Oddychanie-polega na procesach rozkładu złożonych substancji organicznych na proste związki z uwalnianiem energii w formie użytkowej,- złożoną substancję organiczną ,której rozkład dostarcza energii nazywamy substratem oddechowym,- proces oddychania przebiega wieloetapowo: niektóre zw pośrednie są kierowane na inne szlaki metaboliczne ,gdzie stanowią surowce wyjściowe (prekursory) do syntezy nowych skład komórkowych,- uwalniana energia w około 50% jest magazynowana w formie wysokoenergetycznych zw t typu ATP ,pozostałe 50% energii ,to straty w formie energii cieplnej która ulega rozproszeniu. Typy oddychania: Tlenowe( właściwe) :całkowite utlenianie substratu, przy udziale tlenu atmosferycznego ,na CO2 i H2O, zasadniczy typ oddychania we wszystkich komórkach roślin wyższych w normalnych warunkach. Fermentacja właściwa: rozpad substratu na proste związki organiczne: CO2 ,bez udziału tlenu atmosferycznego (np. fermentacja mlekowa, alkoholowa).Fermentacja oksydacyjna :częściowe utlenianie substratu przy udziale tlenu atmosferycznego na proste związki organiczne i wodę (np. fermentacja octowa).Substraty oddechowe:-1/3 asymilatów jest zużywana jako substraty oddechowe,- zasadniczymi substancjami oddechowymi są cukrowce: glukoza, -inne związki tj kilku i wielocukrowce, tłuszcze czy białka zanim staną się substratami oddechowymi ,muszą ulec hydrolizie na związki proste,- energetyczność substancji oddechowych jest odwrotnie proporcjonalna do stopnia ich utlenienia. Etapy oddychania tlenowego: Glikoliza- substraty oddechowe o długim łańcuchu węglowym ulegają rozpadowi na reszty dwuwęglowe kwasu octowego ,który łączy się z koenzymem A tworząc acetylo-CoA. Cykl Krebsa: całkowite utlenienie acetylo- CoA w szeregu cyklicznie powtarzających się reakcji:- odłączenia CO2,- przyłączania H2O,- odłączenia atomów wodoru. Łańcuch oddechowy: odłączenie w cyklu Krebsa atomy wodoru są przenoszone przez szereg specyficznych enzymów i koenzymów ;-podczas transportu atomów wodoru uwalnia się energia ;- wodór ostatecznie łączy się z tlenem atmosferycznym i powstaje woda. Lokalizacja etapów oddychania w kom roślinnej: Glikoliza- cytoplazma podstawowa, Cykl Krebsa- matrix mitochondrium, Łańcuch oddechowy-błona wewnętrzna mitochondrium. Łańcuch oddechowy- zespół związków ułożonych w następującej kolejności: NADH2,FADH2, ubichinion, cytochromy, oksydaza cytochromowa,- kolejne ogniwa przeprowadzają procesy utleniania w redukcji są uszeregowane do coraz to większego powinowactwa do elektronów czyli wedłóg wzrastających potencjałów oksydoredukcyjnych,- wieloetapowej wędrówce elektronów towarzyszy stopniowe uwalnianie energii ,która częściowo wiązana jest w ATP, a częściowo rozprasza się w postaci ciepła,- oksydaza cytochromowa :ostatnie ogniwo przenoszenia elektronów katalizuje proces redukcji tlenu , powstaje jon tlenkowy, który przyłącza protony wodorowe w wyniku czego powstaje cząsteczka wody. Funkcje oddychania:- energetyczna: dostarcza energii potrzebnej do normalnego funkcjonowania komórek ,tkanek i organów,- biochemiczna: dostarcza związków wyjściowych do przedtem podstawionych składników komórkowych. Wykorzystanie energii chemicznej powstałej w procesie oddychania: Praca chemiczna- synteza różnych związków. Praca transportu- procesy