Jaké látky jsou rostlinou

transportovány?

1. Voda, obvykle přijímána kořeny z půdy

2. Minerální látky, obvykle přijímány kořeny z půdy

3. Asimiláty (nejčastěji sacharosa) z míst, kde probíhá fotosyntéza

nebo z míst, kde jsou uložené zásoby (např. z hlíz)

4. Plyny – oxid uhličitý, kyslík, vodní pára

5. Další, např. fytohormony

Na jaké vzdálenosti jsou látky v rostlinách transportovány ?

1. Na dlouhé vzdálenosti,

např. mezi orgány

pomocí vodivých

pletiv

2. Na střední vzdálenosti

– do vodivých pletiv a z

nich, na místa potřeby

3. Na krátké vzdálenosti -

do jednotlivých buněk

a z nich a mezi

jednotlivými

strukturami buňky

Jak se látky dostávají do buňky a z

buňky? A může rostlinná buňka

rozhodovat, jaké látky do buňky vstoupí

a jaké nikoliv?

Vakuola

Mikrotubuly

Mitochondrie

Ribosomy

Mikrofilamenta

Plasmodesmy

Golgiho

aparát Cytoplasmatická membrána

Buněčná stěna

Endoplasmatické

retikulum

Jádro

Jaderný obal

Jadérko

Rostlinná buňka je obklopena buněčnou stěnou, kterou musí transportované látky překonat. Buněčná

stěna je obvykle porézní a umožňuje transport látek do určité velikosti. Přes buněčnou stěnu obvykle

bez problémů prochází voda, minerální živiny, sacharosa, glukosa, fruktosa, organické kyseliny,

fytohormony a někdy i malé peptidy.

Co přes buněčnou stěnu projde a co nikoliv je dáno hlavně velikostí transportované látky, míra selekce

je tedy malá.

Vakuola

Mikrotubuly

Mitochondrie

Ribosomy

Mikrofilamenta

Plasmodesmy

Golgiho

aparát Cytoplasmatická membrána

Buněčná stěna

Endoplasmatické

retikulum

Jádro

Jaderný obal

Jadérko

Pod buněčnou stěnou je protoplast buňky ohraničen specifickou vrstvou, tzv.

cytoplasmatickou membránou neboli plasmalemou. Ta je tzv. selektivně propustná, to

znamená, že přes ni mohou projít pouze určité látky a jiné nikoliv.

Co způsobuje selektivní propustnost cytoplasmatické membrány?

Do lipidové vrstvy jsou ale na určitých místech

vložené bílkoviny, které fungují jako selektivní

transportéry, propouštějí pouze určité látky

nebo skupinu velmi podobných látek.

Základem membrány jsou dvě vrstvy

lipidů. Tato dvojitá vrstva je nepropustná

pro většinu látek, funguje jako bariera.

Které látky mohou volně

procházet? Pouze malé

molekuly, např. oxid

uhličitý, kyslík, částečně

voda. Větší molekuly nebo

ionty s elektrickým

nábojem projít nemohou.

Ostatní látky mohou přecházet jen pomocí bílkovinových transportérů. Jejich různé tvary

naznačují jejich selektivitu, stejně jako různobarevné kruhy ve spodní části obrázku; šipky

naznačují, že transport může probíhat jak do buňky, tak i z buňky ven. Některé transportéry

pouze umožňují přenos látky přes membránu, jiné však umožňují i akumulaci látek v buňce;

k tomu potřebují dodání energie.

transportéry

Vakuola

Mikrotubuly

Mitochondrie

Ribosomy

Mikrofilamenta

Plasmodesmy

Golgiho

aparát Cytoplasmatická membrána

Buněčná stěna

Endoplasmatické

retikulum

Jádro

Jaderný obal

Jadérko

Jak se látky dostávají do různých struktur uvnitř buňky?

Buňka obsahuje různé vnitřní struktury s různými funkcemi, např. buněčné jádro, chloroplasty, vakuolu,

mitochondrie. Tyto struktury mají na svých površích obaly z membrán podobných membráně na povrchu

buňky. I tyto membrány obsahují bílkovinové transportéry, které zajišťují transport do těchto struktur a z

nich. Každá membrána však obsahuje specifické transportéry, což umožňuje, aby se do různých buněčných

součástí dostávaly různé látky a tak v nich probíhaly různé procesy.

Vakuola

Mikrotubuly

Mitochondrie

Ribosomy

Mikrofilamenta

Plasmodesmy

Golgiho

aparát Cytoplasmatická membrána

Buněčná stěna

Endoplasmatické

retikulum

Jádro

Jaderný obal

Jadérko

Jak se mohou látky pohybovat na střední vzdálenosti, od buňky k buňce?

