerozlišené tvarem a barvou – okvětní plátky a jejich soubor okvětí, a na rozlišené tvarem  i barvou – kalich – K, většinou zelený, ochrana, koruna – C, vnitřní, zbarvené, láká opylovače.

Reprodukční orgány zajišťují pohlavní rozmnožování:

Tyčinky: stamen, samčí pohlavní orgány – andreceum (A), Vytváří pylová zrna, u nahosemenných  rostlin jsou šupinovité, ploché s větším počtem prašných pouzder, u krytosemenných jsou rozlišeny v nitku a prašník,který se skládá ze dvou prašných váčků. Ty mají každý dvě prašná pouzdra. V nich se tvoří pylová zrna.

Stavba pylového zrna: Pylové zrno se skládá ze dvou buněk a dvou obalů. Vnější obal – exina – je tvořen celulosou a pektiny, bývá značně tlustý s různými strukturami – charakteristické, vnitřní obal – intina – je souvislá a tenká. Menší buňka – generativní – zajišťuje vlastní oplození vaječné buňky, větší buňka – vegetativní – vytváří pylovou láčku (samčí gymetofyt), která proroste čnělkou do semeníku a vtáhne za sebou generativní buňku.

Plodolisty: karpela, samičí výtrusný list – gynaeceum (G), může být apokarpní – jeden nebo více volných jednoplodolistových pestíků, nebo cenokarpní – srostlé ze dvou nebo více plodolistů, U nahosemenných rostlin jsou ploché  a nesou na svém povrchu vajíčka. U krytosemenných rostlin plodolisty srůstají svými okraji v dutý pestík. Pestík rozlišujeme na tři části: v dolní části je semeník, kde jsou ukryta vajíčka obsahující samičí pohlavní gamety, podle polohy vůči ostatním květním částem rozlišujeme semeník svrchní, polospodní a spodní, ve středu je čnělka a v horní části blizna.

Rostlinné vajíčko – ovum, samičí výtrusnice, zárodečný vak, gymetofyt, U nahosemenných rostlin jsou nahá, u krytosemenných v semeníku. Vajíčko má dva obaly – intergumety. Dělením pokožkových a podkožkových buněk placenty vzniká základ pletivného jádra – nucellus, ketrý se postupně zvětšuje. Obaly postupně obalí nucellus, na vrchu nesrůstají – klový otvor – mikropyle. Jedna buňka nucellu v blízkosti mikropyle (větší,větší jádro, hustší cytoplazma) se redukčně dělí a vznikají čtyři hapliodní buňky, tři degenerují a z jedné se vyvíjí mladý zárodečný vak, jehož vývoj pokračuje trojnásobným mitotickým dělením. Tím vzniká zralý zárodečný vak a na každém pólu čtyři jádra. Z každé čtveřice se tzv. pólové jádro přesune do centra zárodečného vaku, kde splynou v jádro zárodečného vaku (2n). Zbývající buňky – pomocné – synergidy, vaječná buňka, protistojné – antipody.

Vaječná buňka je oplozana generativní buňkou pylového zrna. Jádra splynou a vzniká 2n zygota, ze zygoty embryo. Jádro vegetativní buňky splyne s jádrem zárodečného obalu – 3n jádro – triploidní pletivo – endosperm – výživa zárodku.

Rostliny, které mají tyčinky i plodolisty v květu pospolu, jsou oboupohlavé. Mají-li v květu jen tyčinky nebo jen plodolisty, jsou jednopohlavné, a to buď samčí – prašníkové nebo samičí – pastíkové. Vyrůstají-li samčí a samičí květy na jedné rostlině, označuje se tato rostlina jako jednodomá, vyrůstají-li na jedné rostlině téhož druhu pouze samčí nebo samičí, označuje se jako dvoudomá.

Souměrnost květu: souměrný – zygomorfní – jedna rovina souměrnosti, pravidelný – aktinomorfní – paprsčitý – více rovin souměrnosti, nepravidelný – asymetrický – nemá rovinu souměrnosti

Květenství: Rozlišujeme květenství jednoduchá – hroznovitá – postranní stonky nepřevyšují ostatní, rozkvétání zdola nahoru – vzestupně – akropetálně, u květů v jedné rovině dotředivě – centripetálně, hrozen, klas, jehněda, palice, okolík, úbor, hlávka, šiška, chocholík, –vrcholičnatá – postranní stonky převyšují hlavní, rozkvétání sestupně – bazipetálně, u květův jedné rovině odstředivě – centrifugálně, vrcholík,vidlan, srpek, vějířek, a složená – vznikají buď kombinací stejných typů květeství – homotaktická – lata, klas z klásků, složený okolík, nebo  složením rozdílných typů květeství – heterotaktická – např. hrozen ze srpků…

Květní vzorec: Květní vzorec vyjadřuje pomocí mezonárodních značek pohlavnost, souměrnost, počet a uspořádání květních orgánů.

samčí –             samičí –         oboupohlavý –

pravidelný – *   souměrný  –  ¯   bysimetrický  –        asymetrický  –       acyklický –

kalich – K    koruna – C  okvětí – P    soubor tyčinek – A    s. plodolistů – G

srostlé části – ( )    velký počet – ¥

Funkce květu: zajišťuje pohlavní rozmnožování.

 

 

Semeno: Semeno se vyvíjí z oplozeného vajíčka. Obsahuje osemení – testa, vzniká z intergumetů, ochrana, povrch hladký nebo zoubky a chlupy, živé pletivo – endosperm – triploidní, vyživuje zárodek, obsahuje tuky, škrob nebo bílkoviny, –perisperm – zbytky nucellu, výživa zárodku, zárodek – embryo, vzniká z oplozeného vajíčka jeho dalším dělením, skládá se z kořínku – základ kořene, orientován ke klíčnímu otvoru, hypokotulu – první podděložní článek, děloh – ploché listové útvary, lipnicovité – štítek, první nadděložní článek – epikotyl, a plumuly – první pupen rostliny, meristém vrcholného prýtu, jednoděložné – po straně dělohy, dvouděložné – mezi, trávy – obalena pochvou – koleoptile

Polyembryonie – v semeni dva a více zárodků.

 

 

Plod: Vyvíjí se v nadzemních částech rostlin, ve zvláštních případech plod dozrává v zemi – geokarpie. Je to mnohobuněčný generativní orgán rostlin. Vzniká ze semeníku krytosemenných rostlin po oplození vajíček. Čnělka a blizna zasychají. Hlavní funkcí plodu je ochrana semene a jeho vyživování, popřípadně i rozšiřování – chorie. Semeník se mění v plod, jeho stěna v oplodí – perikarp, který má obvykle tři vrstvy: exokarp – vnější, blanitá vrstva, charakteristicky zbarvená slupka, mezokarp – dužnatý až šťavnatý parenchym, endokarp – blanitý – jádřinec u malvic, sklerenchymatický – pecka u peckovic, parenchymatický – málo odlišný od mezokarpu – bobule.

Plody rozdělujeme na pravé – vzniklé pouze z pestíku, vývojově starší, a na nepravé – vzniklé i z jiných částí květu nebo květeství.