aktywnego pobierania i przewodzenia związków organicznych i nieorganicznych, transport przez błony cytoplazmatyczne ,aktywny transport wody. Praca chemiczna- ruchy organów roślin ,ruchy cytoplazmy, pokonywanie oporów np. gleby. Redukcja energii cieplnej i świetlnej. Czynniki wpływające na intensywność oddychania:- temperatura,- dostępność tlenu,- stężenie CO2,- zawartość wody,- rodzaj i wiek organu,- faza rozwojowa,- czynniki stresowe. Odżywianie mineralne roślin. Klasyfikacja pierwiastków występujących w roślinie: -niezbędne,- pożądane, wpływają korzystnie na rozwój roślin ,może się bez nich obejść ,-balastowe, pierwiastki wnikające na zasadzie dyfuzji i transportów, są obojętne roślinie,- toksyczne, wywołują niekorzystne zmiany metaboliczne, są to głównie metale ciężkie. Kryteria niezbędności pierwiastków:- pierwiastki bez których roślina nie może zrealizować całego cyklu rozwojowego,- pierwiastki, których nie można zastąpić innym,- pierwiastki uczestniczące w metaboliźmie rośliny. Pierwiastki niezbędne: makroelementy: N,P,K,Mg,Ca,S mikroelementy:Fe,Mn,Cu,Zn,B,Mo,Cl. Transport bierny jonów:- głównie w apoplaście,- na drodze dyfuzji lub na zasadzie wymiany jonowej między korzeniami a glebą,- bez nakładu energii,- nieselektywny,- zgodnie z gradientem stężenia jonów. Transport aktywny jonów:- w symplaście,- przy udziale nośników,- z nakładem energii metabolicznej,- selektywny,- wbrew gradientowi stężenia jonów,- prowadzi do akumulacji jonów w komórce. Transport bierny jonów przez błony:- bez udziału energii ,-na zasadzie dyfuzji prostej lub ułatwionej (przez kanały jonowe),- zgodnie z gradientem chemicznym lub elektrochemicznym,- przez pory w błonach ,kanały jonowe lub nośniki jonowe,- nie prowadzi do akumulacji jonów,- stosunkowo nieduże znaczenie. Transport aktywny jonów przez błony:- z udziałem energii metabolicznej w postaci ATP,- również wbrew gracientowi chemicznemu lub elektrochemicznemu,- nośniki jonowe,- prowadzi do akumulacji jonów,- z dużą szybkością,- duże znaczenie ilościowe. Czynniki zewnętrzne wpływające na pobieranie i transportowanie jonów:- temperatura,- odczyn gleby,- światło,- tlen,- stężenie roztworu glebowego,- mikoryza. Związki azotowe występujące w glebie i ich dostępność dla roślin:- zw organiczne , mocznik białka, amidy, aminy, aminokwasy, kwasy nukleinowe (łatwo dostępny jedynie azot mocznika),- zw nieorganiczne, sole amonowe (N-NH4+), sole azotowe (N-NO3-),główne źródło azotu dla roślin,- azot cząsteczkowy (atmosferyczny) dostępny dla niektórych mikroorganizmów oraz dla roślin żyjących z nimi w symbiozie. AZOT, Forma pobierania z gleby: NO3-, NH4+, mocznik (NH2)2CO. Funkcja: składnik aminokwasów ,białek, nukleotydów (ATP,NAD,NADP), kwasów nukleinowych (DNA,RNA), chlorofilu. Transport: przez floem i ksylem. Obiawy niedoboru: -silne zahamowanie wzrostu,- słabe rozkrzewianie,- chloroza liści starszych, łatwa reutylizacja międzyorganowa. Redukcja azotu w roślinach: Azotany- stanowią główne źródło azotu dla roślin. Po wniknięciu do korzeni są redukowane do amoniaku, który jest następnie zużywany do syntezy zw organicznych .Redukcja azotanów przebiega dwuetapowo: 1 ETAP: ma miejsce w cytoplaźmie podstawowej katalizuje go enzym reduktaza azotanowa NO3- + NADH+ H+ >NO2-+ NAD+ H2O przejście