Buněčná stěna je porézní a buněčné stěny jsou vzájemně propojené. Látky do určité velikosti se mohou pohybovat

propojenými stěnami. Tato cesta je nenáročná, ale není možné účinně regulovat, které látky budou transportovány a

které nikoliv.

Druhá možnost je dána přítomností tzv. plasmodesmů. To jsou drobné otvory v buněčné stěně, kterými jsou

protoplasty buněk vzájemně propojeny. Transport plasmodesmy může buňka regulovat.

Plasmodesmy mezi dvěma buňkami

Buněčná stěna plasmodesmus

vakuola

cytoplasma

Schematické znázornění transportu mezi dvěma buňkami

Zeleně je znázorněn transport přes plasmodesmus, červeně transport buněčnou

stěnou

Schematické znázornění transportu mezi buňkami

Červeně je znázorněn transport buněčnými stěnami, modře nitrem buněk a skrze

plasmodesmy

Jak se mohou látky pohybovat na dlouhé vzdálenosti?

Pomocí vodivých pletiv. Vodivá pletiva tvoří vzájemně propojený

systém, který prochází celým tělem rostliny.

Ve vodivých pletivech se nacházejí dvě části, které se liší jak stavbou,

tak funkcí. Nazývají se xylém (dřevní část) a floém (lýková část).

sinky

sink

zdroje

xylém

floém

Xylémový transport probíhá od

kořenů tzv. vzestupným proudem do

nadzemních orgánů. Transportována

je zejména voda a minerální živiny

přijaté z půdy, v menší míře i některé

organické sloučeniny vznikající v

kořenech – na obrázku je znázorněn

červeně.

Floémem jsou transportovány

zejména asimiláty (obvykle ve formě

sacharosy), ale i voda a jiné organické

i anorganické látky. Floémový

transport (na obrázku je znázorněn

modře) probíhá různými směry, od

tzv. zdrojů, což jsou místa, kde

asimiláty vznikají, především se

jedná o listy, případně zásobní

orgány, k tzv. sinkům, což jsou místa,

kde se asimiláty spotřebovávají nebo

ukládají do zásoby.

Z Buchanan, B. B. et al :Biochemistry and

Molecular Biology of Plants. 2000

Pohled do cévy ze stonku okurky seté (Cucumis

sativus)

Troughton, Donaldson: Probing Plant Structure, 1972

Pohled do cévic douglasky (Pseudotsuga

menziesii) z Crang, Vassilyev Plant Anatomy, CD

Vodivé dráhy v xylému jsou cévy a cévice; obojí jsou tvořeny mrtvými buňkami, které

mají silné a pevné buněčné stěny. Transport probíhá kapilárami vzniklými v místech

odumřelého protoplastu

Z Mauseth, Am. J. Bot. 1994 a z Taiz,

Zeiger: Plant Physiology, 2002

Cévy jsou trubicovité útvary složené z

většího počtu buněk, které na sebe

navazují svými koncovými stěnami; ty

jsou v různé míře perforované. Vyskytují

se hlavně u krytosemenných rostlin

Cévice jsou úzké dlouhé buňky

typické pro nahosemenné rostliny a

kapradiny. Spolu s cévami se

vyskytují i u rostlin

krytosemenných. Transport z jedné

cévice do druhé probíhá přes

buněčnou stěnu v místech jejího

ztenčení.

Schéma floému krytosemenné rostliny

Sítkovice jsou složené z buněk, které jsou

spojeny svými koncovými stěnami. Ty

obsahují velké množství otvorů, které

mohou dosahovat značných velikostí.

Buňky tvořící sítkovice jsou živé, ale

nemají buněčné jádro.

Vodivé dráhy ve floému jsou sítkovice

Podélný řez floémem révy vinné (Vitis

vinifera) se třemi sítkovicemi

http://bomi.ou.edu/bot4283/

Spojení mezi buňkami v sítkovici

V listech všech rostlin a v kořenech a stoncích bylin tvoří

xylém a floém společné pruhy, nazývané svazky cévní. V

kořenech a stoncích dřevin a větších bylin se cévní svazky

vyskytují pouze ve mladých stoncích a kořenech.

O dřevinách podrobněji ve zvláštní přednášce.

Kde se nacházejí a jak vypadají svazky cévní v jednotlivých

orgánech rostliny?

