W tle baneru umieszczony jest fragment obrazu z "Kunstformen der Natur" autorstwa Ernsta Haeckela. Znajdują się na nim przedstawiciele kolibrowatych (Trochilidae).
Podpowiedź: Artykuły, które zamieszczam na tej stronie, często są bardzo obszerne. Chciałem, żeby blog funkcjonował sprawnie i ze względu na to na stronie głównej wyświetlany jest maksymalnie 1 post. Oznacza to, że by sprawnie przemieszczać się po tej witrynie, należy korzystać z licznych odnośników, które umieściłem dla Twojego komfortu w odpowiednich kategoriach, które widzisz u góry strony. W kategoriach tych znajdziesz odpowiednie tematy związane z danym działem biologii lub chemii. Dbam o porządek na tej stronie. Jeżeli lubisz przyswajać wiedzę uporządkowaną - zachęcam Cię do częstych odwiedzin - możesz tu zdobyć dużo cennej wiedzy, która pomoże Ci perfekcyjnie zdać Egzamin Maturalny z przedmiotów przyrodniczych takich jak chemia i biologia.

TOM I ZBIORU ZADAŃ „BIOLOGIA - NAUKA O ŻYCIU”

POLECANE ARTYKUŁY:

wtorek, 31 maja 2016

Budowa pierwotna i wtórna - korzeń i łodyga

ŁODYGI:

Łodyga stanowi swego rodzaju rodzaj rusztowania podtrzymującego liście, kwiaty i owoce. Przewodzi również wodę wraz z solami mineralnymi i asymilaty. Transport tych substancji odbywa się poprzez wiązki przewodzące, gdzie, dla przypomnienia - drewnem (ksylemem) - transportowana jest woda, zaś łykiem (floemem) - asymilaty. 

Pierwotna budowa łodygi jest charakterystyczna dla młodych odcinków roślin zielnych i odcinków pędów drzew i krzewów. 

Istnieją dwa plany budowy łodygi - budowa łodygi rośliny jednoliściennej i budowa łodygi rośliny dwuliściennej. Rośliny jednoliścienne to głównie rośliny zielne - ich nazwa pochodzi od faktu iż wytwarzają tylko jeden liścień zarodkowy. Dwuliścienne zaś to wszystkie rośliny okrytonasienne za wyjątkiem jednoliściennych. 


Wszystkie łodygi zbudowane są z jednakowych tkanek, a różny jest jedynie sposób ich ułożenia.

Łodyga o budowie pierwotnej (niezdrewniała) roślin dwuliściennych zbudowana jest z tkanki miękiszowej i tkanek wzmacniających. Wnętrze łodygi stanowi walec osiowy, którego duża część jest wypełniona tkanką miękiszową. W części centralnej walca osiowego znajduje się zaś rdzeń. Na obrzeżach z kolei spotykamy się z wiązkami tkanki przewodzącej, która rozmieszczona jest w sposób pierścieniowy. Każda wiązka zawiera drewno i łyko. Od strony wewnętrznej znajduje się drewno, a od strony zewnętrznej - łyko. Pomiędzy wiązkami przewodzącymi znajduje się warstwa miazgi, która odpowiedzialna jest za przyrost wtórny łodygi.

W przypadku łodygi jednoliściennych wiązki są rozproszone. Nie jesteśmy tutaj w stanie wyróżnić strefy kory pierwotnej i rdzenia, a także nie występuje tu miazga. Nie omawiamy budowy wtórnej łodyg jednoliściennych, bowiem posiadają one tylko i wyłącznie tkanki pierwotne.

PRZYROST WTÓRNY ŁODYGI:

Wskutek działalności merystemów wtórnych - miazgi i miazgi korkotwórczej łodyga pokrywa się korkiem. Taką łodygę nazywamy łodygą zdrewniałą. W wyniku działalności miazgi powstaje tzw. drewno wtórne i łyko wtórne. Miazga korkotwórcza wytwarza z kolei komórki korka, który zastępuje epidermę.

Wtórny przyrost występuje u roślin dwuliściennych (nie wszystkich) i u roślin nagonasiennych.

Dla przypomnienia warto przypomnieć sobie jakim przemianom ulegają tkanki podczas wtórnego przyrostu:

Źródło: sciaga.pl - Etapy przyrostu wtórnego łodygi.

Źródła: 

"Biologie rostlin pro gymnázia Fortuna" - Kincl Lubomir, Kincl Miroslav, Jarklova  Jana - autorskie tłumaczenie fragmentów.

O tkankach roślinnych ciąg dalszy - tkanki roślin i ich funkcje

Tkanka okrywająca to tkanka, która występuje na powierzchni roślin. Do tego typu tkanek należy: skórka (epiderma - pęd, ryzoderma - korzeń), hipoderma (tzw. skórnia, która leży bezpośrednio pod skórką), egzoderma (zastępuje skórkę na starszych korzeniach, które zachowują budowę pierwotną przez cały okres życia), endoderma (tkanka okrywająca walec osiowy), peryderma (zastępuje skórkę na starszych łodygach). 


1. EPIDERMA (SKÓRKA) - jest to roślina tkanka okrywająca, która obejmuje zarówno powierzchniową warstwę komórek pędu, jak i korzenia. Epiderma jest z definicji skórką pędu roślin naczyniowych (rośliny z wykształconą tkanką przewodzącą wodę) - stanowi powłokę łodygi, liści i organów generatywnych. 

1- kutykula 
2 - górna epiderma 
5 - dolna epiderma
6 - szparka 
7 - komórki szparkowe

Skórkę tworzy pojedyncza warstwa komórek, ściśle do siebie przylegających, pozbawionych chloroplastów i otoczonych ścianami komórkowymi. 

U roślin wieloletnich w momencie rozpoczęcia przyrostu wtórnego i rozpoczęcia rozrastania się łodygi na grubość, skórka jest zastępowana przez perydermę. 

Zewnętrzne ściany komórkowe epidermy roślin naczyniowych są grube, wysycone kutyną (tłusta substancja) i pokryte kutykulą (tzw. nabłonek, który chroni przed utratą wody). Najwięcej kutyny znajduje się u roślin rosnących w klimatach suchych, gorących. Epiderma jest przepuszczalna dla gazów i znajdują się w niej aparaty szparkowe, które jako jedyne komórki skórki zawierają chloroplasty. 