Pravé: suché – perikarp kožovitý nebo tvrdý sklerenchym

pukavé – vícesemenné, v době zralosti se otevírají

měchýřek – 1 plodolist, puká 1 švem (blatouch)

šešule – 2 plodolisty, 2 švy s chlopněmi, blanitá přepážka (řepka)

lusk – 1 plodolist, 2 švy od vrcholu (hrách)

tobolka – více plodolistů, různé otevírání (víčkem, děrami, zuby…, mák)

šešulka – malá šešule (penízek)

nepukavé – jednosemenné, neotevírají se, ale oddělují jako celek

oříšek – semena uložena volně, víceplodové, tvrdé oplodí (líska)

nažka – semena částčně srůstají se stěnou, 1 plodolist (olše)

obilka – jednoplodová, osemení a oplodí spolu úplně srůstají (obiloviny)

 

poltivé – vícesemenné, neotevírají se, ale rozpadají na jednosemenné díly

struk

tvrdka – 4 jednosemenné díly (hluchavka)

dvojnažka – 2 díly (javor)

diskový plod

dužnaté – oplodí má tři vrstvy, mezokarp – šťavnatá dužina

peckovice

bobule

Nepravé:   češule – srůst květního lůžka a spodní části květních obalů, uvnitř nažky (šípek)

malvice – srůst spodní stěny semeníku s češulí – zdužnatělá (jablko)

souplodí – hustě nahloučené plody, vzniklé z jednoho květu s apokarpním                                gynaeceem, s. měchýřků, s. nažek na zdužnatělém kv. lůžku (jahodník), s.                 peckoviček na zd. kv. l. (maliník)

Plodenství: soubor plodů z celého květenství – hrozny, úbor slunečnice

Zvláštní typy plodů – ananas – zdužnatělé celé květenství, hesperidum – zvláštní typ bobule (citrusy).

LÁTKOVÉ  SLOŽENÍ  ROSTLINNÉHO  TĚLA

PŘÍJEM   ŽIVIN

 

 

LÁTKOVÉ SLOŽENÍ

Těla rostlin se skládájí z vody a sušiny. Obsah vody je u různých rostlin různý a závisí na protředí, ve kterém rostlina žije. Také různé orgány téže rostliny mají různý obsah vody. Obsah vody je také ovlivněn stářím orgánů.

Sušina je zbytek rostliny, z níž byla odstraněna voda sušením při 105 °C do konstantní hmotnosti. Je tvořena především látkami organickými a z menší části látkami anorganickými – minerálními. Po spálení sušiny organické látky shoří a vytěkají ven, látky anorganické zůstanou v popelu. Hmotnostní obsah popela v sušině se pohybuje do 10%.

Sloučeniny skládající rostlinné tělo jsou tvořeny různými chemickými prvky. Ty, které jsou pro život nezbytné se nazývají biogenní prvky. Podle jejich obsahu v těle rostliny se rozdělují na makrobiogenní – Tvoří 0,1 – 50 % sušiny. Jsou to C (příjem – CO2, HCO3-, základní stavební prvek), O (příjem – vzduch, význam v procesu dýchání, stavební fce), H (příjem – voda, energetický metabolismus rostlin), N (příjem – NO3-, NH4+, nedostatek omezuje růst, nejúčinnější vazači – hlízkové bakterie), K (příjem – K+, zvyšuje odolnost rostlin proti nízkým teplotám a suchu, metabolismus, ovlivňuje otevírání průduchů, nedostatek snižuje intenzitu fotosyntézy), Ca (příjem – Ca 2+, činnost buněčných membrán, nedostatek – zpomalení růstu), P (příjem – H2PO4-, součást nukleových kyselin, ATP…, metabolické děje, nedostatek – zpomalení růstu, snížení tvorby plodů, nadbytek – zkrácení vegetační doby), S (příjem – SO4,2-,          aminokyseliny a bílkoviny), a Mg (příjem – Mg 2+, fotosyntéza, součást chlorofylu, dýchání a syntéza nukleových kyselin), a mikrobiogenní – Tvoří 0,00001 – 0,1 % sušiny. Jsou to Fe (složka enzymů, katalytické reakce, fotosyntéza – chlorofyl, nedostatek – odpadávání listů, snížení intenzity fotosyntézy), B (výživa, translokace sacharidů, nedostatek – odumírání vzrostného vrcholu, narušení  tvorby květů), Cu (součást enzymů, fixace vz. kyslíku, nedostatek – zpomalení růstu), Mo (asimilace dusíku, nedostatek . bledé listy, zpomalení růstu meristému), Mn (katalytický účinek pro tvorbu chlorofylu,nedostatek – zpomalení růstu, skvrny na listech), Zn (aktivace enzymů, syntéza bílkovin, nedostatek – porucha tvorby semen), Cl (fotosyntéza, protiklad K), Na (podobná fce jako Cl).

Základní organické látky rostlin jsou bílkoviny, cukry, nukleové kyseliny a tuky.

Bílkoviny jsou tvořeny aminokyselinami. Významnou skupinou bílkovin jsou enzymy – katalytické funkce. Jejich funkce je předevšín stavební, katalytická a zásobní.

Cukry – sacharidy – (monosacharidy – glukosa, fruktosa, disacharidy – sacharosa, polysacharidy – celulosa, škrob). Jejich funkce je především zásobní, některé však plní funkci stavební – celulosa.

Nukleové kyseliny – DNA, RNA – jsou nepostradatelné pro živé organismy, protože jsou nositelkami genetické informace. DNA – nositel genetické informace o všech fyziologických a morfologických dějích v organismu, RNA se podílí na přenosu této informace. (Identická replikace, traskripce, translace)

Tuky – lipidy – jsou látky bohaté na energii. Plní funkci stavební – fosfolipidy – membrány, a  zásobní – především oleje.

Kromě základních látek obsahuje organismus ještě látky odvozené, které vznikají kombinací základních organických látek. Jsou to především vosky (tvoří ochranné povlaky na listech), barviva (slouží k přilákání opylovačů, k fotosyntéze – chlorofyl, barviva rozpustná v tucích – lypochromy – xantogyl, karoten, chlorofyl, barviva rozpustná ve vodě – hydrochromy – autokyany), třísloviny (hořká chuť, např, čaj), alkaloidy (velký účinek na živočišný organismus, ve většině jedovaté – selhání nervové soustavy, kofein, thein, atropin, morfin, chinin), glykosidy (cukerný základ, jedovaté látky, digitalin – kardiatikum, povzbuzuje srdeční činnost, anigdalin – hořké mandle), pryskyřice (obrana proti poškození – vyteče do rány, ztuhlá pryskyřice – janar – významné konzervační účinky), silice (volné těkavé organické látky, rostlina pachem přiláká opylovače, např. eukalyptový olej), balzámy (pryskyřice + silice, konzervační prostředky), latexy (pouze některé rostliny v mléčnicích, např. smetánka lékařská) a vitamíny (jsou potřeba k životu, ale orgaismus si je neumí vyrobit).

 

 

PŘÍJEM ŽIVIN

Kromě vodíku, uhlíku a kyslíku přijímají rostliny ještě další biogenní prvky, a to především jako součást půdního roztoku. Z půdního roztoku jsou živiny přijímány především kořenovým vlášením. Tyto látky mohou z půdního roztoku pronikat do kořenů pasivně – difúzí prostorami v buněčné stěně, tzv. apoplastickou cetou bez účasti energie. Současně probíhá i adsorbční výměna iontů (přijímané kationty za H+ a anionty za OH-). Nebo pronikají aktivně přes cytoplazmatické membrány, tzv. symplastickou cestou. Tento transport se uskutečňuje i proti koncentračnímu spádu, ale spotřebovává se energie z molekul ATP na aktivaci nosiče nebo jeho pohyb přes membránu. Nosič má specifická vazebná místa jen pro určitý iont – selektivní příjem iontů.

Živiny mohou být také přijímány mimokořenově všemi nadzemními orgány. Pohyb živin jde apoplastem i symplastem. Je to doplňková výživa při nedostatku iontů v určité fázi růstu a vývoje rostliny (postřikové hnojení).

