Výživa rostlin

Výživa rostlin

A) Autotrofie a heterotrofie

B) Minerální výživa rostlin

C) Fotosyntéza

D) Chemosyntéza

E) Dýchání

A) Autotrofie a heterotrofie

1) autotrofní způsob výživy = schopnost vytvářet si z jednoduchých neústrojných (anorganických) látek složité látky ústrojné (organické), schopnost mají zelené rostliny – energie světelná, fotosyntéza, chemosyntéza – bakterie, energie chemická

2) heterotrofní způsob výživy = nepřijímají uhlík z CO2, z cizích organických látek vlastní organické látky, jako zdroj uhlíku využívají organické látky z okolí, heterotrofní orgány potravně závislé na zelených rostlinách, např. nezelené rostliny

3) mixotrofní = u masožravých rostlin (bílkoviny z hmyzu)

B) Minerální výživa rostlin

– zahrnuje procesy příjmu, vedení a využití minerálních živin

– Jednobuněčné organismy, vodní rostliny – příjem živin celým povrchem těla

– Vyšší suchozemské rostliny – kořeny, kořenovým vlásením

– Zdroj živin – pevná půda (jíl, humus) – nesou elektrický náboj a vážou minerální živiny (ionty),

– kapalný půdní roztok - transport ke kořenům, příjem živin kořeny – potřeba ATP

– Vysušením čerstvých rostlin vzniká sušina (při teplotě 85 C), spálením (mineralizací) sušiny dochází k rozkladu organických látek – vznik CO2, H2O, NO2 a jiných, zbude popel (= 5 % m sušiny), listy – nejbohatší na minerální prvky

– sušina: 95 % organogenních prvků (C,O,H,N) – ty tvoří organické sloučeniny, 5 % minerálních prvků

Biogenní prvky: nezbytné pro život:

a) makrobiogenní – 1/10 % – C,O,H,N,S,K,P,Mg,Ca,Fe – stavební funkce

b) mekroboigenní – Cu,Zn,Mn,Mo,B,Cl – katalytická funkce

– další prvky – Ni,Au,Pb a jiné – nejsou nezbytné, když jich moc – závadná potrava pro člověka

– v rostlinách asi 60 prvků

– metoda vodních kultur (hydroponie) – pěstování rostlin v živných roztocích určitého chemického složení (př. Knopův živný roztok)

Nejdůležitější biogenní prvky:

– Uhlík – stavební prvek, zdrojem CO2, z půdy kořeny HCO3 – rozpustné, uhličitany – nerozpustné

– Kyslík – příjem jako O2 z ovzduší (dýchání) listy, v tělech – kyslík uvolněný štěpením H2O

– Vodík – ve vodě – kořeny, metabolismus, stavební buňky

– Dusík – N2, nemohou vázat (jen bakterie, sinice), hlízkové bakterie – v symbióze s bobovitými, kořeny NO3 a NH4, dusičnany – ledky, nedostatek dusíku – omezení růstu, bledé listy (snížení syntézy chlorofylu), hodně dusíku – mohutný růst, sytě zelené – např. kopřiva

– Fosfor – z půdy H2PO4 a HPO4 – ((di)hydrogenfosforečnany), metabolismus, součástí NK, ATP, vitamínů, nedostatek – bledé a malé listy, zpomalení růstu, snížení tvorby plodů

– Síra – z půdy SO4 (sírany) – do aminokyselin a bílkovin, hodně v česneku a cibuli

– Draslík – příjem v podobě rozpustné draselné soli, většina draslíku v buněčné šťávě vakuol, zvyšuje odolnost vůči nízkým teplotám a suchu, otevírání a zavírání průduchů

– Hořčík – Mg, v chlorofylu, aktivuje enzymy,. fotosyntézu, dýchání, syntéza NK, bílkovin.....