Zdarza się, że skórka wytwarza jedno lub wielokomórkowe twory, tzw. trichomy. Tworami epidermy są m.in. włoski i kolce. 

Trichomy - są to twory zróżnicowane za równo pod względem pełnionych funkcji, jak i kształtu. Gęsta powłoka tworzona przez włoski, która występuje u niektórych gatunków roślin nazywana jest kutnerem. Włoski mogą być utrzymywane przez cały okres życia rośliny (mówimy wówczas o tzw. trichomach trwałych) lub tylko czasowo. 

Przykład włoska gwiazdkowatego. 


Trichomy mają duże znaczenie dla roślin. Niektóre typy włosków pozwalają na rozsiewanie nasion i owoców, gdyż przyczepiają się do futra zwierząt. Niektóre zaś wydzielają różnorakie substancje, np. olejki eteryczne (mięta), żywice (gruczoły na pąkach), itd. Złamanie końcowej części trichomu, np. pokrzywy powoduje pieczenie, gdyż złamanie spowodowało uwolnienie się pieczącego płynu. 

Rozmawiając o wytworach skórki często słyszy się także o tzw. cierniach i kolcach. Pomiędzy oboma tworami istnieją różnice. Ciernie w odróżnieniu od kolców posiadają wiązkę przewodzącą i są przekształconym liściem - rzecz można - cierń stanowi w istocie część organizmu roślinnego. Kolec zaś pozbawiony jest wiązek przewodzących i w związku z tym daje się łatwiej oderwać. Oba twory są obroną roślin przed zjadaniem przez roślinożerców. 

Różnice pomiędzy cierniami i kolcami - ważnymi wytworami epidermy. 


2. RYZODERMA - jest to pierwotna tkanka okrywająca korzenie. Występuje w ich młodych partiach. Główną jej funkcją jest pobieranie wody i soli mineralnych z gleby, a także przeprowadzanie wymiany gazowej. Cechuje ją duża powierzchnia stykająca się bezpośrednio ze środowiskiem i łatwa przepuszczalność. 

Tkanka ta tworzona jest przez warstwę wydłużonych komórek, ściśle do siebie przylegających. Ściany komórkowe ryzodermy są pierwotne i nie pokrywa ich kutikula. Komórki ryzodermy są komórkami pozbawionymi chloroplastów z oczywistych względów. 

Ryzoderma zawiera w sobie tzw. trichoblasty - są to komórki, które uwypaklają się na zewnątrz i tworzą tzw. włośniki, co zwiększa powierzchnię chłonną korzenia. Włośniki w ogóle nie występują u roślin rosnących w wodzie. 

W miarę rozwoju ryzoderma jest przekształcana w perydermę. 

RYZODERMA ----> PERYDERMA (korkowica, wtórna tkanka okrywająca)


KOREK - po okresie od kilku tygodni do dwóch lat epiderma przestaje pełnić funkcję tkanki okrywającej w roślinie, a funkcję ochronną przejmuje korek. Składa się on z martwych komórek, ściśle przylegających do siebie, wypełnionych powietrzem. Ściany owych komórek są zgrubiałe, a czasem również zdrewniałe. Ścianę pierwotną od wtórnej oddziela suberyna - hydrofobowa substancja złożona przede wszystkim z długołańcuchowych kwasów tłuszczowych i ich estrów z alkoholami alifatycznymi. 

Korek jest w stanie chronić roślinę przed utratą wody, mrozem i drobnoustrojami. Z uwagi na to iż jest nieprzepuszczalny dla wody i powietrza wymiana gazowa następuje poprzez tzw. przetchlinki. Schemat przedstawiający przetchlinkę znajduje się powyżej. Jest to nic innego jak charakterystyczna przerwa w ciągłości korka wypełniona komórkami tkanki miękiszowej. 

Wyróżniamy dwa typy komórek korka. Pierwszym są cienkościenne komórki tworzące jasną tkankę, zaś drugim komórki grubościenne wypełnione garbnikami (pochodne fenoli zapewniające ochronę przed roślinożercami) i żywicami. 

W korku występują dodatkowo komórki parenchymatyczne, zdrewniałe, łyka, które przekształcają się w sklereidy (odpowiadają za sztywność korka). 

Źródła: 

"Biologie rostlin pro gymnázia Fortuna" - Kincl Lubomir, Kincl Miroslav, Jarklova  Jana - autorskie tłumaczenie fragmentów.

Fitogeografia roślin: państwa roślinne

Rośliny rozmieszczone są na kuli ziemskiej w określony sposób. Wyróżniono 6 państw florystycznych, czyli stref występowania określonych gatunków roślin. Państwa florystyczne wyodrębnione zostały na podstawie pochodzenia organizmów i historii, jednakże pozostaje to nadal dużym uogólnieniem, jeżeli chodzi o rozmieszczenie roślin na naszej planecie - granice państw florystycznych bowiem często zacierają się ze sobą, a dane gatunki flory spotykane są w różnych miejscach świata. 

Źródło: sciaga.pl - Rozmieszczenie państw roślinnych na Ziemi.



1. Państwo antarktyczne - obejmuje większość obszarów na południe od równoleżnika 40°S. Flora tych obszarów jest bardzo uboga. Występuje tu niemalże zupełny brak roślin kwiatowych. Na Antarktydzie spotykamy się zaś tylko z dwoma gatunkami okrytonasiennych. 

Śmiałek antarktyczny i kolobant antarktyczny 

2. Państwo australijskie - obejmuje obszar Australii i Tasmanii. Długotrwała izolacja geograficzna tego obszaru wywarła bardzo duże piętno na tutejszej florze. Zachowało się tu wiele reliktów, występuje tu duża różnorodność biologiczna. Obszar ten charakteryzuje się licznym występowaniem endemitów (gatunek rzadko spotykany, unikatowy dla danego miejsca, nigdzie indziej nie występujący naturalnie). Endemity stanowią tu bowiem 90% flory. Eukaliptusy i Akacje licznie występują w tym regionie. 

Eukaliptus

Akacja





3. Państwo holarktyczne - jest państwem roślinnym zajmującym największą część Ziemi. Sięga ono od bieguna północnego poza zwrotnik Raka. Istnieje tu bardzo duża jednolitość flory, co spowodowane jest czynnikami historycznymi. Flora jest bogata i obejmuje 50 tyś. gatunków roślin okrytonasiennych. Występują tu rodziny wierzbowatych, brzozowatych, klonowatych, jaskrowatych, itd. Roślinami nagonasiennym charakterystycznymi dla tego obszaru są sosna, jodła, świerk, modrzew. 