Rostliny lze pěstovat v tzv. živných roztocích – hydroponie.

Hnojiva – statková – hnůj, močůvka, kompost, kejda, zelené hnojení, průmyslová – dusíkatá (ledky, močovina, NH3, (HN4)2SO4), fosforečná (superfosfát, Thomasova moučka), draselná (KCl, K2SO4, MgSO4), vápenatá (mletá vápenec, CaO, saturační kaly)…

 

 

VODNÍ  REŽIM  ROSTLIN,  OSMOTICKÉ  JEVY

 

VODNÍ REŽIM:

Voda je pro život rostliny nepostradatelná. Je nejrozšířenější sloučeninou těla, průměrně 60 – 80 %, některé řasy až 98 %, suchá semena 5 – 14 %. Voda má schopnost akumulace tepla, pomáhá udržet stabilní teplotu, je potřeba jako reakční činidlo  při fotosyntéze, má význam při pohybech rostlin. Voda poskytuje dva biogenní prvky, je rozpouštědlem různých látek, a tedy prostředím, ve kterém probíhají chemické reakce. Slouží také k transportu látek v těle rostliny. Funkce vody v buňkách nezávisí na jejím množství, ale na jejím stavu. Ten charakterizuje chemický potenciál vody – udává o kolik je aktivita vody v buňce menší, než aktivita čisté vody (0 Pa). Obecně je tato hodnota menší, a proto má zápornou hodnotu. Voda se v systému půda – kořen – stonek – listy – atmosféra pohybuje na základě spádu chemického potenciálu tj. snahy o vyrovnání rozdílných hodnot koncentrací roztoků: z míst vyššího potenciálu (menší c) do míst s nižší hodnotou chem. pot. (vetší c).

Vodní režim zahrnuje příjem vody, vedení vody a výdej vody.

Příjem: Vodní a nižší rostliny přijímají vodu celým povrchem těla na základě difuze a osmozy.

 Vyšší suchozemské rostliny přijímají vodu kořenovým systémem, hlavně kořenovými vlásky (mnohonásobně zvyšují sorpční plochu) nebo mimokořenově – ve formě rosy, deště, vzdušné vlhosti nadzemními orgány – listy. Při kořenovém příjmu musí být vodní potenciál kořenů nižší než vodní potenciál půdy. Kořeny přijímají vodu jednak aktivně jednak pasivně.

 Pasivní příjem je možný jen tehdy, má-li rostlina listy. Při tomto přijmu molekuly vody difundují mezibuněčnými prostory a submikroskopckými prostory přímo v buněčných stěnách – appoplastická cesta. Difuzi umožňuje koncentrační spád způsobený vypařováním vody z těla – transpirací. (Voda uniká ven a unikající molekuly táhnou molekuly v cévách. Tím vzniká traspirační proud – sání, které je zabezpečováno kohezí – soudžností molekul vody.) V rostlině tak nastává podtlak a tím se voda pasivně nasává. Tento příjem je rychlejší než příjem aktivní a nespotřebovává se při něm energie.

Aktivní příjem je jediným zrojem vody pro rostliny bez listů a u olistěných rostlin probíhá v menší míře. Buněčné stěny kořenových vlásků osmoticky nasávají vodu z půdy a bobtnají. Voda jde do základní cytoplazmy a z ní do buněčné šťávy vakuol. Odtud ji přebírá další buňka – symplastická cesta.Tím se obnoví nasávací schopnost buněčné stěny kořenových vlásků a příjem vody pokračuje. Postup přijaté vody do nitra kořene závisí na hodnotách vodního potenciálu buněk. Tento zbůsob příjmu je pomalý a spotřebovává energii.

Příjem vody ovlivňuje mnoho faktorů: Teplota půdy – optimální teplota je 20 – 30°C. Při snižování nebo zvyšování teploty se příjem zpomaluje a při určité teplotě se zastaví úplně. Půdní vlhkost – optimum je 60 – 70 % půdních pórů vyplněných vodou, zbytek vzduchem. Velikost půdních částic – čím jsou menší, tím silněji poutají vodu (pomocí adheze – přilnavosti) a tím znesnadňují příjem (jílovité půdy). Obsah kyslíku v půdě –  dýchání kořenového systému –> uvolnění energie pro přijem vody. Koncentrace živin v půdě. Vysoký osmotický potenciál půdního roztoku (zasolené půdy) znemožňuje příjem vody. Rostliny se tomuto jevu mohou přizpůsobit. Vlhkost vzduchu – ovlivňuje transpiraci a tím příjem vody.

Vedení: Voda je v buňce vedena dvěma způsoby: Difuzí a osmózou – z buňky do buňky, vedení je pomalé. Uplatňuje se hlavně u rostlin s jednoduchou stavbou těla a u rostlin nepatrných rozměrů (mechy, lišejníky). Cévními svazky (cévy nebo cévice). Tento způsob uplatňují rostliny větších rozměrů, je to rychlý a vydatný přísun vody a živin. Souvislý transpirační proud – xylém – umožňují koheze vody (soudržnost molekul), adheze (přilnavost vody na stěny cév), kapilární elevace (vzlínavost po stěnách cév), kořenový vztlak (tlak, který vytlačuje vodu do výše položených pletiv) a transpirace.

Výdej: Asi 1 % vody rostlina využije ve svém metabolismu, zbytek vydává do prostředí v plynném nebo kapalném skupenství svými nadzemními orgány. Gutace – výdej kapalné vody hydatodami. Je projevem kořenového vztlaku. Uskutečňuje se při nízké teplotě a velké vzdušné vlhkosti, když se zastavuje transpirace. Gutační voda obsahuje minerální látky. Transpirace – vypařování – výdej vodní páry především listy. Páru může vydávat buď celým povrchem listu – kutikulární transpirace (méně než 10 % celkové transpirace) nebo štěrbinami průduchů – stomatární transpirace (hlavní podíl celkové transpirace). Tento výdej je ovlivněn – regulován otevíráním a zavíráním průduchů. Transpirační koeficient: udává, kolik gramů vody rostlina spotřebuje na vytvoření 1 g sušiny.

Intenzita transpirace – rychlost odpařování vody. Množství vydané vody jednotkou listové plochy za  jednotku času. Mění se během dne a během vegetačního období. V noci převládá převládá příjem vody, ve dne transpirace.

Transpirace je taktéž ovlivňována několika faktory: Vnitřní – Stavba, tloušťka i chemické složení kutikuly, velikost, počet a postavení průduchů, velikost průduchové štěrbiny, stáří a počet listů, stáří celé rostliny.

Vnější – Teplota vzduchu – čím vyšší, tím intenzivnější transpirace. Vlhkost vzduchu – s rostoucí vlhkostí transpirace klesá. Pohyb vzduchu – vítr odstraňuje vzduch s vodními parami z okolí listů – zvýšení výparu. Světlo – zvyšuje transpiraci. Množství dostupné vody v půdě. Množství popílku a kouřových plynů – škodí.

Význam transpirace: zásobování všech částí rostliny živinami, termoregulace, souvislé rostlinné porosty transpirací vyrovnávají teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.

 

Vodní bilance – poměr mezi příjmem a výdejem vody. Optimální bilance – výdej a příjem v rovnováze. Vodní deficit – větší ztráty než příjem, tugor klesá, rostlina vadne.

