Biljna fiziologija

1. Biljna fiziologija

2. 1. Promet vode u biljkama: a. primanje vode iz zemljišta b. kretanje vode kroz biljku c. odavanje vode sa površine biljke 2. Fotosinteza

3. Voda Voda se u zemljištu nalazi u tri oblika: a) Gravitaciona voda ispunjava krupne šupljine u zemljištu posle kiše. Ova voda brzo ponire u dublje slojeve pa je biljke malo koriste. b) Kapilarna voda ostaje nakon ceđenja u sitnijim porama zemljišta i ovu vodu biljke koriste. c) Higroskopna voda je čvrsto vezana za čestice zemljišta i nedostupna je biljkama. Za usvajanje vode je značajno da u zemljištu bude kiseonika, on je važan za disanje korena. Ako u zemlji nema dovoljno kiseonika usled slabe aeracije zemljišta ili prezasićenosti zemlje vodom, biljke počinju da venu. Temperatura zemljišta takođe utiče na uzimanje vode. Pri niskim temperaturama se smanjuje usvajanje vode jer se povećava viskozitet vode, smanjuje se propustljivost protoplazme ćelije i usporeni su metabolički procesi u korenu. Tada biljka ne može da uzme vodu iako je u zemljištu ima. Ova pojava se zove fiziološka suša. Npr. u proleće je relativno visoka temperatura vazduha a temperatura zemljišta je niska pa dolazi do poremećaja u vodnom režimu biljaka.

4. H2O ksilem kora korena Primanje vode iz zemljišta Voda u koren ulazi kroz korenske dlake, zatim prolazi kroz koru korena i stiže u centralni cilindar gde se nalaze ksilem i floem. Kretanje vode iz zemljišta u korenske dlačice se odvija na osnovu osmoze. Sloj ćelija koje okružuju centralni cilindar epidermalna ćelija sa korenskom dlakom Broj korenskih dlačica je različit , kukuruz ima 400 dlačica na 1 mm2 a hrast čak 800 !

5. Osmozaje difuzija koja se dešava kada su dva rastvora različite koncentracije odvojena selektivno propustljivom membranom. Molekuli idu sa mesta veće na mesto manje koncentracije. U ovom slučaju membrana nije propustljiva za molekule prikazane kružićima (npr.molekuli šećera), oni ne mogu da prođu kroz otvore na membrani pa kroz membranu prolaze samo molekuli vode koji su manji. Dokaz da samo voda prolazi kroz sel.prop.membranu = podigao se nivo vode u desnom delu cevi gde se nalazio više koncentrovan rastvor (hipertoničan rastvor).

6. U vakuoli su rastvorene osmotski aktivne supstance: mineralne soli i šećeri. Oni teško prolaze kroz membranu vakuole (tonoplast) tako da su molekuli vode ti koji ulaze ili izlaze iz ćelije da bi se izjednačila koncentracija između spoljašnje sredine i unutrašnjosti ćelije. Hipertoničan rastvor je rastvor visoke koncentracije, to znači da u njemu ima dosta rastvorenih osmotski aktivnih supstanci. (hipertoničan rastvor bi dobili ako bi u čaši vode rastvorili nekoliko kašika šećera,soli...) Ako se u takav rastvor stavi biljna ćelija iz nje će izlaziti voda. Vakuola se smanjuje a takođe i protoplazma (na crtežu prikazana žutom bojom). Ovakva ćelija je plazmolizirana. Hipotoničan rastvor je rastvor slabe koncentracije, dakle, ima više vode nego osmotski aktivnih supstanci. Ako plazmoliziranu ćeliju stavimo u hipotoničan rastvor ili u čistu vodu, onda će voda ulaziti u ćeliju, vakuola će se uvećavati, potisnuće protoplazmu uz ćelijski zid i on će se malo istegnuti. Ovakva ćelija je turgescentna. Pritisak koji unutrašnjost ćelije vrši na ćelijski zid zove se turgorov pritisak. Njemu se suprotstavlja pritisak ćelijskog zida, ovaj pritisak je jednak turgorovom ali su suprotnog smera.

7. Kretanje vode kroz biljku Kretanje vode se odvija kroz provodno tkivo. Razlikuju se dve vrste ovog tkiva: ksilem i floem. Kroz ksilem se transportuju voda i mineralne materije od korena kroz stablo do listova. Kroz floem se sprovodi voda sa organskim materijama od listova kroz stablo do korena. Kod kojih biljaka je ksilem bolje razvijen, kod biljaka sušnih ili vlažnih staništa?