4. Państwo paleotropikalne - jest drugim co do wielkości państwem roślinnym. Posiada bogatą florę. Pod względem jej bogactwa i zróżnicowania jest najbogatszym państwem roślinnym świata. Paleotropis to ojczyzna wielu roślin użytkowych takich jak np. kawa, trzcina cukrowa, herbata. Występują tu następujące formacje roślinne: wilgotne lasy równikowe, suche lasy równikowe i podzwrotnikowe, sawanny, pustynie i półpustynie. 





5. Państwo przylądkowe - jest to najmniejsze państwo florystyczne świata. Występuje na południu Afryki (obszar RPA). Występuje tu ogromne bogactwo flory - ponad 8500 gatunków i 6 rodzin endemicznych. Bardzo licznym gatunkiem jest tu pelargonia. Obszar ten charakteryzuje również występowanie tzw. żywych kamieni - przypołudników. 






6. Państwo neotropikalne - obejmuje Amerykę Środkową i Południową. Formacjami roślinnymi występującymi w tym państwie roślinnym są wiecznie zielone lasy równikowe, lasy zrzucające liście w porze suchej, sawanny, pustynie i półpustynie. W Andach (Ameryka Południowa) występuje roślinność górska.  Rodzaje charakterystyczne to: begonia, wanilia, jukka, aloes, agawa. Endemity tu występujące to m.in. neotropikalne rodziny - nasturcjowatych, ananasowatych, kaktusowatych. 

Źródła: 

"Biologie rostlin pro gymnázia Fortuna" - Kincl Lubomir, Kincl Miroslav, Jarklova  Jana - autorskie tłumaczenie fragmentów.


poniedziałek, 30 maja 2016

Mechanizmy występujące w roślinach

1. WYMIANA GAZOWA, DZIAŁANIE APARATU SZPARKOWEGO

Pierwszym mechanizmem jaki omówimy będzie działanie aparatu szparkowego. Aparaty szparkowe znajdują się po spodniej stronie liścia. Są to wielokomórkowe struktury pochodzenia epidermalnego służące do przeprowadzania wymiany gazowej pomiędzy organizmem roślinnym, a atmosferą. Kierunek przemieszczenia się tlenu i dwutlenku węgla przedstawiony został na poniższym schemacie:

Źródło: tutorvista.com - Przekrój poprzeczny przez liścia.

Zmiany ciśnienia turgorowego w komórkach szparkowych wynikają przede wszystkim z odwracalnej adsorpcji lub utraty kationów K+. Szparki otwarte są wtedy, gdy komórki szparkowe aktywnie gromadzą K+ z otaczających je komórek epidermalnych. 

Absorpcja K+ powoduje, że potencjał wody w komórkach szparkowych staje się bardziej ujemny. Umożliwia to wnikanie wody drogą osmozy i zwiększa jędrność (turgor) komórek szparkowych. Ponieważ większość K+ i wody gromadzona jest w wakuoli, to błona wakuolarna odgrywa ważną rolę w regulowaniu dynamiki komórek szparkowych. Zamykanie szparki wynika z przemieszczania się K+ z komórek szparkowych do komórek je otaczających. Zwiększa to potencjał wody komórek szparkowych i w konsekwencji prowadzi do utraty wody (zmniejsza się turgor). W dużym uogólnieniu przyjąć można, iż:

Turgor się zwiększa ---> szparka się otwiera
Tugor się zmniejsza -----> szparka się zamyka


Źródło: learning.uonbi.ac.ke
Źródło: https://plantcellbiology.masters.grkraj.org/html/Plant_Cellular_Physiology8-Loss_Of_Water_II-Transpiration.htm

2. RESPIRACJA, CZYLI ODDYCHANIE

Respiracją nazywamy proces oddychania u roślin. W przeciwieństwie do fotosyntezy ma miejsce przez cały czas. Podczas fotosyntezy wyprodukowana zostaje glukoza. W celu uzyskania energii z glukozy należy ją utlenić. Utlenianie glukozy nazywamy wobec tego oddychaniem. Produktem ubocznym oddychania jest dwutlenek węgla - produkt typowy dla reakcji spalania. Dwutlenek węgla, wraz z parą wodną uwalniany jest do atmosfery. Niektórzy nie chcą trzymać roślin w sypialni z tego powodu, jednakże ilość dwutlenku węgla produkowana na tak małą skalę nie ma istotnego znaczenia. Ważne jest, gdy rozpatrujemy to pod kątem globalnym, gdyż uwolniony w nocy dwutlenek węgla może zostać ponownie wykorzystany przez rośliny w dzień jako substrat w fotosyntezie. 



3. TRANSPIRACJA

Transpiracja jest procesem parowania wody poprzez małe szparki znajdujące się na powierzchni liści. Wówczas gdy panuje pora sucha wzmożony zostaje proces transpiracji, co doprowadza do szybkiej utraty zapasów wody, a co za tym idzie zwiędnięcia rośliny. Wobec tego rośliny przystosowane do życia w gorącym, suchym klimacie (kserofity) ograniczyły znacznie proces transpiracji poprzez odpowiednie dostosowania liści, itd. (np. ograniczona ilość szparek). 


Powyżej przedstawiony mechanizm transpiracji nie jest przypadkowy. Woda, która wyparowuje poprzez spodnią stronę liścia opada na dół, gdzie zostaje pobrana przez korzenie. Jest to przykład swego rodzaju "reakcji łańcuchowej", gdzie ułatwione zostaje roślinie wchłanianie wody. 

Źródła: 

"Biologie rostlin pro gymnázia Fortuna" - Kincl Lubomir, Kincl Miroslav, Jarklova  Jana - autorskie tłumaczenie fragmentów.





Tkanki roślinne

Tylko najmniej zorganizowane rośliny (rośliny niższe) są jednokomórkowcami zdolnymi do pełnienia wszystkich funkcji życiowych. Wyżej uorganizowane rośliny tworzą zespoły komórkowe o określonych specjalizacjach, które zgodnie z definicją zwą się tkankami. Nauka zajmująca się badaniem tkanek to histologia.

