1
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
1. B130P35pro specializaci biologie odborná
2. B130P62pro učitelské kombinace s biologií
Anatomie a morfologie rostlin
Doc. Jana Albrechtová – Katedra fyziologie rostlin
Doc. Lubomír Hrouda – Katedra botaniky
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
1. B130P35pro specializaci biologie odborná
2. B130P62pro učitelské kombinace s biologií
Anatomie a morfologie rostlin
Anatomie: Doc. Jana Albrechtová – Katedra fyziologie rostlin do 8.11.2007
Morfologie: Doc. Lubomír Hrouda – Katedra botaniky
2
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Anatomie a morfologie rostlin
Přednášky:
1) čtvrtek, 8:10-9:50, Krajinova (B14) posluchárna, B2, 2. mezipatro
2) čtvrtek, 14:00-15:30, Krajinova (B14) posluchárna, B2, 2. mezipatro
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Anatomie a morfologie rostlinCvičení: rozvrh
3
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Podmínky pro získání zápočtu
1. Účast na cvičeníJe možné akceptovat maximálně dvě omluvené absence za semestr. Nahrazování cvicení je obvykle nemožné, či velmi problematické, vzhledem k velkému počtu posluchačů a kapacitě učeben. V případědelší absence je nutno individuálně domluvit další postup buď s vedoucím cvičení nebo s přednášejícím.
2. Správně vedené protokolyProtokoly musí být na konci každého praktického cvičení zkontrolované a odsouhlasené vedoucím cvičení.
3. 2 testy během semestru
MB130P35
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Zkouška
Podmínky pro možnost vykonání zkoušky:
1. MB130P35 : získaný zápočet2. MB130B62: aktivní účast na praktických cvičeních (účast, protokoly)
2. Zkouška: test na základě výsledku testu student bude buď rovnou oklasifikován nebobude odkázán na jiný, opravný termín zkoušky (v případu neuspokojivého výsledku testu).
4
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
1. české učebnice:
Slavíková, Z (2001).: Morfologie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha Votrubová,O. (2001): Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha,ISBN
80-246-0367-5 Votrubová, O, Pazourek, J (1997): Atlas anatomie rostlin. Vydavatelství
PERES, Praha, ISBN 80-901691-2-0
2. anglické ucebnice:
Buchanan B, Gruissem W, Jones R, eds. (2000): Biochemistry & Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists.
Esau K (1977): Anatomy of seed plants. John Wiley & Sons, New York, Chichester, Brisbane.
Fahn A (1990): Plant Anatomy. 4th ed., Pergamon Press, Oxford, New York. Mauseth JD (1988): Plant Anatomy. The Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc. Menlo Park, CA, Reading, MA, pp. 560
Základní literatura
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
1. české učebnice:
Slavíková, Z (2001).: Morfologie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha Votrubová,O. (2001): Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum,UK Praha,ISBN 80-246-0367-5 Votrubová, O, Pazourek, J (1997): Atlas anatomie rostlin. Vydavatelství
PERES, Praha, ISBN 80-901691-2-0
2. anglické ucebnice:
Buchanan B, Gruissem W, Jones R, eds. (2000): Biochemistry & Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists. Esau K (1977): Anatomy of seed plants. John Wiley & Sons, New York,
Chichester, Brisbane. Fahn A (1990): Plant Anatomy. 4th ed., Pergamon Press, Oxford, New York. Mauseth JD (1988): Plant Anatomy. The Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc. Menlo Park, CA, Reading, MA, pp. 560
Základní literatura
5
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
1. Webové stránky kurzu: http://kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez/
2. B130P31Fyziologická anatomie rostlin Votrubová O. , Soukup A.
http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/anatomie/
3. B130P34 Struktura a funkce rostlinné buňky Žárský V., Cvrčková F.:
http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
4. http://www.sci.muni.cz/~anatomy/cytology/
Základní webové zdroje a doplňující přednášky:
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
– atlas anatomických mikrofotografií: Votrubová O. , Soukup A.
http://kfrserver.natur.cuni.cz/studium/prednasky/anatomie/index.html
Základní webové zdroje a doplňující přednášky:
6
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
1. Úvod: Historie oboru, úloha rostlinné anatomie v současné biologii rostlin. Charakteristika rostlinných organismů.