8. Ćelija u listu šećer nastao fotosintezom Ćelija u korenu

9. Odavanje vode sa površine biljke Transpiracija je proces pri kojem se voda u vidu vodene pare odaje sa površine biljke u atmosferu. To je fizički proces difuzije vode a takođe to je i fiziološki proces jer je biljka u stanju da ga reguliše i na taj način obezbedi stalno prisustvo vode u ćelijama (organizmu). Transpiracija ima veliki značaj za biljke jer se zahvaljujući njoj voda neprekidno kreće kroz biljku, od korena do listova. Na ovaj način se biljka i hladi pa može da izdrži letnje visoke temperature koje bi pri dužem delovanju oštetile ćelije. Postoje tri tipa transpiracije: a) kutikularna b) lenticelarna c) stomaterna Kutikularna transpiracija se obavlja preko kutikule. Kutikula ima voštane materije pa je slabo propustljiva za vodu i gasove. Štiti biljku od prekomernog gubitka vode. Kod mladih biljnih organa (listova) kutikula je slabo razvijena i tada kutikularna transpiracija može činiti i do 50% od ukupne transpiracije. Ali, kada je kutikula potpuno razvijena, kutikularna transpiracija čini svega 5-10% od ukupne transpiracije.

10. Lenticelarna transpiracija Lenticele su sitne pukotine na stablu u pluti. Ispunjene su rastresitim tkivom sa puno intercelulara. Ova transpiracija čini mali deo ukupne transpiracije. Uzdužni presek površine stabla u delu gde se nalazi lenticela Lenticele na stablu

11. Stomaterna transpiracija Najveći deo transpiracije biljaka se obavlja kroz stome. To su sitni otvori u epidermisu lista. Osim u listovima, stome postoje i na stablu, cvetovima i plodovima. Naziv “stoma” potiče od grčke reči stomata što znači usta. Kroz stome se odvija razmena gasova između biljaka i okolne sredine ( CO2, O2 ) Kroz otvorene stome ulazi CO2 a izlazi vodena para (difuzija) Broj stoma zavisi od biljne vrste i ekoloških uslova staništa. U proseku na 1mm2 lista ima 100-300 stoma. Kod nekih biljaka na 1mm2 može postojati i do 1000 stoma a neke biljke imaju samo 10-tak.

12. Molekuli vode izlaze kroz stomu

13. kutikula Koje biljke imaju više stoma, biljke sušnih ili vlažnih staništa?

14. Povezanost transpiracije i fotosinteze • Tokom transpiracije otvorene su stome i vodena para izlazi iz listova a istovremeno se kroz otvorene stome obavlja razmena gasova između biljke i atmosfere. • Tu postoje dva slučaju, danju, fotosintezom biljka uzima ugljendioksid iz atmosfere a ispušta kiseonik, noću je proces obrnut, biljka uzima kiseonik a ispušta ugljendioksid-ovaj proces se zove disanje biljaka. • CO2 je neophodan da bi se odvijala fotosinteza. • Nažalost, kada su stome otvoreno više vode izađe iz biljke nego što uđe CO2. • Razlozi zašto je to tako su sledeći: • molekuli vode su manji od molekula CO2 tako da brže stižu do odredišta • CO2 čini svega 0,036 % atmosfere (taj procenat se povećava), tako da je mala razlika u koncentraciji CO2 u spoljašnjoj sredini i biljci dokje situacija sa vodom drugačija, u biljci ima više vode i ona lakše prelazi u suvlju sredinu tj atmosferu. • CO2 molekuli trebaju da pređu duži put od vode, CO2 treba da iz atmosfere uđe u list kroz stome i da stigne do hloroplasta dok se molekuli vode nalaze u listu i samo je potrebno da se stoma otvori da bi oni izašli iz lista. Isparavanje voda isparava iz mora, reka, jezera, a kada isparava iz biljke onda se to naziva transpiracija.

15. Gutacija je izlučivanje vode u vidu kapljica, ne treba je mešati sa jutarnjom rosom koja nastaje kondenzacijom. Gutacija se javlja kada u zemlji ima dovoljno vode i vlažnost vazduha je visoka. (npr. u tropskim kišnim šumama a i u umerenom području tokom noći) Kapljice vode se izlučuju najčešće na rubovima listova kroz hidatode, to su grupe ćelija bez hloroplasta, voda se može izlučiti i kroz žlezdane dlake (trihomske hidatode). Neke vrste u tropskim kišnim šumama mogu tokom jedne noći izlučiti preko jednog lista oko 100ml vode. Guttation At night, transpiration usually does not occur because most plants have their stomata closed. When there is a high soil moisture level, water will enter plant roots, because the water potential of the roots is lower than in the soil solution. The water will accumulate in the plant creating a slight root pressure.The root pressure forces some water to exude through special leaf tip or edge structures, hydathodes, forming drops. Guttation is not to be confused with dew, which condenses from the atmosphere onto the plant surface.