Bywa tak, że pośród komórek należących do danej tkanki występuje komórka, która różni się pod względem swej zawartości od komórek ją otaczających. Tego typu komórki nazywane są idioblastami.

Tkanki roślinne dzielimy wg poniższego schematu:

Źródło: https://slideplayer.pl/slide/1216025/

Tkanki merystematyczne = tkanki twórcze
- są to tkanki, które tworzą komórki zdolne do podziałów. Są to komórki o cienkich ścianach komórkowych, o dużym, centralnie położonym jądrze komórkowym i niewielkimi wakuolami. Komórki powstające w wyniku podziałów tkanek twórczych mogą różnicować się i tworzyć tkanki stałe. 

1. Merystem wierzchołkowy - jest to tkanka, która znajduje się nie wierzchołku pędu lub korzenia. Zbudowana jest z niewielkich komórek o znacznym tempie podziałów. Dzięki temu następuje wzrost pędu lub korzenia na długość. 

Źródło: Szkolnictwo.pl

2. Merystem wstawowy (interkalarny) - jest to tkanka twórcza pierwotna, która powoduje przyrost pędu na długość. Merystemy te są rozmieszczone wzdłuż łodygi u podstawy międzywęźli, gdzie chronione są przez liściowe pochewki. 

Źródło: Szkolnictwo.pl

3. Merystem boczny -
są to tkanki twórcze, które tworzą osiowy cylinder wewnątrz organów i biorą udział we wtórnym przyroście łodygi i korzeni. Przyrost ten jest przyrostem na grubość. 
Źródło: Szkolnictwo.pl
Tkanki stałe - są to tkanki w których podziały komórkowe nie zachodzą lub zachodzą wyjątkowo rzadko. 

TKANKI STAŁE, PROSTE:

1. PARENCHYMA = MIĘKISZOWE:


1. Miękisz powietrzny - jest to tkanka miękiszowa, która charakteryzuje się obecnością dużych przestwór międzykomórkowych, które są wypełnione powietrzem. Tkanka ta powstaje najczęściej w wyniku działalności fellogenu. Może być efektem przekształcenia kory pierwotnej lub drewna. AErenchyma występuje najczęściej u roślin zasiedlających środowiska wilgotne, w tym bagna. Duża objętość przestworów komórkowych znacznie ułatwia wymianę gazową. Ponadto dzięki aarenchymie rośliny podwodne mogą unosić się na wodzie. 


2. Miękisz asymilacyjny (zieleniowy) - jest to rodzaj miękiszu wyspecjalizowanego złożonego z komórek zawierających soczewkowate chloroplasty. Jest to żywa tkanka w której zachodzi proces fotosyntezy. Miejscem występowania miękiszu asymilacyjnego są liście i młode łodygi. 

Miękisz palisadowy - jest rodzajem miękiszu asymilacyjnego. Występuje u roślin okrytonasiennych, dwuliściennych pod górną epidermą. Komórki miękiszu palisadowego mają wydłużony kształt i ustawione są prostopadle do powierzchni liścia. Na schemacie budowy liścia wygląda to w sposób następujący: 






Miękisz gąbczasty - miękisz gąbczasty widoczny jest na zdjęciu przedstawionym powyżej tuż pod miękiszem palisadowym. Jest to rodzaj miękiszu asymilacyjnego w którym komórki są luźno ułożone i zawierają chloroplasty. W miękiszu tym pomiędzy komórkami istnieją duże przestwory międzykomórkowe 

WYMIANA GAZOWA I FOTOSYNTEZA:




KOLENCHYMA - jest to stała tkanka wzmacniająca złożona z żywych, elastycznych, wydłużonych komórek, otoczonych celulozowo-pektynową ścianą. Komórki te mogą zawierać chloroplasty, chociaż nie należą do tkanek asymilacyjnych. Komórki kolenchymy ściśle do siebie przylegają. Mimo znacznej grubości ścian komórki kolenchymy są elastyczne, a to umożliwia wzrost rośliny na długość. Kolenchyma jest przykładem tkanki pierwotnej (merystemy pierwotne), ale jej komórki mogą się różnicować w merystemy wtórne (tkankę korkotwórczą). 

SKLERENCHYMA -  sklerenchyma to tkanka wzmacniająca roślin. Dojrzałe komórki sklerenchymatyczne mają mocno zgrubiałe i silnie zdrewniałe ściany wtórne. W czasie rozwoju komórek sklerenchymatycznych protoplasty (żywe części komórki) najczęściej zamierają i zanikają. Komórki sklerenchymy są wobec tego komórkami martwymi. Funkcją sklerenchymy jest przede wszystkim nadawanie sztywności poszczególnym częściom rośliny. Sklerenchymę podzielić możemy na stereidy i sklereidy. 

Stereidy - są to włókna - podłużne komórki, zwykle o długości 1-2 mm i szerokości od 0,01 do 0,28 mm. Końce tych komórek zachodzą na siebie. Ściana komórkowa jest gruba, komórki bardzo wąskie. Rośliny włókniste to m.in. len i konopie. Rośliny te znalazły ogromne zastosowanie w przemyśle włókienniczym. 



Sklereidy - sklereidy mają kształt zbliżony do kształtu kuli. Mogą być wydłużone. Są to martwe komórki o bardzo grubej ścianie komórkowej, która bywa wysycona suberyną  (tłusta substancja, którą można porównać do kutyny).  Sklereidy nazywane są niekiedy komórkami kamiennymi, bowiem nasycone są licznymi solami mineralnymi i wobec tego stanowią najtwardszą tkankę roślinną. Sklereidy występują wokół gniazda nasiennego owocu gruszy, a także w wielu innych owocach. 

Źródło: Wikipedia. Komórki kamienne wokół gniazda nasiennego gruszy.

TKANKI STAŁE - ZŁOŻONE:

1. DREWNO = KSYLEM - jest to złożona tkanka roślinna naczyniowych roślin. Zajmuje przestrzeń między rdzeniem, a kambium.  Jej główną funkcją jest rozprowadzenia wody i rozpuszczonych w niej soli mineralnych. Transport następuje od dołu do góry w związku z tym iż woda pobierana jest poprzez korzenie z gleby. Z uwagi na to iż większość komórek wchodzących w skład drewna ma ścianki zdrewniałe drewno pewni również mechaniczną funkcję. 