2. Charakteristika rostlinné buňky Specifické součásti rostlinných buněk -plastidy, vakuoly a buněčná stěna
3. Histologie: a. Meristémy, jejich úloha v růstu a vývoji rostlin a význam pro interakce rostlin a prostředí, b. Klasifikace rostlinných pletiv: trvalá pletiva - struktura a funkce pletivkrycích, vodivých a základních. Parenchym, kolenchym a sklerenchym. c. Vodivá pletiva
4. Stavba vegetativních orgánů - primární rostlinné tělo:a. List b. Kořen a mykorhizac. Stonek
5. Sekundární rostlinné tělo: druhotné tloustnutí stonku6. Generativní orgány
Osnova kurzu
1. Úvod: Historie oboru, úloha rostlinné anatomie v současné biologiirostlin. Charakteristika rostlinných organismů
2. Charakteristika rostlinné buňky Specifické součásti rostlinnýchbuněk - plastidy, vakuoly a buněčná stěna 3. Histologie: a. Meristémy, jejich úloha v růstu a vývoji rostlin a význam pro interakce rostlin a prostředí, b. Klasifikace rostlinných pletiv: trvalá pletiva - struktura a funkcepletiv krycích, vodivých a základních. Parenchym, kolenchym a sklerenchym. c. Vodivá pletiva 4. Stavba vegetativních orgánů - primární rostlinné tělo:a. List b. Kořen c. Stonek
5. Sekundární rostlinné tělo: druhotné tloustnutí stonku(Generativní orgány)
Rozvržení obsahu 6 přednášek anatomie rostlinPřednáška
1.
2.
3.
4.
5.
6.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
7
Přednáška 1: Osnova
• Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Vývoj a charakteristika rostlin
• Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka, rozdíl od buňky živočišné,
• Rostlinná buňka a její součásti: úvod, typické rostlinnéstruktury: membránové systémy, vakuola, jádro
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
od řeckého anatemno (řežu, rozřezávám).
V užším smyslu: nauka o pletivech V širším smyslu: základy cytologie - nauky o struktuře
rostlinných buněk
Anatomie rostlin se zabývá strukturou, vnitřní stavbou tělarostlin a porozuměním funkcím struktur, tedy vztahu mezi
strukturou a jejími funkcemi.
1. Definice anatomie rostlin:
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
8
Systematická botanika
Rostlinná fyziologie
Molekulární biologie rostlin
Fytopatologie
Evoluční biologie , fylogeneze
Atd.
Vývoj oboru v souvislosti s dalšími vědními obory:
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
anatomie: fyziologická, vývojová, ekologická, aplikovaná, fytopatologická,experimentální, kvantitativní
•1590 - Hans & Zacharias Janssen z Middleburgu v Holandsku, sestrojili první mikroskop
Odkazy URL:http://microscopy.fsu.edu/primer/museum/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Mikroskop
9
•1680 - John Yarwell English Tripod Microscope
Odkazy URL:http://microscopy.fsu.edu/primer/museum/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Mikroskop
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/edu/anatomie/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• Mikroskopy a historiehttp://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/edu/anatomie/index.html
10
Theophrastus (369 – 262 B.C.) „Otec botanických věd“
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
•1665 - Robert Hooke(1635-1703) – bookMicrographia
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie
http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/anatomie/historie.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Robert_Hooke
11
•1665 - Robert Hooke (1635-1703) – kniha Micrographia
•Termín buňka
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie
. . . I could exceedingly plainly perceive it to be allperforated and porous. . . these pores, or cells, . . . wereindeed the first microscopical pores I ever saw, andperhaps, that were ever seen, for I had not met with anyWriter or Person, that had made any mention of thembefore this.
http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.htmlhttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/a/aa/Hooke%27s_cork.png
•1665 - Robert Hooke (1635-1703) – kniha Micrographia
•Termín buňka
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Hooke-microscope.png
12
Marcello Malpighi (1635-1703) •1672– kniha Anatome Plantarum
zakladatel rostlinné anatomie
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Základ rostlinné anatomie
1682
Nehemiah Grew
„The Anatomy of Plants“
Termín: pletiva
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
13
• Antonius van Leeuwenhoek – 17.stol.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Jednobuněčné organismypozoroval buněčná jádra
19. stol:• Robert Brown (1773–1858)
Termín: buněčné jádro (1828)
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
14
19. stol:• Robert Brown (1773–1858)pozoroval pylová zrna: Brownův pohyb
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Misc_pollen.jpg
19. stol:• Robert Brown pozoroval pylová zrna: Brownův pohyb
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:Misc_pollen.jpg
15
19. stol:• Jan Evangelista
Purkyně:• (1787-1869)
• termín protoplasma,
Svůj nejvýznamnější objev prezentoval Purkyně na sjezdu německých přírodovědců a lékařů v Praze roku 1837, kde mezi prvními na světě přisoudil buňkám jejich stěžejní význam pro život.