 

Podle příjmu vody se rozlišují:

hadatofyla – vodní rostliny

aerofyla – suchozemské rostliny

hygrofyta – vlhká, silně zamokřená stanoviště, bahenní – helofyta

mezofyta – středně vlhká stanoviště

xerafyta – suchá,velmi suchá

– halofyta – slanobytné

– sukulenty – extrémě suché prostředí

 

 

OSMÓTICKÉ JEVY:

Velkou roli zde hraje osmotický tlak – p (tlak, který vznikne nárazy rozpuštěných molekul na stěny), který musí být v obou prostředích stejný – vyrovnaný = izotonické prostředí. Toto prostředí je nutné pro přežití buňky, která musí udržovat stálost vnitřního prostředí – homeostáza. Není-li osm. tlak vyrovnaný, musí ho buňka vyrovnat. Jelikož ale částečky rozpuštěných látek nemohou membránou projít, vyrovnává se tak, že se jedno, nebo druhé protředí ředí vodou – voda proniká do buňky nebo z buňky. Rychlost průchodu vody přes membránu (semipermeabilní – polopropustná) je závislá na velikosti rozdílu koncentrací prostředí. V případě nevyrovnanosti osmotického tlaku dochází ke dvoum osmotickýpm jevům

– hypotonické prostředí – p_p < p_b – voda jde do buňky,  dojde k jevu zvanému plasmoptýza (buňka nepojme všechnu vodu, zvětšuje se až praskne).

– hypertoniské prostředí – p_p > p_b  – voda jde z buňky, dochází k plasmolýze (buňka je postupně odvodňována až vyschne a úplně se scvrkne).

 

ZÁKLADNÍ  FYZIOLOGICKÉ  DĚJE  V  ROSTLINĚ

 

Fotosyntéza:

Fotosyntéza je základním procesem vzniku organických látek rostlinného těla. Fotosyntéza se jí říka proto, že k přeměně jednoduchých minerálních látek (voda, CO₂) na složitější organické látky – syntéze – využívají zelené rostliny energie fotonů viditelné části slunečního spektra, tj. fotonů vlnových délek 400 – 750 nm. Tyto fotony zachycují barviva plastidů – chlorofyly a (všechny rostliny), b, c, d zachycují fotony modrofialové a červené části spektra, přídatná barviva pohlcují světlo v zelené oblasti a zvyšují tak jeho zachycování – fykocyan, fykoerytrin – zelenožlutá, xyntofyly, kartenoidy – modrozelená. Molekuly asimilačních barviv se seskupují do tzv. fotosystémů – fotosystém I – dlouhovlnnější formy chlorofylu a (a₁), fotosystém II – krátkovlnnější formy chlorofylu a (a₂). Chlorofyl a je jediné barvivo, které dokáže absorbovat světelné fotony, a proto všechna asimilační barviva předávají jimi zachycené fotony chlorofylu a Průběh: Fotosyntéza se skládá ze dvou fází: světelné a temnostní.

Světelná fáze – primární procesy: Primární procesy jsou přímo závislé na světle – fotochemické – v jejich průběhu se přeměňuje světelná energie na chemickou. Tyto reakce trvají krátce. Ve světelné fázi se chlorofyl a₁ pohlcením fotonu dostane do exitovaného stavu, čímž každá jeho molekula uvolní jeden elektron (celkem dva). Elektrony jsou přeneseny na akceptor, zatím neznámý. Transport pokračuje na ferredoxin (obsahuje dva ionty Fe3+), který se tím pádem redukuje. Dále se elektron řadou přenašečů – řadou redoxních reakcí – dostává zpět do chlorofylu. Energie uvolněná při tomto přenosu je využita na tvorbu molekul ATP. Tato cesta tvorby ATP se nazývá cyklická fotofosforylace.

Další součástí světelné fáze je necyklická fotofosforylace. Stejně jako předchozí je i tento proces spojen s tvorbou molekul ATP, které jsou potom využívány v temnostní fázi. ATP se však tvoří jiným způsobem: Elektron emitovaný chlorofylem a₁ se přes ferredoxin dostává na jiný přenašeč a na konečný akceptor NADP⁺. Ten je redukován pomocí protonů získaných fotolýzou vody na NADPH + H⁺. Také z molekul chlorofylu a₂ jsou emitovány dva elektrony, které se řadou přenašečů dostávají k molekule chlorofylu a₁, který se tím redukuje. Energie uvolněná při těchto reakcích je opět využita pro tvorbu ATP.

S necyklickým tokem elektronů je spojena fotolýza vody – Hillova reakce. Molekuly vody jsou účinkem světelných kvant rozkládány na kyslík, protony a elektrony. Elektrony vody doplní molekulu cholrofylu a₂, protony jsou využity k redukci NADP⁺ a kyslík je uvolněn do ovzduší.

Temnostní fáze – sekundární procesy: Tyto procesy jsou sérií enzymových reakcí, které jsou na světle závislé nepřímo – spotřebovávají ATP z první fáze. Mají pomalý průběh. V této fázi je nejprve vzdušný oxid uhličitý redukován za redukčního činidla NADPH + H⁺ a energie ATP. Vznikající cukr je dalšími enzymatickými reakcemi přeměněn na stálé produkty fotosyntézy – asimiláty (škrob, bílkoviny, tuky, atd.). Proces probíhá ve stromatu chloroplastů několika metabolickými cestami. Nejznámější je Calvinův cyklus.

Intenzita fotosyntézy: stanovuje se měřením výdeje kyslíku nebo spotřebou oxidu uhličitého. Závisí na řadě vnitřních (množství chloroplastů v buňkách, celkový stav a stáří rostliny) a vnějších (intenzita a kvalita světla, délka osvětlení, teplota – 25 -30°C, obsah CO₂ ve vzduchu, dostatek vody a minerálních látek) faktorů.

Fotosyntéza je jediný proces na Zemi, při kterém je kyslík uvolňován.

Rovnice fotosyntézy: 6 CO₂ + 12 H₂O —> C₆H₁₂O₆ + 6 H₂O

 

 

Dýchání:

Za okolností, při kterých rostliny nemohou fotosyntetizovat, získávají rostliny energii pro své životní funkce rozkladem zásobních látek na látky jednodušší. Tento proces se nazývá disimilace. Disimilační proces je ve skutečnosti složitým sledem enzymatických reakcí, které se souhrně označují jako dýchací řetězec. Dýchání (buněčné) probíhá ve dvou etapách – anaerobní glykolýza a oxodativní fosforylace.

Anaerobní glykolýza: Při anaerobní glykolýze se molekula glukosy postupně rozštěpí na dvě molekuly kyseliny pyrohroznové. Štěpení se účastní osm enzymatických reakcí v přesném sledu. Uvolněná energie je ukládána do makroenergetických vazeb fosfátových – vazby kyseliny adenosintrifosforečné – ATP. Při tomto štěpení se uvolní dvě molekuly ATP, každá s energetickou hodnotou 50 KJ = 100 KJ.

Enzymy katalizující reakce anaerobní glykolýzy jsou rozpuštěny v základní cytoplazmě, což svědčí o starobylosti a původnosti tohoto děje.

 

Oxidativní fosforylace: Mechanismus oxidativní fosforylace spočívá v oxidaci vodíku.  Vodíky nejsou ovšem odnímány přímo glukose, ale jedodušším látkám, které vznikají  jejím odbouráváním. Čtyři vodíky jsou odňaty již při anaerobní glykolýze při vzniku kys. pyrohroznové. Ta je v buňce dále přeměňována a produkty vstupují navázány na acetyl-CoA do Krebsova cyklu (cyklus kyseliny citronové). Během tohoto cyklu dochází k dalším dehydrogenacím a dekarboxylacím, takže nakonec celá molekula glukosy může být v dýchacím řetězci vzdušným kyslíkem oxidována na oxid uhličitý a vodu.Přitom se uvolní značné množství energie, které se ukládá do molekul ATP. Při jednom cyklu oxidativní fosforylace se uvolní 36 molekul ATP.