Budowa drewna wtórnego na przykładzie pnia drzewa: 1 – granica słoja rocznego, 2  - drewno późne z przewodami żywicznymi 3 – promień rdzeniowy pierwotny, 4 – promień rdzeniowy wtórny, Na przekroju widać też inne tkanki: 0 – rdzeń pnia, 5 –kambium (waskularne), 6 – rurki sitowe (komórki przewodzące łyka), 7 – fellogen (tkanka korkotwórcza), 8 – promienie łykowe, 9 – kora. 

2. ŁYKO = FLOEM - jest to żywa tkanka roślinna niejednorodna, która wchodzi w skład zespołu tkanek przewodzących (tkanki pełniące funkcję przewodzącą u roślin naczyniowych). Łyko przewodzi produkty fotosyntezy (asymilaty). Rozprowadza wobec tego pokarm po całej roślinie, a transport następuje za równo w górę, jak i w dół. 

TRANSPORT WODY I ASYLIMATÓW W ROŚLINIE: 


Źródła: 
Wikipedia, 
"Biologie rostlin pro gymnázia Fortuna" - Kincl Lubomir, Kincl Miroslav, Jarklova  Jana - autorskie tłumaczenie fragmentów.


Komórka roślinna

Strukturę komórkową roślin po raz pierwszy zaobserwowano w roku 1665 za pomocą prostego mikroskopu świetlnego. Owa komórka została zaobserwowana przez angielskiego naukowca - Roberta Hooke'a. To, co zobaczył pod mikroskopem przypominało mu plasterek miodu. Jego obiektem obserwacji były bowiem komórki roślinne martwe, po których pozostała już tylko sama celulozowa ściana komórkowa będąca elementem nieożywionym. Jako pierwszy żywe komórki miał okazję zaobserwować Anton von Leeuwenhoek



        Robert Hooke                 Anton von Leeuwenhoek 



Minęło ponad pół wieku, nim doceniono fakt komórkowej budowy organizmów. Przełomem była praca T. Schwanna, która wykazywała iż wszystkie organizmy składają się z jednej lub więcej komórek. 



Komórka jest najmniejszą jednostką strukturalną organizmu. Jest to również podstawowa jednostka zdolna do samodzielnego życia. Zdolna jest bowiem do wykonywania wszystkich funkcji życiowych. Jest wobec tego w stanie oddychać, wydalać, rozmnażać się, odżywiać się i reagować na bodźce pochodzące ze środowiska zewnętrznego. Wewnątrz komórki znajduje się wiele różnych elementów - w tym rozmaite organella komórkowe, które pełnią rozmaite funkcje. 

W komórce zachodzą wszystkie funkcje metaboliczne i dlatego komórki są postacią niezależnego organizmu. Ze względu na budowę i organizację jesteśmy w stanie wyróżnić dwa podstawowe typy komórek:

a) komórki prokariotyczne (Procaryota) - komórki o nieskomplikowanej budowie. Występowały jeszcze 3,5 mld lat temu. Nie posiadają jądra komórkowego, a ich materiał genetyczny zawieszony jest bezpośrednio w cytozolu. Przykładami tego typu komórek są bakterie - bezjądrowe jednokomórkowce. 

Źródło: opracowania.pl 

b) komórki eukariotyczne (Eucaryota)
- materiał genetyczny tych komórek oddzielony jest od cytoplazmy i umieszczony w odpowiedniej strukturze - tzw. jądrze komórkowym, gdzie błona jądrowa stanowi swego rodzaju barierę pomiędzy materiałem genetycznym a cytoplazmą. Dodatkowo znajdują się w nich systemy zbudowane z różnego rodzaju połączeń błon, np. retikulum endoplazmatyczne i Aparat Golgiego. Charakterystyczne pofałdowania owych struktur nazywamy "cysternami". Niektóre komórki eukariotyczne posiadają również ścianę komórkową, która stanowi dodatkową osłonę dla komórki. W przypadku komórek roślinnych ściana komórkowa zbudowana jest z polisacharydu - celulozy, w przypadku grzybów z chityny, a w przypadku bakterii z mukopeptydu. Na przykładzie ściany komórkowej jesteśmy w stanie zilustrować rolę budulcową cukrów i białek w organizmach. 

Źródło: Scholaris.pl

Komórki roślinne mierzą na ogół od 0,01 aż do 0,1 mm. W niektórych wypadkach spotkać można się z dużo większymi rozmiarami. Odpowiednio wyspecjalizowane komórki są w stanie osiągnąć rozmiary sięgające kilku metrów. 

Źródło: Wikipedia. Autor: Mariana Ruiz Villarreal.

Przyjrzyj się z bliska komórce roślinnej. Zwróć uwagę na jej regularne kształty możliwe do uzyskania dzięki obecności twardej ściany komórkowej. Poniżej znajdziesz opisy poszczególnych elementów komórki roślinnej:

  • WAKUOLA - w komórkach roślinnych główną funkcją wakuoli jest magazynowanie wody, soli mineralnych i związków organicznych. W komórkach tkanek miękiszu spichrzowego istnieją bardzo duże wakuole, gdyż służą one do magazynowania pokarmu zapasowego rośliny - najczęściej w postaci skrobi. Wakuola odpowiedzialna jest także za gospodarkę wodną komórki i utrzymywanie odpowiedniego turgoru komórek i tkanek. 
  •  PLAZMODESMA - plazmodesmą nazywamy połączenie międzykomórkowe występujące w komórce roślinnej (oraz komórkach grzybów i bakterii, w tym sinic). Plazmodesmy przyjmują postać kanalików z siateczki śródplazmatycznej, z pasmami cytoplazmy przechodzącymi przez szczeliny (jamki) w ścianie komórkowej. 
PLAZMODESMA - Źródło: Wikipedia. Autor: Smartse.

