Voda je rozpouštědlem látek, složkou struktury buněk, poskytuje rostlinám vodík i kyslík, a je tedy nezbytná pro optimální průběh fotosyntézy a dalších fyziologických pochodů. Zdřevnatělé části rostlin obsahují maximálně 50% vody , ostatní pletiva 70 – 80%, vodní rostliny až 98%. Naproti tomu obilky ve stavu klidu obsahují jen 12 – 14% vody.
Kapalná fáze půdy tvoří půdní roztok. Živiny jsou v něm v podobě iontů. Ionty mohou být v půdě do blízkosti kořenů transportovány buď difúzí, nebo tzv. hromadným tokem půdního roztoku indukovaným transpirací rostlin, deštěm nebo závlahou. Rozhodující význam pro příjem živin kořeny má kořenové vlášení. Z půdního roztoku do kořenů mohou být živiny dopravován především pasívně (nazávisle na metabolismu) difúzí volnými prostorami, tj. prostorami zaujímanými v buněčných stěnách a v mezibuněč-ných prostorách (vně plazmatické membrány), tedy cestou apoplastickou.
Ionty procházejí pasívně i plazmalemou difúzí, přičemž se uplatňuje i tzv. iontová
výměna: přijímané kationty jsou vyměňovány za H+ a ionty a anionty za OH- ionty. Mimoto mohou živiny proudit cytoplazmatickými obsahy
jednotlivých buněk od buňky k buňce, plazmatickou membránou aktivně, tj. cestou symplastickou. Tento pohyb se uskutečňuje na
úkor metabolicky uvolněné energie.
Protože při příjmu živin se zpotřebovává energie z molekuly ATP, je rychlost příjmu živin
pozitivně ovlivňována rychlostí dýchání. Při teplotě okolo 0 °C se v důsledku omezeného metabolismu snižuje příjem
živin.
– dusík – vzdušný dusík asimilují jen některé baktérie, žijící na kořenech bobovitých rostlin, vyšší rostliny ve formě anionu NO3-, nebo kationu NH4+
– fosfor – přijímají v podobě aniontů jako H2PO4- nebo HPO42-
– při nedostatku – zpomalení nebo zastavení dělení jaderné a omezuje se tvorba plodů
– draslík – je přijímán jako kation K+
– význam pro vznik a transport asimilátů a ovlivňuje otevírání průduchů
– vápník – je přijímán jako Ca2+
– nedostatek snižuje transport sacharidů z listů do kořenů a působí poruchy růstu (inaktivace auxinu)
– síra – je přijímána jako SO42- – syntéza bílkovin
– hořčík – je přijímán jako kation Mg2+ – složkou chlorofylu – vázán v protoplazmě a ve formě anorganických solí v buněčné šťávě
Oligobiogenní prvky
– železo, chlór, bór, měď, zinek a mangan
– železo – v rostlině prakticky neexistuje ve volné iontové formě – při nedostatku – žloutnutí listů (chloróza)
– nedostatek bóru – odumírání vegetačních vrcholů; chlór – nezbytný pro fotochemické reakce fotosyntézy; nedostatek mědi – chloróza mezi žilkami listů; na nedostatek manganu je zvláště citlivý oves, u něhož se projevuje tzv. šedá pruhovitost listů; zinek je nutný k syntéze auxinu.
Autotrofní výživa
Prostředí, v němž prokaryota rostou a množí se, musí obsahovat tyto složky:
1. zdroj uhlíku (potřebný pro syntézu aminokyselin, nukleotidů, cukrů, tuků...)
2. zdroj dusíku k tvorbě iminoskupin a aminoskupin
3. zdroj energie pro biosyntetické pochody
4. minerální prvky
5. růstové faktory
– zdroj uhlíku je CO2 a jako zdroj dusíku většinou amonné soli, dusičnany nebo dusitany
Heterotrofní výživa
Rostliny hetrotrofní na rozdíl
od autotrofních pepřijímají uhlík z CO2, nýbrž z organických látek. Z rostlin jsou heterotrofní některé nezelené rostliny, ale i zelené
rostliny se vyživují po jistou dobu po vyklíčení heterotrofně ze zásob semen. I kořeny a květy dospělých zelených rostlin se vyživují
heterotrofně.