V kořenech se nacházejí v

jejich střední části, kde se

střídají pruhy xylému a

floému.

xylém

floém

Ve stoncích a v listech je nejčastěji uložen xylém vedle floému

xylém

floém

Ve stoncích jsou cévní svazky často uspořádané do kruhu

Cévní svazek

Cévní svazek

Jetel

Podražec

Cévní svazek

Cévní svazek

Kukuřice

Pšenice

V některých stoncích jsou svazky roztroušené nebo umístěné ve více

kruzích

V listech tvoří svazky cévní hustou síť

Ficus pumila (fíkovník šplhavý) Parthenocissus quinquefolia (loubinec pětilistý)

Detail vodivých pletiv listu

V některých listech (např. u trav) je

uspořádání poněkud odlišné, nicméně i

zde tvoří svazky hustou síť

Jak se dostanou voda a minerální živiny z

půdy do xylému kořene?

Voda i minerální živiny musí překonat

vzdálenost od povrchu do středu kořene.

Nejvíce (ale nejenom) jsou voda i minerální

živiny přijímány v místech, kde se tvoří

kořenové vlásky, které zvyšují povrch kořene

©2013 Pearson Education, Inc.

Transport látek přijatých kořenem z

půdy do vodivých pletiv může

probíhat dvěma cestami – buněčnými

stěnami nebo nitrem buněk, přes

plasmodesmy. Cesta buněčnými

stěnami není účinně regulovatelná a do

vodivých pletiv by mohly vstupovat i

látky škodlivé. Proto je uzavřena

bariérou, tzv. endodermis, která je

schopna transport stěnou zastavit nebo

výrazně omezit. Transportované látky

mohou vstoupit do vodivých drah jen

pomocí plasmodesmů. Přitom musí

vstoupit do buněk přes membránu a

tento vstup může rostlina kontrolovat

endodermis

Transportéry v cytoplasmatické

membráně určují, které látky

projdou a dostanou se do xylému a

které nikoliv

látky nemohou projít

látky mohou projít

jedině skrz buňky

plantphys.info/plant_biology/lecppt/root.ppt

Jak může endodermis zastavit

transport buněčnými stěnami?

Díky speciální úpravě buněčné

stěny, tzv. Casparyho proužkům.

Ty jsou tvořené ligninem, který

ucpává póry ve stěně

k povrchu kořene ke xylému

Jak se dostanou voda a minerální živiny z kořene do nadzemní části?

Voda je transportována

xylémem. Tok vody

xylémem je vždy směrem

od kořenů vzhůru a je

poháněn transpirací.

Spolu s vodou jsou

unášeny i další látky,

především minerální

živiny, ale i některé

organické látky.

Podrobněji v samostatné

přednášce

Příjem vody z půdy

voda

Půdní částice

Kořenový vlásek

Buňky mesofylu

Prostor mezi buňkami

průduch

Koheze, adheze Koheze a adheze v xylému

Voda z listu je obvykle vydávána ve formě vodní páry průduchy a její výdej

je velmi dobře regulován otevíráním a zavíráním průduchů.

Hydatoda s několika póry na

okraji listu tavoly (Physocarpus)

Lersten, Curtis, Can. J. Bot. 1982

Někdy může být

voda vydávána i

jako kapalina tzv.

hydatodami. To jsou

útvary na koncích

listů zakončené

póry, což jsou velké

průduchy, které jsou

trvale otevřené.

Gutace na listu kontryhelu. Monika Štambergová, http://fotopribeh.avcr.cz/

sinky

sink

zdroje

xylém

floém

K čemu rostlina využívá vodu a minerální živiny?

Voda je zapotřebí ve všech živých buňkách

1. Účastní se řady chemických reakcí, např. ve fotosyntéze, ale

i při rozkladu (hydrolýze) látek

2. Je důležitá pro růst buněk, nachází se ve vakuolách, obaluje

bílkoviny atd.

3. Je vydávána ve formě vodní páry transpirací, tím umožňuje

transport látek v xylému, proti gravitaci

Minerální živiny jsou zapotřebí rovněž ve všech živých buňkách. Minerální látky, které jsou pro rostlinu nezbytné označujeme jako biogenní.

Podle potřebného množství rozlišujeme makrobiogenní a mikrobiogenní. Do

první skupiny patří uhlík, kyslík a vodík, které rostlina zabudovává v procesu

fotosyntézy v listech. Většinu minerálních živin rostliny přijímají kořeny jako

ionty. Mezi makrobiogenní patří dusík, který rostlina přijímá jako dusičnany

(NO3-) nebo amonné ionty (NH4

+), fosfor přijímaný jako fosforečnany (PO43-),

síra (SO42-), dále pak draslík (K+), vápník Ca2+, hořčík (Mg2+). Mezi

mikrobiogenní patří např. železo (Fe3+), měď (Cu2+), zinek (Zn2+), mangan

(Mn2+) a další

Jsou stavebními kameny důležitých sloučenin (bílkovin, nukleových kyselin,

chlorofylu, mnoha enzymů)

Podrobnější údaje o vodě a minerální výživě – viz samostatné přednášky

Jak jsou transportovány látky vzniklé fotosyntézou a jak se dostanou do floému v listu?