  • ŚCIANA KOMÓRKOWA - jest to struktura otaczająca cytoplast komórek roślin, grzybów i bakterii, a także części protistów. Nadaje ona kształt i sztywność komórce. Jest przepuszczalna dla soli mineralnych. Struktura ta pełni funkcje ochronne. 
  • CYTOPLAZMA - jest to część protoplazmy komórki eukariotycznej. Podzielić ją możemy na cytozol i zanurzone w nim organella komórkowe. 
  • JĄDRO KOMÓRKOWE - jest to otoczone błoną  podwójną organellum, które obecne jest we wszystkich komórkach eukariotycznych z wyjątkiem tych, które utraciły je w wyniku specjalizacji. W jądrze znajduje się materiał genetyczny komórki w postaci długich, luźnych nici DNA nawiniętych na białka histonowe. 
  • OTOCZKA JĄDROWA - składa się z dwóch błon - wewnętrznej i zewnętrznej. Zawiera liczne pory jądrowe umożliwiające transport pomiędzy jądrem, a resztą komórki. 
  • PRZESTWORY MIĘDZYKOMÓRKOWE - są to puste przestrzenie wypełnione powietrzem. Mają znaczenie w wymianie gazowej. 
  • Mitochondrium - struktura ta określana jest mianem "elektrowni komórkowej". To tutaj zachodzi proces oddychania komórkowego, a co za tym idzie zmagazynowanie energii w wysokoenergetycznych wiązaniach, dzięki adenozynotrifosforanowi (ATP). ATP stanowi swego rodzaju energetyczną walutę. Energia magazynowana jest w ATP już podczas pierwszego procesu oddychania komórkowego - tzw. glikolizy, która zachodzi w cytoplazmie, jednakże ilości cząsteczek ATP wytworzonych podczas tego procesu są nieznaczne, a co za tym idzie komórki posiadające mitochondrium mają większy zysk energetyczny i kilkuetapowy proces oddychania. 
  • Aparat Golgiego - zachodzą tu modyfikacje wytwarzanych przez komórkę substancji (modyfikowanie białek i lipidów). Następuje tu również sortowanie substancji i ich dystrybucja w obrębie komórki. 
W organizmach składających się z wielu różnych komórek są one w stanie utworzyć oddzielne zespoły i utworzyć grupę ukierunkowaną ku pełnieniu określonej dla organizmu funkcji. Można rzec iż określona grupa komórek podlega procesowi specjalizacji. Grupa komórek, która jej ulegnie z definicji staje się tkanką. Często wraz ze specjalizacją następuje zmiana kształtów, czy też składu komórek. 

Błona cytoplazmatyczna jest przedstawicielem części ożywionej komórki. Ożywiona część komórki nazywana jest zaś protoplastem. Błona komórkowa wyznacza granicę pomiędzy środowiskiem wewnętrznym komórki, a środowiskiem zewnętrznym. Zbudowana jest głównie z lipidów i białek. Wiele z tych białek pełni funkcję enzymatyczne, co jest szczególnie ważne dla transportu substancji z komórek do komórek, a także odbierania i przesyłania informacji dzięki cząsteczkom - sygnałom. 


Największą część masy komórki stanowi cytozol - bezbarwna lepka masa - roztwór koloidalny tłuszczy i białek. Jest to środowisko istnienia składników wewnątrzkomórkowych. Zawiera jony nieorganiczne, wodę, związki organiczne, np. węglowodany. Oprócz węglowodanów istnieje tam również bardzo duża ilość białek. W cytozolu zachodzi mnóstwo rozmaitych reakcji chemicznych takich jak np. glikoliza. 

Podstawowa cytoplazma ma złożoną strukturę wewnętrzną. W komórkach eukariotycznych zawarte są swego rodzaju włókniste sieci białkowe - tzw. cytoszkielet i mikrotubule przypominające cienkie rureczki. Cytoszkielet odgrywa bardzo ważną rolę w uporządkowaniu wewnętrznego środowiska komórki (konfiguracja wewnętrzna), a także w podziałach komórkowych. 

Wróćmy do tematu cytoszkieletu. Wiemy doskonale, że w jego skład wchodzą mikrofilamenty i mikrotubulusy. Mikrofilamenty to cienkie włókna białkowe zbudowane z białka - aktyny. Są odpowiedzialne za ruch cytoplazmy, a co za tym idzie za przemieszczanie się organelli komórkowych. Jest to jeden z przykładów tego, w jaki sposób komórka spełnia jedną z funkcji życiowych, a mianowicie - ruch, gdyż ruch cytoplazmy powodowany działaniem aktyny jest jego doskonałym przykładem. Mikrotubulusy zaś powstają w wyniku polimeryzacji białka - tubuliny. Nadają one kształt komórce i wyznaczają szlak po którym przemieszczać się mają białka motoryczne. 
Źródło: quizlet.com

Retikulum endoplazmatyczne oznacza złożony system kanałów utworzonych poprzez izolację od cytoplazmy podstawowej błonami. Można rzec iż błona jądrowa "przechodzi" w pewnym momencie w retikulum endoplazmatyczne. Istnieją dwa rodzaje tej struktury. Gdy retikulum endoplazmatyczne pokryte jest rybosomami nazywamy je retikulum endoplazmatycznym "szorstkim". W przeciwnym wypadku nazywamy je "gładkim". 

Rybosomy to najmniejsze organellum komórkowe. Każdy utworzony jest przez z dwóch podjednostek. Funkcją tych organelli jest synteza białek. 

W dalszej części tego postu powracał będę do organelli już wcześniej omówionych, lecz nie będę przywoływał pełnych ich definicji, a bardziej zwracał uwagę na ich powiązanie z komórką i na to w jaki sposób spełniają swoje zadania. 

Aparat Golgiego składa się z wielu cystern poukładanych w swego rodzaju kolumny, lub rzec można - stosy. To tutaj lipidy i białka, które syntezowane są nota bene w retikulum endoplazmatycznym przechodzą dalsze modyfikacje. Owe substancje następnie za pomocą pęcherzyka są transportowane z Aparatu Golgiego do miejsca swego przeznaczenia (np. do błony komórkowej, albo do wakuoli). Aparat Golgiego jest także miejscem powstawania wielu polisacharydów zawartych w ścianie komórkowej (np. pektyny i hemicelulozy). 