Saprofytismus & parazitismus
Saprofyti se živí z odumřelých těl rostlin a živočichů (hnilák
smrkový)
Paraziti odnímají živiny z organismů živých. Tzv. endoparaziti žijí v těle hostitelské rostliny buď uvnitř jejích
buněk (např. původce rakoviny brambor), nebo v mezibuněčných prostorách (např. původce plísně bramborové). Tzv. ektoparaziti
(kokotice) žijí na povrchu těla hostitele a z buněk svazků cévních vysávají živiny tak zvanými haustorii, a to jak živiny
minerální, tak i organické. Naproti tomu poloparaziti odčerpají živiny jen ze dřevní části hostitele (vodu a minerální látky)
– jmelí bílé.
Symbióza je typem mutualismu. Patří sem lichemismus, mikorrhiza a soužití hlízkovitých bakterií s
kořeny bobovitých.
Z tohoto soužití mají oba zúčastnění partneři užitek. Např. houby s rostlinami –
mykorhiza.
Fotosyntéza
– základní proces vzniku všech organických látek rostlinného těla – fotosyntetická asimilace
– k přeměně z jednoduchých minerálních látek (H2O a CO2) na složitější organické látky – syntéza – využívají zelené rostliny energii fotonů (vlnové délky 400 – 750 nm)
– tyto fotony zachycují barviva plastidů:
chlorofyl a,
b zachycují fotony modrofialové a červené části spektra,
fykocyan a fykoerytrin zachycují fotony zelené a žluté části
spektra,
xantofyly a karotenoidy zachycují fotony modrozelené části spektra.
Průběh fotosyntézy
–
skládá se ze dvou fází: světlé, probíhající za přítomnosti světla, a tmavé, jejíž průběh nevyžaduje přítomnost světla.
Ve
světelné fázi fotosyntézy je energie fotonů využito jednak ke štěpení molekul vody, tzv. fotolýze vody na
protony, elektrony a jako vedlejší produkt vzniká kyslík:
H2O ® 2 H+ + 2e- + 1/2 O2
a jednak k tvorbě molekul ATP, které dále
energeticky zabezpečují reakce probíhající v tmavé fázi.
Ve tmavé fázi (Calvínově cyklu) je řadou enzymatických
reakcí redukován vzdušný oxid uhličitý na cukr vodíkem, vznikajícím při fotolýze vody. Rovnice fotosyntézy:
6 CO2 + 12 H2O ® C6H12O6 +
6 H2O (působení energie fotonů a asimilačního barviva). Vznikající cukr je dalšími enzymatickými reakcemi přeměněn na stálé produkty
fotosyntézy – asimiláty (škrob, bílkoviny, tuky a jiné organické látky).
Fotosyntéza je jediný děj na Zemi,
který uvolňuje kyslík.
Vnější faktory ovlivňující fotosyntézu jsou tyto:
1. spektrální složení a intenzita světla
2. oxid uhličitý
3. teplota
4. voda
5. prvky minerální výživy
– fotosyntézou vytvořené asimiláty přecházejí z chloroplastů do cytoplazmy foto-syntetizujících buněk a odtud do lýka cévních svazků
– proudí buď volnými prostorami (tj. především prostorami mezibuněčnými), nebo od buňky k buňce plazmodesmami
–
první transport označujeme jako apoplastický, druhý jako symplastický
- lýkem jsou asimiláty dopravovány
především ve formě sacharidů, ale i amino-kyselin, amidů a bílkovin
– asimiláty z lýka odtékají na místa, kde jsou spotřebovávány nebo ukládány – místa spotřeby nebo ukládání asimilátů se označují jako metabolické jímky
– odběrateli asimilátů jsou především kořeny, hlízy a plody – na rychlost transportu asimilátů působí vnější a vnitřní vlivy (vnější – teplota, voda a minerální výživa; vnitřní – rostlinné hormony)