– Vápník – z půdy Ca, činnost buněčných membrán, neutralizuje kyseliny, aktivita enzymů, dělení buněk

– Železo – katalyzátorská funkce, dýchací, fotosyntéza, v chloroplastech, nedostatek – žloutnutí listů (chloroza), rychlý opad listů

– Mikrobiogenní prvky:

–  Bór – nedostatek – narušení metabolismu cukrů, tvorba květů a plodů

– Zinek – Zn, aktivace enzymů, syntéza bílkovin a auxinu, nedostatek – narušení tvorby semen

– Měď – Cu, v semenech, součástí enzymů, nedostatek – chloróza

Organické látky v rostlinném těle
1) stavební – sacharidy, polysacharidy, celulóza, bílkoviny
2) zásobní – škrob, polysacharidy, glykogen, olej
3) jiného charakteru – speciální chemické složení – barviva, enzymy, NK
4) barviva:

a) ve vakuole (rozpustná ve vodě)

b) v plastidech (rozpustná v tucích), například chromoplasty, karotenoidy (vitamín A, červené – mrkev), chloroplasty, leukoplasty

c) antokyany - modré, růžové, podle stáří rostliny

Hnojiva

· hnojení – kvůli dostatku živin, zvýšení výnosu

a) statková (organická): hnůj, močůvka, kompost, kejda, rozklad pomocí bakteriií – vznik humusu, bakterie – reducenti, zelené hnojení – do půdy se zaorává jetel či vojteška

b) průmyslová: výroba v chemickém průmyslu, v prášku, granulích, dusíkatá – ledky (př. KNO3), (NH2SO4, močovina, NH3, fosforečná – superfosfát, draselná – KCl, vápenatá – pálené vápno, kombinovaná – NPK)

C) Fotosyntéza (z řeč. phos, photós = světlo)

– reakce, při níž se využívá sluneční energie k syntéze energeticky bohatých organických sloučenin (cukrů) z jednoduchých anorganických látek (CO2 a H2O)

– sluneční energie se mění na energii chemickou, probíhá v chloroplastech za účasti fotosyntetických barviv (chlrofylu)
+ 2870 KJ energie (světlo)
6CO2 + 12 H2O ® C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
chlorofyl
sumární reakce – polovina vody se uvolňuje

1) Primární děje = světelná fáze – přeměna energií, děje závislé na světle a probíhají na membránách thylakoidech, zahrnují pohlcení světla fotosyntetickými barvivy, redukci koenzymu a syntézu AT/P
2) Sekundární děje = temnostní fáze – přeměna látek, nejsou závislé na světle, probíhají ve stromatu chloroplastů, fixace CO2 a vznik glukózy
3) barviva: zachycování slunečního záření, chlorofyl a – nejdůležitější, může provádět fotosyntézu, ostatní chlorofyl b, c, d a karotenoidy – předávají zachycenou energii chlorofylu a, pohlcují světlo ven. délek 680 – 700 nm (červené, modré světlo), pohlcená energie využita na rozklad vody = fotolýza vody, a uvolní se elektrony a protony
o fotofosforylace = vznik ATP:

a) cyklická – jednodušší, jen na sluneční záření

b) necyklická – energie ve fosfátových vazbách, elektron hopsá

– tvoří se energeticky bohaté vazby s fosforem

– ve tmě – koncentrace produktů Calvinova cyklu je udržována tzv. Pentózovým cyklem, vyrábí meziprodukty z glukózy

– Hutchův – Slackův cyklus – ve tmě C4 rostlinám umožňují dodávat CO2 a H2 do Calvinova cyklu

Ovlivnění fotosyntézy:
1) světlo – intenzita záření, zvýšení intenzity – rychlejší fotosyntéza
2) koncentrace CO2 v ovzduší, ve sklenících když více CO2 – větší výnosy – rychlejší fotosyntéza
3) teplota - u nás 15 – 25 C optimální, při -1 C se většinou fotosyntéza zastaví, nad 30 C se zpomaluje
4) voda – nezbytná, nedostatek – uzavření průduchů – nemůže tam CO2
5) listová plocha
+ vnitřní faktory (množství chlorofylu, stáři listů)

1. Světelná fáze

– Na chlorofyl dopadá světelné záření – zachycení energie – využíje se jí k fotolýze vody

– Produktem světelné fáze: protony, elektrony, kyslík, ATP

– Součástí světlené fáze jsou fosforelace (vznik ATP):