16. Ishrana Postoje autotrofni i heterotrofni organizmi. • Heterotrofni organizmi uzimaju gotovu hranu. • Heterotrofi su životinje, gljive i većina mikroorganizama. • Dele su nekoliko grupa prema načinu ishrane: • saprofiti (hrane se uginulim biljnim i životinjskim organizmima) • - paraziti (žive na račun domaćina) • - ingestivni (mesojedi, biljojedi, svaštojedi). Autotrofi sami sebi stvaraju hranu. Autotrofi su biljke i neke bakterije. Prema vrsti energije koju koriste da bi sebi stvorili hranu autotrofi se dele na: - fotoautotrofe (biljke) - hemoautotrofe (bakterije). NAPOMENA: Saprofitne bakterije su bakterije koje su uvek prisutne na koži i sluzokoži, ove bakterije žive sa namai ne uzrokuju pojavu bolesti. Bakterije koje izazivaju bolesti zovu se patogene bakterije. Ako uradite bris grla, date urin na analizu i sl. i dobijete nalaz gde piše: prisutna je saprofitna flora, don’t worry be happy 

17. Fotosinteza 6CO2 + 6H2O + C6H12O6 + 6O2 svetlosna energija glukoza,fruktoza Glukoza i fruktoza su monosaharidi, njihova formula je C6H12O6 Spajanjem jednog molekula glukoze i jednog molekula fruktoze nastaje disaharid saharoza. Spajanjem velikog broja molekula glukoze nastaju polisaharidi skrob i celuloza. Skrob je rezervni polisaharid a celuloza je gradivni polisaharid biljnog sveta.

18. List kutikula epidermis lica palisadno tkivo sunđerasto tkivo ksilem floem epidermis naličja stoma

19. Hloroplast 1. spoljašnja membrana 2. međumembranski prostor 3. unutrašnja membrana 1+2+3= omotač 4. stroma 5. unutrašnjost tilakoida 6. membrana tilakoida 7. grupa naslaganih tilakoida zove se grana (granum) 8. tilakoid 9. skrob (skrobna zrnca) 10. ribozomi 11. hloroplastna DNK12. kapljice lipida

20. Hloroplasti se nalaze u palisadnom tkivu lista ali i ćelije drugih zelenih delova biljke imaju hloroplaste (stablo, cvet, plod). Broj hloroplasta u ćelijama je različit, palisadne ćelije pasulja imaju oko 45 hloroplasta a ćelije spanaća oko 300. Hloroplasti su sočivastog, elipsoidnog oblika. U unutrašnjosti se nalaze tilakoidi i tečna stroma.

21. x zraci infracrveni zraci radio talasi kosmički zraci ultraljubičasti zraci vidljiva svetlost ljubičasta plava zelena žuta narandžasta crvena hl karotenoidi hl fikobilini Fotosintetički pigmenti Hlorofil, zeleni pigment, nalazi se u tilakoidima hloroplasta. Apsorbuje svetlosnu energiju (plavu i crvenu svetlost), zelenu svetlost propušta. Pigmenti imaju boju svetlosti koju propuštaju ili odbijaju. C55H72O5N4Mg Hlorofil a Tokom jeseni količina hlorofila opada pa do izražaja dolaze ostali pigmenti, npr. karotenoidi, oni su crveno-žute boje. C55H70O6N4Mg Hlorofil b