 

Z energetického hlediska je dýchací řetězec nejdůležitější děj aerobního katabolismu. Je lokalizován na vnitřní membráně mitichondriálních krist.

Buněčné dýchání ovlivňuje několik faktorů jak vnějších (teplota prostředí – 25 – 30°C, obsah kyslíku  v prostředí, přítomnost některých látek, které působí jako jedy buněčného dýchání), tak vnitřních (fyziologický stav rostliny a její stáří, obsah vody v pletivech, množství zásobních látek).

 

 

Transpirace:

Transpirace – vypařování – výdej vodní páry především listy. Páru může vydávat buď celým povrchem listu – kutikulární transpirace (méně než 10 % celkové transpirace) nebo štěrbinami průduchů – stomatární transpirace (hlavní podíl celkové transpirace). Tento výdej je ovlivněn – regulován otevíráním a zavíráním průduchů. Transpirační koeficient: udává, kolik gramů vody rostlina spotřebuje na vytvoření 1 g sušiny.

Intenzita transpirace – rychlost odpařování vody. Množství vydané vody jednotkou listové plochy za  jednotku času. Mění se během dne a během vegetačního období. V noci převládá převládá příjem vody, ve dne transpirace.

Transpirace je taktéž ovlivňována několika faktory: Vnitřní – Stavba, tloušťka i chemické složení kutikuly, velikost, počet a postavení průduchů, velikost průduchové štěrbiny, stáří a počet listů, stáří celé rostliny.

Vnější – Teplota vzduchu – čím vyšší, tím intenzivnější transpirace. Vlhkost vzduchu – s rostoucí vlhkostí transpirace klesá. Pohyb vzduchu – vítr odstraňuje vzduch s vodními parami z okolí listů – zvýšení výparu. Světlo – zvyšuje transpiraci. Množství dostupné vody v půdě. Množství popílku a kouřových plynů – škodí.

Význam transpirace: zásobování všech částí rostliny živinami, termoregulace, souvislé rostlinné porosty transpirací vyrovnávají teplotní rozdíly mezi dnem a nocí.

POHLAVNÍ  A  NEPOHLAVNÍ  ROZMNOŽOVÁNÍ  ROSTLIN

 

Rozmnožovámí je základní vlastností rostlin. Umožňuje zachování druhu a uchování jeho charakteristických znaků a vlastností. Existují dva typy rozmnožování – pohlavní a nepohlavní. V živtoním cyklu buňky se tyto dva typy rozmnožování střídají. Střídání pohlavní generace (gametofytu) a nepohlavní generace (sporofytu) se nazývá rodozměna – metageneze.

 

Nepohlavní rozmnožování (asexuální) je typ rozmnožování, při kterém z části těla jednoho rodičovského organismu vzniká nový jedinec – klon. Rozeznáváme několik typů nepohlavního rozmnožování. Nejzákladnějším typem je rozmnožování pomocí výtrusů – spor. Spory jsou haploidní částice, které vznikají meiotickým dělením ve výtrusnicích – sporangiích, které jsou tvořeny sporofytem (diploidní stélka nebo kormus, jeho základ vzniká mitotickým dělěním zygoty). Rozeznáváme několik druhů spor podle jejich fyzických vlastností. Jestliže jsou spora stejného tvaru i velikosti, nazývají se izospory. Jestliže nejsou stejného tvaru a velikosti, nazývají se anizospory – heterospory. Ty jsou dále fyziologicky rozčleněné na mikrospory a makrospory. Jestliže jsou spory nepohyblivé, nazývají se aplanospory, a jestliže se pohybují pomocí bičíků, nazývají se zoospory. Mitotickým dělením spor vznikají gametofyty. Gametofyty vzniklé z izospor jsou oboupohlavé, mikrospory dávají vznik gametofytům samčím a mikrospory gametofytům samičím.

Dalším typem nepohlavního rozmnožování rostlin je vegetativní rozmnožování. Při tomto typu nepohlavního rozmnožování nedochází k redukci počtu chromozómů a nový jedinec má genotyp shodný s mateřskou rostlinou. K vegetativnímu rozmnožování si některé rostliny vytvářejí zvláštní orgány – šlahouny (jahodník), oddenky (kosatec), hlízy (brambory), cibule (česnek), fragmentace (stélky řas), u vyšších rostlin může nový jedinec vzniknout z latentních meristémů – stonkové, listové řízky.

Pro reprodukci některých rostlin může být vegetativní rozmnožování důležitější než pohlavní. Toho se využívá v zemědělstlví a zahradnictví.

 

Pohlavní rozmnožování (sexuální) je typ rozmnožování, při kterém se na vzniku potomka podílejí dva rodičovské organismy. Dochází ke splynutí  jejich haploidních částic – pohlavních buněk – gamet. Tímto splynutím vznikne  diploidní zygota. Gamety stajného tvaru a velikosti jsou izogamety a jejich splývání se označuje jako izogamie, nestejného tvaru a velikosti anizogamenty a jejich splývání se označuje jako anizogamie. Samičí gamety jsou většinou větší a nepohyblivé, jsou to vaječné buňky – oosféry. Samčí gamety jsou menší, pokud se pohybují pomocí bičíků, nazývají se spermatoziody. Gamety jsou tvořeny v pohlavních orgánech – gametangia – gonády. Proces tvoření se nazývá gametogeneze – oogeneze, spermatogeneze.

Samotná reprodukce probíhá ve dvou etapách – opylení – přenesení pylu na vajíčko. (Autogamie – samosprášení, zabránění — protandrie – dříve dozrávají prašníky, — protogynie – dříve pestíky,– heterostylie – různočnělečnost, Allogamie – cizosprášení — entomofilní – hmyzosnubné, — anemofilní – větrosnubné). – oplození – pylové zrno vyklíčí v pylovou láčku, která proroste skrze čnělku do semeníku. Láčka, po proniknutí do vajíčka mikropylí, pronikne do mladého zárodečného vaku, roztrhne se a vyprázdní svůj obsah. Semeno, plod.

Mezi opylením a oplozením může uplynou různě dlouhá doba – několik hodin – více něž rok.

Vlastnosti jedince vzniklého ze semene ovlivňují oba rodičovští jedinci. Mohou vznikat rostliny s vhodnějšími vlastnostmi.

 

 

ROZŠIŘOVÁNÍ SEMEN A PLODů

 

Autochorie – rozšiřování vlastními silami, vymršťování semen díky nerovnoměrnému napětí v buňkách oplodí (netykavka)

Anemochorie – rozšiřování vzdušnými proudy, semena a plody jsou většinou malá a lehká a bývají optřena různým létacím zařízením (cmýr, křídla, chlupy, pérovité přívěsky)

Hydrochorie – rozšiřování vodními proudy, vodní a pobřežní rostliny,na semenech a plodech jsou rúzné útvary, které umožňují jejich vznášení na hladině

Zoochorie – rozšiřování živočichy, převážně savci a ptáky; – epizoochorie (na povrchu těla, příchytná zařízení), endozoochorie (v trávicím ústrojí, trus), speciální případy – myrmekochorie ( mravenci, kteří se živí zdužnatělými výrůstky semen), ornitochorie (semena vodních rostlin na nohách vodních a brodivých ptáků).