– cyklická fosforelace – jednodušší – sluneční záření – přebytek E do ATP

– necyklická fosforelace – elektron hopsá

2. Temnostní fáze = Kelivnův cyklus

– Využívá vázané energie na redukci CO2 a syntézu cukrů

– Vstupuje CO2 a 5ti uhlíkatý cukr

– Výsledkem je tedy 6ti uhlíkatý cukr

– Koncentrace meziproduktů Kelivnova cyklu je udržována pentózovým cyklem – opačný děj, meziprodukty odbouráváním glukózy)

– Rosliny můžeme dělit: C3 = meziproduktem je 3uhlíkatý cukr (cukrovka)

– C4 = meziproduktem 4uhlíkatý – kukuřice. Neprovádí pentózový cyklus ale Hutchův – Slackův cyklus (dodává CO2 a H)

D) Chemosyntéza

– u bakterií – jsou též autotraf. organismy, ale nemají chlorofyl, zdrojem C je CO2, chemickou energii na redukci CO2, získají oxidací jednoduchých anorganických látek (H2S, železnatých solí, metan, sirné bakterie, železité n., methanové bakterie)

– nitrifikační bakterie – nejdůležitější v zemědělství, žijí v půdě, rozklad organických látek – uvolnění NH3 – ten se při nitrifikaci oxiduje na dusitany – dusičnany, uvolňuje se energie, zvětšuje se tak množství dusíkatých sloučenin přijímatelnách rostlinami

Heterotrofní organismy

– heterotrofní organismy – využívaní C z organických látek, ostatní složky výživy stejný příjem jako autotrofní primitivnější, organické hetertrofy závislé na autotorofy

– kořeny, květy – heterotrofní, způsob výživy

– podle toho, odkud získávají organické látky:
1) Saprofyté – z odumřelých těl rostlin a živočichů, bakterie, houby, podílejí se na mineralizaci látek (z organických látek anorganické látky)
2) Parazité – cizopasné rostliny, organické látky ze živých organismů tj. hostitelů – buď na povrchu či uvnitř těla, houby, bakterie, některé krytosemenné rostliny

a) hemiparazité – poloparazité – schopni fotosyntézy, odebírají H20 a minimum živin pomocí haustroií = přeměněné kořeny) – pronikají do xylému (např. jmelí)

b) holoparatizé = úplní parazité – nezelené rostliny, z cévních svazků odebírají organické látky – asimiláty a vodu s rozpuštěnými minerálními látkami, např. kokotice jetelová (má též haustoria)

Mixotrofie

· smíšený typ výživy, u rostlin na stanovištích, kde je nedostatek určitého prvku (př. N), autotrofní rostlina vyžaduje přísun některých organických látek, př. masožravé rostliny – rosnatka okrouhlolistá – na povrchu listů trichomy – ty rozklad látek, reakce na pohyb – listy se zavřou, N- heterotrofně (z bílkovin)

Symbióza

· soužití dvou organismů (většinou autotrofa a heterotrofa), oba organismy prospěch, př. lišejníky – heterotrofní vřeckovýtrusná houba + autotrofní řasa nebo sinice (mutualismus) symbióza hlíznatých bakteriií s kořeny bobovitých rostlin – bakterie fixují N2 a ten ve formě dusičnanů rostlinám – ty zásobují bakterie asimiláty

· mykorhiza – symbióza kořenů vyšších rostlin a podhoubí hub, houbová vlákna – příjem H2O a minerálních živin, houba rostlině vitamíny...., rostlina houbě cukry

E) Dýchání

– je soubor katabolyckých reakcí, nezbytných pro uvolnění E. Rozklad složitých organických látek na jednoduché anorganické:

a) za přítomností O2 – dýchání
C6H12O6 + 6O2 ®6CO2 + 6H2O + E

b) bez přítomnosti O2 – alkoholové kvašení
C6H12O6 ®C2H5OH + 2CO2 + E

a) anaerobní glykolýza – cytoplazmě

– přeměna cukru na kyselinu pyrohroznovou

– Glukóza se rozdělí na 2x 3uhlíkaté cukry

b) oxidativní fosforelace – v mitochondriích

– Krebsův cyklus = cyklus kyseliny citrónové

– (přeměna acetykoenzymu A ®H, e) – dekorboxylace, dehydrogenace – zisk E

– Dýchací řetězec

– (vodík oxidován na vodu, uvolnění ATP) – 36 molekul ATP

Ovlivnění dýchání

– množství cukrů

– množství O2

– ideální teplota