22. Fotosinteza ima dve faze: svetlu i tamnu. • Te nazive su dobile zato što je za odvijanje svetle faze potrebna svetlost a za tamnu fazu svetlost nije neophodna. • Svetla faza je fotohemijska i odvija se u tilakoidima hloroplasta. • Tamna faza je biohemijska i odvija se u stromi hloroplasta. • U svetloj fazi se dešavaju sledeći procesi: • hlorofil apsorbuje svetlosnu energiju, prelazi u pobuđeno stanje i gubi jedan elektron. • Tako se hlorofil oksidovao (oksidacija = gubljenje elektrona) • Molekul vode se oksiduje, raskida se veza izmedju atoma vodonika i kiseonika i kiseonik se • oslobađa u atmosferu. • NADP se redukuje i nastaje NADPH + H • Od ADP i Pi nastaje ATP • Znači, proizvodi svetle faze su: kiseonik, NADPH +H ATP • U tamnoj fazi fotosinteze se koriste proizvodi svetle faze i CO2 koji se sada uključuje u fotosintezu. • CO2 se vezuje za jedinjenje koje se zove ribuloza 1,5 bifosfat. • Preko niza jedinjenja kao rezultat tamne faze nastaje molekul šećera C6H12O6. • Da bi nastao jedan molekul šećera potrebno je da se ciklus ponovi šest puta. • Način na koji se ovo dešava je objasnio naučnik Melvin Kalvin pa se po njemu hemijski procesi koji se dešavaju u tamnoj fazi nazivaju Kalvinov ciklus. + Pi = neorganski fosfor + NAPOMENA: fotosinteza je složen proces, ovo je pojednostavljeno objašnjenje.

24. Iz lista se ugljeni hidrati transportuju u obliku saharoze u druge delove biljke. Molekuli saharoze se aktivnim transportom ubacuju u floem, prilikom ovog procesa troši se energija (ATP). Organske materije stvorene u fotosintezi (asimilati) kreću se i naviše kroz floem ka vršnim pupoljcima a najveća količina se kreće naniže kroz stablo i dospeva u koren i podzemna stabla gde se formiraju rezerve skroba.

25. Faktori koji utiču na fotosintezu Svetlost i ugljendioksid su spoljašnji faktori od kojih zavisi intenzitet fotosinteze pa se zato nazivaju ograničavajućim faktorima. Voda je neophodno jedinjenje za fotosintezu, ali nje uvek ima dovoljno u ćelijama lista tako da voda nije ograničavajući faktor. knjiga strana 196

26. Melvin Ellis Calvin (April 8, 1911 - January 8, 1997) was an American chemist most famed for discovering the Calvin cycle along with Andrew Benson and James Bassham, for which he was awarded the 1961 Nobel Prize in Chemistry. Calvin was born in St. Paul, Minnesota, the son of Russian immigrants. His father was Lithuanian and his mother Georgian. He earned his Bachelor of Science from the Michigan Technological University in 1931 and his Ph.D. in chemistry from the University of Minnesota in 1935. Next four years he spent doing postdoctoral work at the University of Manchester. He spent most of his five-decade career at the University of California, Berkeley. Using the carbon-14 isotope as a tracer, Calvin and his team mapped the complete route that carbon travels through a plant during photosynthesis, starting from its absorption as atmospheric carbon dioxide to its conversion into carbohydrates and other organic compounds.

27. Melvin Calvin with some of the apparatus he used to study the role of carbon in photosynthesis. Dr. Melvin Calvin receiving the Nobel Prize at the Stockholm concert hall, 1961.

28. Amazon rainforest

29. Stop deforestation ! Trees absorb a fifth of carbon emissions pumped out by humans! Rainforests are providing a massive service to mankind by absorbing carbon dioxide from our factories, power stations and cars.

30. Tropical forest trees are absorbing about 18 per cent of the CO2 added to the atmosphere each year from burning fossil fuels, substantially buffering the rate of climate change. • Tropske kišne šume • 6.00 sati sunce vrlo brzo izlazi - šuma je u magli (20°C) • do 10.00 sati puno vode isparava (20°C-25°C) • do 13.30 sati nastaju veliki oblaci (28°C) • između 14-17.00 sati snažne oluje/pljuskovi u kišnom razdoblju (između 30°C i 31°C) • nakon 17.00 sati sunce ponovo sija (28°C) • 18.00 sati sunce brzo zalazi (26°C) • nakon 18.00 sati mrak je (noću su temperature između 20°C i 23°C)

31. The moisture of the rainforest from rainfall, constant cloud cover, and transpiration (water loss through leaves), creates intense local humidity. Each canopy tree transpires some 200 gallons (760 liters) of water annually, translating to roughly 20,000 gallons (76,000 L) of water transpired into the atmosphere for every acre of canopy trees. Large rainforests (and their humidity) contribute to the formation of rain clouds, and generate as much as 75 percent of their own rain. The Amazon rainforest is responsible for creating as much as 50 percent of its own precipitation.  Deforestation and climate change may be affecting the water cycle in tropical rainforests. Since the mid-1990s, rainforests around the world have experienced periods of severe drought, including southeast Asia in 1997 and 2005 and the Amazon in 2005. Dry conditions, combined with degradation from logging and agricultural conversion, make forests more vulnerable to wildfire. prof.Sonja Kovačević