Antropochorie – rozšiřivání člověkem, záměrně – pěstování, náhodně

 

 

ONTOGENEZE  ROSTLIN

 

Ontogeneze rostlin neboli individuální vývoj je sled událostí od vzniku organismu až po jeho zánik

 

Růst je nevratné zvětšování objemu a hmotnosti, související s dělením buněk, jejich zvětšováním a diferenciací. Běžně se rozeznávají tři růstové fáze buňky:

Ebryonální fáze růstu je soustředěna v dělivých pletivech, především na vrcholech stonků a kořenů, ale i v druhotných meristémech (kambiu a felogenu). V této fázi dochází  neustálým dělením buněk ke zvětšování jejich počtu. Tato fáze trvá velmi dlouho.

Prodlužovací fáze je fáze, ve které již nedochází k dělení buněk. Objem buňky roste především díky vakuolám, které nasávají vodu a zvětšují tak svůj objem až nakonec splynou v jednu velkou centrální vakuolu. Množství cytoplazmy se nezvětšuje a bývá i s járem zatlačeno k buněčné stěně. Objem buňky se v této fázi zvětšuje často až 20 – 30 x.

Diferenční fáze je fází, ve které se buňky tvarově odlišují, specializují se podle své funkce a nabývají konečného tvaru. V této fázi již buňky nezvětšují svůj objem, tloustne pouze buněčná stěna.

 

Faktory ovlivňující růst:

Z vnějších faktorů ovlivňujících růst jsou nejdůležitějšími faktory teplota (teplobytné a chladnobytné rostliny), světlo (nutné pro zelené rostliny, při nedostatku světla dochází k etiolizaci – nápadné prodloužení stonku, zakrnění listů, ztráta zeleného barviva), voda (zvláště důležitá v prodlužovací fázi – vakuolizace), živiny (nedostatek – zakrnění růstu, nadbytek  – gigantický růst. Negativně ovlivňují růst jedy, exhalace, popílek…

Z vnitřních faktorů jsou nejdůležitější rostlinné hormony (fytohormony – stimulátory (auxiny – prodlužování buněk, dělení b., zakládání druhotných kořenů, zvyšuje rychlost syntézy DNA a RNA; gibereliny – především prodlužovací růst rostlin, cytokininy – metabolismus nukleových kyselin), inhibitory (kyseliny abscisová – brzdí růst, zastavují transkripci, fenolické látky)).

 

Růstová kolerace:

Všechny části rostlinného těla tvoří jednotnou soustavu. Změna v jedné části rostlinného těla působí fyziologicky na části ostatní. Toto vzájemné působení a ovlivňování se nazývá kolerace. Když je orgán ve spojení s celou rostlinou, chová se jinak, než když je od ní oddělen. Cílem kolerace je dosažení rovnováhy.

Polarita růstu – na rostlině i jejích orgánech je tvarově i funkčně rozlišený vrchlový – apikální pól, na němž narůstají prýty a spodní – bazální pól, z něhož regenerují kořeny. Tato polarita se zachovává v kterékoli poloze. Je důležitá při roubování – na sebe opačné póly.

Regenerace – obnovení částí těla opotřebovaných nebo ztracených v průběhu jejího života se nahrazují fyziologickou regenercí, např. jizvy po opadaných listech se hojí korkem; patologickou regenerací rostlina nahrazuje odejmuté orgány nebo zaceluje rány – hojivé pletivo – kalus, jeví se jako zduřenina.

 

 

Vývoj rostliny se fyziologicky dělí na čtyři období:

Embryonální období  je období, ve kterém jsou všechny buňky rostlinného těla v embryonální fázi. Toto období zahrnuje dobu od vývoje embrya až po dozrání semene.

Vegetativní období je charakterizováno růstem organismu. Semeno přijme vodu, bobtná, kořínek protrhne osemení a semeno je naklíčené. Kořínek zakotví v půdě a začíná intenzivně růst plumula. V okamžiku, kdy proroste osemením, začínáme mluvit  o klíční rostlině. Vzrostný vrchol stonku se dotává na povrch dvojím způsobem: a) epigeické klíčení – prodlužování podděložního článku stonku (hypokotylus), dělohy se dostanou na povrch a plní funkci asimilačních listů; b) hypogeické klíčení – prodlužování nadděložního článku (epikotylus), dělohy zůstávají v zemi jako zásobní organány. Na klíční rostlině se postupně vyvíjejí a dotvářejí vegetativní orgány. Rostlina se v této fázi rozmnožuje pouze vegetativně.

Období dospělosti je obdobím, kdy jedinec nabývá schopnosti tvořit gamety nebo spory. V tomto období je rostlina schopna pohlavního rozmnožování, zachovává si však možnost rozmnožování vegetativního.

Období stárnutí (senescence) je charakterizováno převahou katabolických pochodů a odumíráním rostliny, které končí její smrtí, což je nevratné zastavení všech metabolických dějů. V této fázi již neprobíhá rozmnožování.

Listy na stonku bylin odumírají společně s rostlinou. Listy dřevin mají kratší dobu existnce a opadávají buď každoročně (opadavé), nebo po několika letech, ne však najednou, ale postupně (stálezelené). Opad je podmíněn vyvinem zvláštní odlučovací vrstvy. Po opadu vznikne listová jizva.

 

Dormace – období vegetačního klidu, nastává jednou nebo vícekrát během ontogeneze, rostlina zastavuje růst, snižuje úroveň metabolismu, semena neklíčí; dormace je buď z vnitřních příčin – dané geneticky a fyziologickým stavem rostliny, nebo vynucená – dána nepříznivými podmínkami, při poskytnutí příznivých podmínek se rostlina „probouzí“

 

Jarovizace – vernavizace, nízké teploty zajišťují aktivitu enzymů stimulujících uvolnění genů pro tvorbu květů

 

Životní cyklus – doba života rostlin od vzniku do uhynutí, délka životního cklu je různá, podle toho, jestli rostliny tvoří plody jednou nebo vícekrát za život je rozdělujeme na monokarpické a polykarpické.

monokarpické se dále rozdělují na  – efeméry – vývoj jen několik týdnů

– jednoleté (anuely, letničky) – žijí jedno vegetační                            období

– ozimé – vyklíčí na podzim, přežijí zimu, v dalším roce                      potom hynou

– dvouleté (bieny) – první rok vytváří vegetativní orgány,                   druhý kvetou, tvoří semena a hynou

– víceleté (plurieny) – několik roků žijí ve vegetativním                      stavu, pak vytvoří květy, semena, plody a hynou

polykakarpické se dále rozdělují na      – vytrvalé (pereny, trvalky) – rostou několik let, po                        dosažení určitého věku zpravidla každoročně plodí, jejich                      lodyhy na konci každého vegetačního období hynou a               nepříznivé období přečkává rostlina v                                                           podzemních zásobních orgánech (oddenek, hlíza, cibule)

– dřeviny – vytrvalé rostliny, jejichž nadzemní část              neodumírá (jabloň…)

 

Fotoperiodismus – přizpůsobování rostliny rozdílné délce dne a noci, podle délky dne a noci, která jim vyhovuje, se rostliny dělí do tří skupin:

– krátkodenní – potřebují krátké denní osvětlení, na přechod do kvetení potřebují dlouhý čas tmy (konopí, tabák, bavlník)

– dlouhodenní – na přechod do květu potřebují dlouhé denní osvětlení a krátký čas tmy (obilniny, brambory)

– neutrální – kvetou v dlouhém i krátkém dni, mají-li vhodné podmínky, mohou kvést po celý rok (pelargonie, smetánka lékařská)

 

Pohyb je viditelná reakce rostlin. Pohyby rostlin můžene rozdělit podle následujícího schématu:

 

pohyby

              pasivní                                      aktivní

                              fyzikální                                      vitální

       hygroskopické       eplozivní         lokomoční (taxe)        ohybové 

                      kohezní                   v buňce     kolonií       autonomní         indukované

tropismy      nastie

 

Pasivní pohyby jsou výsledkem působení sil mimo rostlinu (vítr, voda, živočichové)

 

Aktivní pohyby jsou vyvolávány v určitých částech rostliny fyzikálními, chemickými nebo biologickými faktory.