Látky vzniklé fotosyntézou jsou z mesofylových buněk transportovány jak buněčnými stěnami, tak nitrem buněk,

skrze plasmodesmy. Vodivá pletiva tvoří v listu hustou síť, takže dráha od buněk mesofylu k floému je tvořena jen několika buňkami. Ve floému je

transportována hlavně sacharosa; ta se v

místě spotřeby rozloží na glukosu a

fruktosu a dále se zpracovává nebo se

přemění na škrob a uloží se v zásobních

orgánech (hlízy, semena aj.)

mesofyl

sítkovice

Jak rostliny využívají cukry?

Cukry jsou zapotřebí ve všech živých buňkách.

1. Jsou základními stavebními kameny všech

důležitých látek (tuků, bílkovin, nukleových kyselin

aj.)

2. Jsou zdroji energie, kterou buňky uvolňují při

dýchání

3. Jsou ukládány v zásobních orgánech jako

rezervy

Nejdůležitější zásobní látkou rostlin je škrob. Škrob je polymer tvořený velkým

počtem molekul glukosy. V buňkách tvoří tzv. škrobová zrna, která se tvoří v

plastidech amyloplastech

Škrobová zrna z hlízy bramboru Škrobová zrna v buňkách oddenku kosatce

Vzorec dvou složek škrobu – amylosy a amylopektinu

Škrobová zrna a

zásobní bílkoviny v obilce pšenice

Škrobová zrna z klíčící obilky

ječmene – EM snímek

Jak jsou rostlinou transportovány plyny?

Plyny (oxid uhličitý, kyslík, vodní pára) jsou na dlouhé vzdálenosti

transportovány tzv. mezibuněčnými prostorami mezi jednotlivými

buňkami(viz červené šipky a i na obr. vlevo). Ty jsou vzájemně propojené (viz

obr. vpravo) a tvoří systém umožňující rychlý transport plynů. Velikost

mezibuněčných prostor je různá podle toho, jakou funkci má orgán, ve kterém

se nacházejí a v jakém prostředí rostlina žije. Po vstupu do buněk jsou plyny

transportovány rozpuštěné ve vodě; tento transport je mnohem pomalejší.

Parenchym dřeně stonku bezu černého (Sambucus nigra)

www.sci.muni.cz/~anatomy/

Kořenové buňky, stejně jako

všechny živé buňky dýchají.

Z půdy přijímají kyslík a do

půdy vylučují oxid uhličitý.

Oba plyny mohou volně

procházet membránou na

povrchu protoplastu; na

delší vzdálenosti se pohybují

mezibuněčnými prostorami energie

Mezibuněčná prostora

H2O

V listech je situace složitější. Živé buňky v

listu v noci pouze dýchají, stejně jako buňky

kořene. Ve dne však buňky s chloroplasty

fotosyntetizují i dýchají, buňky bez

chloroplastů pouze dýchají. Navíc je z listů

vydávána vodní pára. Plyny vznikající jak

při dýchání, tak při fotosyntéze mohou být

využity v opačných procesech.

H2

O

Pro transport všech plynů do

listu a z listu slouží

mezibuněčné prostory, které

jsou v listu poměrně velké.

Rostliny rostoucí v mělkých vodách nebo v půdách trvale či dlouhodobě zaplavených musí řešit

speciální problém - nedostatek či úplnou absenci kyslíku v zaplavené půdě. V průběhu evoluce

u nich došlo k vytvoření speciálních transportních drah, jimiž jsou schopny dopravit plyny v

dostatečném množství z atmosféry do kořenů a naopak

Oblast s

nízkým

nebo

nulovým

obsahem

kyslíku

Porost naší nejběžnější mokřadní

rostliny rákosu obecného na břehu

rybníka Rožmberk

Jak vypadají transportní dráhy pro transport plynů u

těchto rostlin?

Transport je zajištěn

objemnými

mezibuněčnými

prostorami, které

jsou ve všech

orgánech, vzájemně

propojené a které

jsou prostřednictvím

průduchů propojené

s atmosférou.

Mezibuněčné prostory

(šipky) v listech

orobince (vlevo) a

puškvorce (vpravo)

Mezibuněčné prostory ve stoncích šáchoru (vlevo) a sítiny (vpravo)

Mezibuněčné prostory v kořenech rákosu (nahoře vlevo), ostřice (nahoře vpravo) a

puškvorce (dole)