Jądro komórkowe jest centrum kontroli komórki. Zostało ono po raz pierwszy opisane przez Roberta Brown'a. Zdecydowana większość informacji genetycznej niezbędnej do rozwoju i wzrostu całej rośliny jest przechowywana w DNA jądrowym (pozostała część znajduje się w plastydach i mitochondrium w postaci tzw. RNA mitochondrialnego).  Komórki zazwyczaj zawierają jedno jądro komórkowe, ale znane są komórki wielojądrowe. Dotyczy to niektórych roślin wyższych. Komórki wielojądrowe to tzw. komórczaki. Znane są również komórki pozbawione jąder komórkowych. Tego typu komórki znajdują się m.in. w naszych ciałach, bowiem czerwone krwinki - erytrocyty tracą jądra komórkowe w procesie specjalizacji. Dla określonego organizmu zaś wszystkie komórki mają jednakową liczbę chromosomów. Warto jednak pamiętać, że komórki budujące ciało powstają w wyniku mitozy, a co za tym idzie są komórkami diploidalnymi (o podwójnym zestawie chromosomów). Komórki płciowe zaś powstają w wyniku mejozy, gdzie mamy do czynienia z podziałem podwójnym, którego efektem są cztery komórki potomne o mniejszej ilości materiału genetycznego w stosunku do komórki macierzystej. Komórki płciowe są wobec tego komórkami haploidalnymi, co jest logiczne ze względu na pełnioną przez nie funkcję (dwie gamety haploidalne są w stanie utworzyć diploidalną komórkę, która stanie się embrionem - zapoczątkiem nowego organizmu). Jeżeli chodzi o rośliny to w ich komórkach znajduje się od 4 aż do 1200 chromosomów. 

Jądro wypełnia nukleoplazma w której znajduje się chromatyna (to właśnie te luźne nici DNA nawinięte na białka o których wcześniej wspominałem). Chromatyna w postaci skondensowanej przybiera postać chromosomu. Liczba i wielkość chromosomów w komórkach jest charakterystyczna dla danego gatunku. 

Kontynuując rozważania na temat jądra komórkowego warto dodać kilka słów na temat tzw. jąderka. Dawniej myślano, że jest to oddzielne organellum. Okazało się jednak, że jest to nic innego jak mocno upakowany materiał genetyczny, który wyróżnia się obszarze wypełnionym przez nici DNA ułożone w stanie międzypodziałowym w sposób "luźny". 

Mitochondria jako jedyne organella poza plastydami posiadają własny genom. Genom mitochondrialny jest nieduży i wykazuje duże podobieństwo do genomu bakteryjnego. Prawdopodobnie mitochondrium jest przykładem bakterii, która stworzyła mutualistyczny związek z eukariotyczną komórką, wcześniej do niej się przenikając. W podobny sposób w komórkach znalazły się chloroplasty. 

Budowa mitochondrium przedstawia się następująco:

Źródło: Wikipedia. Autor: Mariana Ruiz.

Pofałdowana błona wewnętrzna tworzy charakterystyczne grzebienie mitochondrialne. Dla przypomnienia - mitochondrium służy do przeprowadzania procesu oddychania komórkowego. Oddychanie komórkowe składa się co prawda z szeregu różnych procesów, jednakże w pewnym uogólnieniu jesteśmy w stanie powiedzieć iż polega ono na utlenieniu glukozy w celu uzyskania energii. Reakcję te w sposób możliwie najprostszy przedstawiamy następującym równaniem reakcji: 


Plastydy to organella, które ewidentnie kojarzą nam się z komórkami roślinnymi. Od cytoplazmy oddzielone są podobnie jak jądro komórkowe i mitochondrium - podwójną błoną.  Istnieje podział plastydów ze względu na to jaki barwnik zawierają. Barwnikiem najczęściej spotykanym jest chlorofil - zielony barwnik asymilacyjny, który pozwala na przeprowadzanie procesu fotosyntezy. W zależności od rodzaju rośliny chlorofil przyjmuje kilka różnych typów (A, B, C). Wszystkie organizmy zawierające chlorofil są w stanie odżywiać się sposobem autotroficznym. Możemy również podzielić plastydy ze względu na rodzaj magazynowanych związków i tak oto wyróżniamy amyloplasty, proteinoplasty, itd. 

W komórkach roślinnych plastydy są zazwyczaj obecne w postaci proplastydu, o łagodnej wewnętrznej strukturze. W niektórych komórkach w zależności od warunków oświetleniowych różnicują się dane typy plastydów. Gdy ilość światła jest wystarczająca w proplastydach tworzą się tylakoidy i formuje się chloroplast. Gdy oświetlenie jest skąpe proplastydy ulegają zamianie w etioplasty. 

Źródło: Matura - Biologia - Maj 2013 - Poziom rozszerzony (stary).

Powyższy schemat doskonale demonstruje to w jaki sposób (i w zależności od jakich warunków środowiskowych) plastydy są w stanie przechodzić jedne w drugie. 

Chloroplasty to zielone, fotosyntetyczne, aktywne plastydy obecne w zielonych częściach roślin. U roślin wyższych przyjmują zazwyczaj kształt soczewkowaty. W każdej komórce jest zazwyczaj kilkadziesiąt (średnio około czterdzieści) chloroplastów. Chloroplasty w komórce mogą poruszać się i ustawiać w pozycji najodpowiedniejszej do wychwytywania energii słonecznej. 

Można spotkać ogromne chloroplasty (np. jeden chloroplast przypadający na komórkę), jednakże tworzenie ich większej ilości jest korzystniejsze dla roślin, ze względu na znacznie szybszy proces fotosyntezy w przypadku występowania dużej ilości plastydów zdolnych do asymilacji. 

Błona chloroplastów wytwarza  system spłaszczonych torebek, tzw. tylakoidów. To w nich właśnie umieszczone są barwniki asymilacyjne (chlorofil), które umożliwiają przechwytywanie i konwersję energii słonecznej do energii wiązań chemicznych zgodnie z zasadą zachowania energii. 

Kolejny element chloroplastów to tzw. grana przypominające nałożone na siebie stosy monet. Wypełnia je zrąb w którym odbywa się wiele ważnych procesów (np. niektóre etapy fotosyntezy). 

Chlorofil nie jest jedynym barwnikiem, jaki może występować w roślinie. Spotykamy się także m.in. z następującymi zabarwieniami i barwnikami je powodującymi:

Zabarwienie żółte lub pomarańczowe - flawonoidy i karotenoidy - mogą być zlokalizowane w plastydach, ale również w soku komórkowym.  Marchew jest pomarańczowa, gdyż zawiera tego typu barwniki. 