Fyzikální pohyby jsou založeny na zákonitostech, které platí i pro neživou přírod. Uplatňují se na živých i odumřelých organismech.

– hygroskopické = bobtnavé – jsou umožněny bobtnavou schopností buněčné stěny, která je v různých pletivech různá – zakřivení části rostliny v důsledku nestejného pnutí (otevírání a zavírání šišek)

– kohezní – jsou umožněny kohezí molekul vody a jejich adhezí (přilnavostí) v vnitřním buněčným stěnám (vymršťování výtrusů u kapraďorostů)

– explozivní – vyvolány změnami turgoru buněk a pletiv (netýkavky)

Vitální pohyby jsou spojeny s fyziologickými pochody živé rostliny. Jsou reakcí na podnět z vnějšího prostředí.

– lokomoční = taxe – pohyby z místa na místo, v rostlinné říši se vyskytují v omezeném rozsahu; pohyby jsou indukované – vyvolané nějakým podrážděním, nebo orientované – ve směru proti podráždění; pozitivní taxe – za podnětem, negativní taxe – od podnětu; fototaxe, chemotaxe, aerotaxe (za kyslíkem), termotaxe, hydrotaxe, negytivní geotaxe (proti gravitaci)

– v buňce – pohyb cytoplazmy, buněčného jádra, plastidů

– kolonie – známé u nižších rostlin

– ohybové pohyby – zakřivování orgánů nebo částí rostliny, změna jejich postavení; mechanismus umožňující pohyby je buď růst – nutační pohyby, vyvolává nejstejný růst protilehlých částí téhož orgánu, zakřivení je nevratné a časově omezené, nebo turgor – variační pohyby, zakřivením orgánů – turgescentní strana (větší turgor) se vyklene, opačná ochabne, vratné a časově neomezené děje.

– automnomní pohyby – samovolné, endogenní, vznikají bez zřejmého vlivu vnějších činitelů, jsou to především pohyby růstové

– indukované – vyvolané, exogenní, jsou to pohyby vyvolané vnějším podrážděním, nutační i variační

– tropismy –  orientované pohyby vyšších rostlin, které jsou zakořeněny v zemi, buď za podnětem nebo od podnětu; fototropismus (za světlem, některé kořeny afototropické), geotropismus (gravitace, oddenky, šlahouny – ageotropické), aerotropismus (kyslík), chemotropismus (chem. látky v prostředí), tigmotropismus (reakce na dotyk s pevnou podložkou), hydrotropismus (vlhkost), termotropismus (změna teploty)

– nastie – neorientované pohyby, všesměrné; termonastie (otevírání a zavírání květů), fotonastie (změna intenzity světla, otv. a zav. květů), tigmonastie (dotyk, mechanické podráždění vyvolá reakci vždy v jednom směru), chemonastie (vzácné), seismonastie (mechanický otřes, probíhají rychle), nyktinastie (spánkové pohyby, vyvolané střídáním dne a noci)

 

 

VIRY – stavba, rozdělení, význam

 

 

Viry jsou nebuněčné částice vyznačující se schopností reprodukce v závislosti na hostitelské buňce – biotropické organismy, molekulární nitrobuněční parazité. Téměř všechny jsou submikroskopické velikosti o průměru 15 nm – 390 nm. Jejich evoluce nebyla ještě zcela objasněna (tři základní předpoklady – vznikly souběžně s buňkami, osamostatnila se část genetického aparátu buňky, vznikly redukcí parazitických bakterií).

 

STAVBA:

Virion je jednotlivá částice viru schopná infikovat hostitelskou buňku a rozmnožovat se v ní. Sám o sobě nejeví žádné funkční vlastnosti života – látkový a energetický metabolismus, růst, dráždivost, pohyb, rozmnožování – to mu dá až hostitelská buňka.

Virion je tvořen několika částmi:

1) Nukleové kyseliny: virion obsahuje vždy pouze jeden typ nukleové kyseliny, buď DNA (dvouvláknová nebo jednovláknová, cyklická nebo lineární), nebo RNA (jednovláknová nebo dvouvláknová, lineární); nukleová kyselina zajišťuje reprodukci a genetickou kontinuitu – GENOM.

2) Obal = Kapsid: bílkovinný obal chránící NK, je složen z identických bílkovinných makromolekul – kapsomer, kapsid se vytváří z jednotlivých kapsomer na základě fyzikálních zákonů autoregulace, je kódován NK, má kvaternární strukturu; rozlišují se dva základní typy – tyčinkovitý (tuhé nebo ohebné viry, helikální symetrie) a kulovitý (mnohostěnný, většinou ikozahedry)

Kapsid a nukleová kyselina vytváří nukleokapsid, který u jednodušších virů tvoří celý virion. Potom kapsid plní funkci zprostředkování vazby na povrch hostitelské buňky.

3) Vnější obal: je vytvořen jen u některých virů, skládá se z lipoproteinů a glykoproteinů membrán hostitelské buňky, virus se jím obaluje v konečné fázi zraní, má na povrchu receptory, prostřednictvím kterých se virus váže na hostitelskou buňku.

4) některé viry obsahují ještě enzymy, které jsou potřebné k zahájení reprodukce uvnitř buňky.

 

Životní cyklus viru je omezen na reprodukci závislé na hostitelské buňce.

1) Adsorbce virionu na buňku; Virus napadá pouze buňky se specifickými receptory pro daný virus na své povrchové struktuře.

2) Penetrace – vniknutí virionu do b.;

1. a) živočišné: pronikají do b. celé za pomoci obalů, kterých se postupně zbavují působením b. enzymů
2. b) rostlinné: pronikají celé pinocytózou
3. c) bakteriofágy: proniká jen NK pomocí trubičky v bičíku

3) Změna metabolických procesů v buňce vlivem viru

4)      a) vlastní reprodukce = lyze buňky – virulentní forma; tvorba enzymů – translace časných genů, replikace NK, syntéza bílkovin viru – translace pozdních genů, dozrávání = maturace. Tento cyklus se nazývá LYTICKÝ.

Schopnost buňky realizovat genetický program viru se nazývá permisivita.

1. b) virogenie = lyzogenie: NK se začlení do genomu buňky v podobě proviru (profág), buňka žije dál a množí se i se zabudovanou NK – vznikají infikované dceřinné buňky. V tomto období je buňka imunní vůči stejnému viru – je lyzogenní. NK udržuje ve stavu profága tzv. represor. Za určitých podmínek může dojít k aktivaci proviru a buňka vstupuje do lytického cyklu.

5) Uvolnění virionů: buňka se buď rozpadne, nebo se viriony uvolní bez jejího rozpadu

 

Virová infekce má tři fáze:

1) Latentní fáze: virus nebo genom v buňce přetrvává aniž by se replikoval – perzistence, žádné škodlivé důsledky pro buňku, v této fázi může buňka přetrvávat poměrně dlouhou dobu

2) Virogenie: virový genom se začleňuje do genomu buňky a působí její zásadní změnu – transformaci, nejčastěji nádorovou

3) Lytická fáze: virus se v buňce množí, dochází k lyzi b. a virus tak infikuje sousední buňky v tkáni, vzniká tak nekrotické ložisko – primární patologický jev infekční choroby

 

 

ROZDĚLENÍ:

Viry se rozdělují podle několika kritérií:

typ nukleové kyseliny a charakter jejího řetězce – DNA viry, RNA viry

přítomnost obalů – obalené, neobalené

přesné vymezení hostitele – živočišné, rostlinné, bakteriální, houbové

chemické vlastnosti virionů a jejich morfologie

 

Bakteriofágy:

Jsou to prokaryotické viry, které napadají bakteriální b.. Jsou důležitým faktorem rovnováhy v bakteriálním prostředí (půdy, vody…), mají velký význam v lékařství (prevence, léčba bakteriálních onemocnění), jsou modelovými organismy pro výzkum (molekulární genetika)… Většinou jsou polyvalentní – se širokým spektrem hostitelských kmenů.

