Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1a

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1b

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1c

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1d

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1e

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1f

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

• prostá difúze

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1g

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1h

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1i

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)

• Aktivní

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1j

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)

• Aktivní• primární (spřažený s metabolickou reakcí, např. ATPasy)

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1k

TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní

• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)

• Aktivní• primární (spřažený s metabolickou reakcí, např. ATPasy)• sekundární (spřažený s primárním)

• antiport• symport

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2a

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2b

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2c

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2d

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2e

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2

• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2f

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2

• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2

• 1 mol jednomocného iontu → 96 500 C 105 C

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2g

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2

• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2

• 1 mol jednomocného iontu → 96 500 C 105 C• ⇒ 10−12 mol jednomocného iontu udělí potenciál 100 mV/cm2

(min. 108× méně než v cytoplasmě).

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2h

MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2

• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2

• 1 mol jednomocného iontu → 96 500 C 105 C• ⇒ 10−12 mol jednomocného iontu udělí potenciál 100 mV/cm2

(min. 108× méně než v cytoplasmě).• Vznik elektrické dvojvrstvy

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 3a

• GIBBSŮV-DONNANŮV POTENCIÁL

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 3b

• GIBBSŮV-DONNANŮV POTENCIÁL

•µK+ = µ0 + RT ln aK+ + zK+F φ

•RT ln fi [K+] + F φi = RT ln fo[K+] + F φo

•EK+ = φi − φo ⇒ EK+ = RT

F ⋅ ln fo[K+]ofi [K+]i

•1 mM

100 mM ⇒ EK+ = −116 mV

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4a

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4b

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4c

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4d

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4e

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4f

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4g

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4h

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4i

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4j

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+

• Glu• Glu/Asp

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4k

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+

• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4l

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+

• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát• citrát (PEP)/malát

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4m

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+

• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát• citrát (PEP)/malát• malát (sukcinát)/Pi

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4n

VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána

• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+

4 – difúzí jako NH3

• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+

• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+

• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát• citrát (PEP)/malát• malát (sukcinát)/Pi• vyšší MK – karnitinový přenašeč• nižší MK – membrána prostupná

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5aVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5bVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5cVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5dVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5eVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5fVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−

3, SO2−4 , H2PO−

4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5gVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−

3, SO2−4 , H2PO−

4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry

• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5hVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−

3, SO2−4 , H2PO−

4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry

• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání

• K+ 100 mM → cca. 500 mM

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5iVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−

3, SO2−4 , H2PO−

4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry

• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání

• K+ 100 mM → cca. 500 mM• zároveň Cl−

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5jVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−

3, SO2−4 , H2PO−

4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry

• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání

• K+ 100 mM → cca. 500 mM• zároveň Cl−• vznik malátu

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5kVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT

• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+

• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+

• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−

3, SO2−4 , H2PO−

4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry

• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání

• K+ 100 mM → cca. 500 mM• zároveň Cl−• vznik malátu• ATPasa – zdroj energie, aktivace světlem

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6a

FLOÉMOVÝ TRANSPORT

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6b

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6c

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6d

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6e

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6f

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus• vyprazdňování

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6g

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus• vyprazdňování

• apoplasticky (zásobní orgány)

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6h

FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus• vyprazdňování

• apoplasticky (zásobní orgány)• symplasticky (vegetativní orgány)

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7a

XYLÉMOVÝ TRANSPORT

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7b

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7c

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)

• [H2O] v rostlině < v půdě

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7d

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)

• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7e

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)

• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost

• kapilární síly

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7f

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)

• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost

• kapilární síly•

πr 2hρg = 2πrσ cos α

h = 2σ

rρg ⇒ h = 1,49 ⋅ 10−5/r

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7g

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)

• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost

• kapilární síly•

πr 2hρg = 2πrσ cos α

h = 2σ

rρg ⇒ h = 1,49 ⋅ 10−5/r

• pro průměr 20–60 µm ⇒ cca 1 m

Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7h

XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)

• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost

• kapilární síly•

πr 2hρg = 2πrσ cos α

h = 2σ

rρg ⇒ h = 1,49 ⋅ 10−5/r

• pro průměr 20–60 µm ⇒ cca 1 m• pro průměr 10–100 nm ⇒ 300–3000 m