Zabarwienie czerwone/niebieskie - antocyjany - są to barwniki, które występują w soku komórkowym, a ich barwa zależna jest od pH, gdzie w przypadku odczynu zasadowego przyjmują barwę niebieską, a w przypadku odczynu kwasowego, barwę czerwoną. Chroniczne zmiany barw często obserwujemy na płatkach kwiatów, gdyż stan gleby i procesy metaboliczne mają istotny wpływ na pH panujące w organizmie roślinnym. 

Leukoplasty to plastydy nie zawierające barwników i tylakoidów. Zawierać mogą skrobię, tłuszcze, białka. Skrobia to najpospoliciej występujący wśród roślin cukier, będący ich materiałem zapasowym. Jego odpowiednikiem w organizmie zwierzęcym jest glikogen - wielocukier magazynowany w wątrobie. 

W amyloplastach skrobia jest układana w specyficznego rodzaju warstwy. Ziarna skrobi przyjmują różnego rodzaju kształty i są zmiennej wielkości. Poniżej przedstawiono kilka przykładów:

Źródło: skrobia.pl.tl

Leukoplasty najczęściej występują w organach spichrzowych roślin (bulwy, korzenie, łodygi). 


Ściana komórkowa komórek roślinnych jest zbudowana przede wszystkim z polisacharydu - celulozy. Występuje tam ona w postaci mikrofibryli o grubości od 10 do 25 nm. Mikrofibryle tworzą ramy konstrukcyjne komórkowej ściany (cząsteczki glukozy są ze sobą wzajemnie połączone za pomocą wiązań wodorowych). Można rzec, że opisaną całość porównać można do roli prętów stalowych umieszczonych w betonie, które stanowią swego rodzaju stelaż. Mikrofibryle są bardzo wytrzymałe i mogą mieć wpływ na to w jaki sposób komórka rośnie. Każda komórka bowiem rozciąga się mniej lub bardziej prostopadle do orientacji mikrofibryli celulozowych. Oprócz celulozy w ścianie komórkowej roślin występuje także hemiceluloza i pektyny. Hemiceluloza to heterogenna grupa polisacharydów składających się z celulozy i innych związków organicznych. Pektyny zaś to silnie uwodnione polisacharydy, występujące m.in. w soku komórkowym zawartym w wakuolach. W większym stopniu gromadzą się one w owocach mięsistych (np. jabłkach). Pektyny mają istotny wpływ na ludzkie zdrowie, dzięki wiązaniu substancji toksycznych w przewodzie pokarmowych (a zwłaszcza metali ciężkich), korzystny wpływ na skład flory jelitowej, tym samym przyczyniając się do poprawy procesów trawiennych. Pektyny są wstanie regulować również poziom cholesterolu we krwi. 

W ścianie komórkowej występuje również związek zwany ligniną. Lignina to przykład organicznego związku, a konkretnie nierozpuszczalnego w wodzie polimeru, który jest w stanie spowodować drewnienie. Lignina w większej ilości występuje u roślin naczyniowych. 

Dla roślin jest charakterystyczne również występowanie kutyny i wosków - tłustych substancji, będących częścią zewnętrznych, ochronnych tkanek roślinnych. Przede wszystkim substancje te zapobiegają utratom wody. 

Ściana komórkowa komórek roślinnych może mieć nawet trzy warstwy (pierwotna, wtórna i środkowa). Środkowa warstwa łączy krawędzie dwóch sąsiednich komórek. Rozrost warstwy średniej powoduje uwolnienie pojedynczych komórek. Proces ten zachodzi podczas dojrzewania owoców mięsistych. Pod warstwą średnią znajduje się zaś warstwa pierwotna, która jest elastyczna i łatwa w uprawie, gdyż tworzą ją jednolicie ułożone mikrofibryle. Umożliwiają one wydłużanie się komórek w czasie wzrostu tych części roślin. Większość komórek roślinnych ma tylko ścianę pierwotną. Niektóre komórki (głównie tkanek przewodzących) są w stanie wytworzyć drugą, wtórną ścianę komórkową, dzięki której konstrukcja staje się znacznie solidniejsza. W ścianie wtórnej mikrofibryle celulozy tworzą woluminy, których układ jest regularny. Warto dodać iż protoplasty komórek po powstaniu ścian wtórnych często umierają. 

Mimo iż utworzona może zostać mniej lub bardziej ciągła ściana wtórna, to istnieją miejsca, gdzie ściana wtórna nie tworzy się. Między sąsiadującymi komórkami mogą wówczas utworzyć się swego rodzaju kanały, czyli struktury zwane plazmodesmami. 

Poniżej przedstawiono budowę ściany komórkowej:
Źródło: http://biologia-maturalnie.blogspot.com

Ostatnim organellum, jakie pragnę omówić, jest wakuola.  Wakuole to drobne, ograniczone przez półprzepuszczalną błonę organella. Owa błona nazywana jest tonoplastem. Tonoplast oddziela sok komórkowy wakuoli od cytoplazmy. W niektórych komórkach tworzona jest jedna wakuola centralna zajmująca nawet do 90% objętości komórki. Tego typy sytuacje dotyczącą z reguły komórek roślinnych, gdyż w komórkach zwierzęcych zazwyczaj istnieje dużo małych wakuoli, które nazywane są wodniczkami. Wakuola gromadzić może liczne związki organiczne i nieorganiczne. Rzec można iż wakuola jest organellum pełniącym funkcję spichrzową. Nie dziwi nas wobec tego fakt iż komórki tkanek spichrzowych charakteryzuje obecność dużych wakuol centralnych gromadzących dany rodzaj związku. Bardzo często znajdują się tam w dużych ilościach sacharydy, białka, aminokwasy. Wakuola może również przechowywać produkty uboczne metabolizmu, alkaloidy, barwniki, itd.  Bardzo istotną funkcją wakuoli jest utrzymywanie turgoru komórki i gospodarka wodna. Ogromne wakuole wypełnione wodą posiadają tzw. kserofity, np. kaktusy. 

Bardzo ciekawym faktem jest to iż przy wystarczająco wysokim stężeniu danej substancji w wakuoli mogą tworzyć się kryształy. Np. toksyczny kwas szczawiowy często reaguje z jonami wapnia i tworzy nieszkodliwy związek - szczawian wapnia, który magazynowany jest w wakuoli i przyjmuje postać krystaliczną. 

Źródła: 

"Biologie rostlin pro gymnázia Fortuna" - Kincl Lubomir, Kincl Miroslav, Jarklova  Jana - autorskie tłumaczenie fragmentów.