 

Cyanofágy:

Jsou to prokaryotické viry napadající sinice.

 

Mykoviry:

Jsou to viry napadající nižší i vyšší houby. Většinou obsahují RNA. Charakteristické jsou pro ně latentní infekce.

 

Rostlinné viry – fytoviry:

Mají většinou jednořetězcovou segmentovanou RNA. Přenos zprostředkovává většinou hmyz, někdy i parazitičtí hlísti a houby, semena. Napadení se projevuje změnou tvaru, skvrnami na listech, deformací orgánů…Nazývají se podle chorob, které způsobují: virus tabákové mozaiky, virus zakrslosti rajčete, virus kadeřavosti tabáku

Zvláštním typem rostlinných virů jsou VOROIDY. Jsou tvořeny pouze krátkou cyklickou molekulou RNA, která se replikuje v jádře a způsobuje změny metabolismu b.. Šíří se v populaci, vyjímečně v generacích.  Zástupci: vřetenovitost bramborových hlíz, bledost plodů okurky…

 

Živočišné viry – zooviry:

Parazitují u bezobratlých i obratlovců včetně člověka. Některé jsou přenosné z živočichů na člověka – zoonóza. Přenášejí se vzduchem (kapénková infekce), potravinami (alimentární cesta), hmyzem (bodavěsací ústrojí), přímým kontaktem (dotyk kůže…), krví. Mají velmi rozmanitou inkuační dobu, od několika  hodin po několik let (pomalé viry – HIV).

1) DNA viry

1. a) neobalené: Parvoviry – hmyzí, ptačí, savčí, lidské; latentní infekce, onkogenní transformace

Papovaviry – savci (opice, lidé), onkogenní; opičí polyoma virus SV40, virus          lidských bradavic (papilom – kožní nádorek může přejít i ve zhoubný)

Adenoviry – ptáci, savci; působí infekce dýchacích cest a očních spojivek

Iridoviry – typické hmyzí, na člověka nepřenosné

1. b) obalené: Herpesviry – ptáci, savci, člověk; působí infekční opary (Herpes simplex – virus pásového oparu), některé jsou onkogenní (virus Epstein-Barrové – zhoubné bujení          lymfatických uzlin, původce infekční mononukleózy)

Bakuloviry – hmyzí

Poxviry – hmyz, ptáci, savci; některé patogenní; virus černých a kravských   neštovic

 

2) RNA viry

1. a) neobalené: Pikornaviry – savci, ptáci, rostliny, bakterie; virus dětské obrny (akutní zasažení CNS, ochrnutí), slintavka, kulhavka, rýma

Kaliciviry – kočky a prasata

Reoviry – většinou bezpříznakové infekce, někdy průjmy

1. b) obalené: Ortomyxoviry – ptáci, savci, člověk; způsobují chřipky (typ A, B, C – epidemického až pandemického charakteru, viriony snadno vytváří nové antigenní          varianty)

Paramyxoviry – spalničky, zarděnky, příušnice

Rabdoviry – vztklina (smrt zadušením v důsledku křeče svalstva, přenašeči jsou       šelmy)

Bunyaviry – záněty mozku přenášené členovci

Arenaviry –

Retroviry – dříve nazývané onkornaviry; působí zhoubné nádory kuřat –       sarkomy, lymfomy, leukémie (HTLV 1,2), pomalé infekce, HIV, SIV

Koronaviry – lidské záněty dýchacích cest

Togaviry – členovci i obratlovci, člověk; virus žluté zimnice, klíšťové            encefalitidy

 

 

ABIOTICKÉ SLOŽKY PROSTŘEDÍ

 

Abiotické složky životního prostředí jsou způsobené neživou přírodou (složení půdy, vody, minerální složení…).

 

1) Sluneční záření je jediným vstupem energie do biosféry, a tím i do všech ekosystémů. Na svrchní obal atmosféry dopadá záření o průměrné hustotě 1,38 KJ.m^-2.s^-1 – solární konstanta. Velkou část UV záření pohltí ozonosféra, IR je pohlceno v atmosféře vodní parou, a proto má největší význam viditelná oblast světla (400-750nm).

Sluneční záření ovlivňuje cirkadiální biorytmy (střídání tmy a světla), rozmnožování a fotoperiodismus – krátkodenní, dlouhodenní, neutrální – (střídání ročních období).

 

2) Teplota – pohlcené záření se mění v teplo, které ohřívá těla organismů. Zdrojem tepla jsou také biologické oxidace nebo geotermální zdroje.

Podle stálosti/nestálosti tělesné teploty rozdělujeme živočichy na poikilotermní (také rostliny) – proměnlivá teplota, v nepříznivých podmínkách upadají do stavu strnulosti, během něhož snižují životní projevy – kviescence – a homoiotermní.

Z hlediska teploty prostředí se rozlišují organismy termofilní, psychotrofilní a kryofilní  (žijí trvale na sněhu).

S teplotou souvisí také jarovizace (semena musí projít chladem) a tepelná iradiace (změna tvaru těla v závislosti na teplotě):

– Allenovo pravidlo – zvířata žijící v chladu mají menší tělesné výstupky

– Bergmanovo pravidlo – zvířata žijící v chladu mají menší povrch těla vůči objemu – josu                                              větší

 

3) Atmosféra – Rozhodující je především správné složení vzduchu – 78% N₂, 21% O₂, 0,03% CO₂, 0,07% vz. plyny, vodní páry, teplota vzduchu, směr proudění a jeho hustota (vyšší ve větších n/m).

Znečištění atmosféry – emise, kyselý déšť, smog (plynné znečištění, pevné částečky), freony – skleníkový efekt…

 

4) Hydrosféra – Voda je pro organismy nezbytná, protože se v ní vyvinuly. Limitujícím faktorem je pouze její salinita. Důležitá je také její teplota a hustota, rychlost mrznutí (pomalu = velké krystaly) a její skupentství.

– kapilární elevace, koheze, povrchové napětí…

Znečištění – těžké kovy, dusitany (mezní hodnota pitné vody je 50 mg/l), fenoly, tenzidy (prací prostředky), úniky ropných látek…

Podle potřeby vody jsou organismy suchomilné – xerofilní – a vlhkomylné – hygrofilní.

 

5) Půda je spolu s litosférou základním zdrojem anorganických látek. Z jejích fyzikálních vlastností je důležitá její pórovitost (množství a velikost prostoru mezi jednotlivými anorg. částicemi – prostor pro vodu a vzduch). Nejdůležitější složkou je humus (org. zbytky promíchané s anorg. složkou) – zadržuje srážkovou vodu, zmenšuje kolísání teploty a vlhkosti, je hlavním zdrojem potravy půdních živočichů.

Edafon = půdní společenstvo – mikroorganismy, hmyz, larvy, žížaly, krtci…

Znečištění půdy – kyselé deště, těžké kovy, dusitany, PBC, pesticidy (DDT)…