NO3- na NO2- 2 ETAP: ma miejsce w plastydach ,katalizuje go enzym reduktaza azotanowa, przejście NO2- w NH3. POTAS Forma pobierania: K+, Funkcja: w roślinie występuje wyłącznie w postaci jonowej, jest aktywatorem licznych enzymów ,uczestniczy w regulacji i w mechanizmie ruchów aparatów szparkowych. Transport: przez floem i ksylem. Objawy niedoboru: -chloroza i nekroza od wierzchołka i brzegów blaszki liściowej na liściach starszych ,zachamowany wzrost , łatwa reutylizacja. WAPŃ Forma pobierania: Ca2+, chelaty= połączenie metali z cząsteczką organiczną, Funkcja: uczestniczy w przekazywaniu informacji ,w regulacji metabolizmu, stabilizuje błony komórkowe, jest składnikiem pektynianów ściany komórkowej. Transport: przez ksylem. Objawy niedoboru: -silne zahamowanie wzrostu,- deformacja liści,- zamieranie pąków szczytowych,- chloroza wierzchołkowa pędów,- śluzowacenie korzeni,- zanik włośników,- słaba wentylacja międzyorganowa. FOSFOR Forma pobierania: H2PO4-, HPO42-, Funkcja: składnik fosfolipidów, nukleotydów (ATP,NAD,NADP), kwasów nukleinowych (DNA,RNA), Transport: floem, ksylem, Objawy niedoboru: strzelisty pokrój roślin, zahamowanie wzrostu, liście ciemnozielone, po dolnej stronie fioletowo przebarwione, łatwa reutylizacja. ŻELAZO, Forma pobierania: Fe2+,Fe3+,chelaty, Funkcje: składnik ferrodeksyny i cytochromów, przenośników elektrycznych w procesie fotosyntezy, oddychania, wchodzi w skład enzymów oksydoredukcyjnych, Transport: przez ksylem, Objawy niedoboru: chloroza międzyżyłkowa, a przy silnym deficycie całkowita liści najmłodszych ,słaba reutylizacja międzyżyłkowa. MAGNEZ :Forma pobierania: Mg2+, Funkcja: składnik chlorofilu odpowiedzialny za współdziałaniem ze światłem, aktywator licznych enzymów głównie przewodzących reszty fosforowe, Transport: ksylem i floem, Objawy niedoboru: chlorozy międzyżyłkowe lisci przechodzące w nekrozy, obiawy na częściach starszych, łatwa reutylizacja. SIARKA, Forma pobierania: SO42-, Funkcja: w zw organicznych występują grupy sulfhydrofolowych -SH,-N=C=S lub wchodzi w skład pierścieni heterocyklicznych, tworzy mostki dwusiarczkowe które stabilizują drugą i trzeciorzędową strukturę białek, występują też w olejkach gorczycznych, Transport: głównie przez ksylem, Obiawy niedoboru: chloroza całych liści, nerwy czerwonawe, objawy na częściach młodszych. Prawidłowe określenie poziomu optymalnego zaopatrzenia roślin w składniki mineralne zależy od:- zasobności gleby w składniki mineralne,- odczyn gleby,- potrzeb nawozowych roślin. ĆWICZENIA, Mineralne odżywianie roślin. 1)pożywka pełna- rośliny z długimi dobrze rosnącymi pędami o dużych blaszkach liściowych, dobrze wybarwionych, 2)bez azotu- silne zahamowanie wzrostu roślin, pędy nie rozgałęzione ,matowe liście o jaśniejszym zabarwieniu, 3)bez fosforu- pojawia się nekroza od wierzchołku liści o barwie szarobrunatnej, rośliny zahamowane we wzroście,4) bez potasu- pojawiają się na liściach drobne nekrotyczne plamki o barwie rdzawo-brązowej które powiększają się ,zahamowanie wzrostu, 5) bez wapnia- słaba chloroza części wierzchołkowej, zamieranie pąków szczytowych, 6) bez magnezu- słaba chloroza międzyżyłkowa liści starszych, brązowe nekrozy na brzegach liści, 7)bez żelaza-wyraźna chloroza międzyżyłkowa na liściach najmłodszych.
Rainhardt