1850 - Praha
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
http://cs.wikipedia.org/wiki/Jan_Evangelista_Purkyn%C4%9B
19. stol:• Ve 30. letech 19. století tak byly položeny
základy buněčné teorie (1838-1840):
1. všechny organismy se skládají z jedné nebo více buněk2. buňka je základní strukturní jednotkou všech organismů
botanik Matthias Schleiden a zoolog Theodor Schwann (.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
16
• Julius von Sachs:
• členění trvalých rostlinných pletiv na pletivakrycí, základní a vodivá.
• Popis klíčení• Objev lokalizace škrobových zrn v
chloroplastech• Studie gravitropismu
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Tradice na UK
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
Tradice na UK PrahaBohumil Němec - (1873 - 1966)
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/BN/BNhistory.htm
17
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/BN/BNhistory.htm
Tradice na UK PrahaBohumil Němec - (1873 - 1966)
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
http://kfrserver.natur.cuni.cz/cz/BN/BNhistory.htm
Tradice na UK PrahaBohumil Němec - (1873 - 1966)
18
Jaroslav Pazourek (1925 – 1999)
Tradice na katedře fyziologie rostlin,UK PřF
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
• – 20.stol.
• Rozvoj mikroskopických a histochemických metod• Počítačové techniky – digitalizace obrazu• Kvantitativní metody
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
Dříve anatomie popisná,
nyní anatomie funkční, vývojová
19
Anatomie funkční
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
List
kořen
Stonek
půda
Anatomie funkční
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
20
List
Průduch
Anatomie funkční
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj oboru: Definice anatomie rostlin, historické milníky
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Vývoj života na Zemi a rostlin• 3 800 000 000 - Původ života –– první
buňky• 3 500 000 000 – vznik autotrofie –
stromatolity – kyslík do atmosféry (chlorofyl, bakteriochlorofyl)
• 2 800 000 000 – fotosyntéza, anaerobie (kyslík toxický)
• 2 000 000 000 – tolerance ke kyslíku• 1 400 000 000 – eukaryotické buňky
(jádro, organely) – aerobní respirace• 670 000 000 – Metazoa –
mnohobuněční• 550 000 000 – řasy – vodní prostředí• 420 000 000 – přechod na souši
21
Raven & Johnson 1992
A “clock” view of life’s history
bacteria appearvery early on
Raven & Johnson 1992
A “clock” view of life’s history
bacteria appearvery early on
life began changingthe atmosphere
22
Raven & Johnson 1992
A “clock” view of life’s history
bacteria appearvery early on
life began changingthe atmosphere
cells got more complex(eukaryotes)
Raven & Johnson 1992
A “clock” view of life’s history
bacteria appearvery early on
life began changingthe atmosphere
cells got more complex(eukaryotes)
multicellularlife appears
23
Raven & Johnson 1992
Early Life
Campbell & Reece 2002
Stromatolites, modern “rock” formations built as sedimentsticks to mats of bacteria(Australia, ~3,000 yr old)
Fossil stromatolite, ~ 3.5 billion yr old
The age of fossil stromatolites suggest bacteria may have appeared almost as soon as the planet was cool enough to permit life, ~3.9 billion years ago (MY)
24
Evolution of the Earth’s atmosphere
Graedel & Crutzen 1995
10%
100%
1%
0.1%
% o
f to
day’
s ox
ygen
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Fylogenetickývývoj života
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
Whittaker’s “5 Kingdom” system
25
3 domains of life
Freeman2005
Emphasizes thedifferences between 3main groups, based on theirphylogeny -
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Co jsou rostliny obecně?
• Zelené? • Fotosyntetizující ?
Whittaker’s “5 Kingdom” system
26
3 contrasting opinionsof what constitutesthe “plant kingdom”
- should we include theirclosest algal relatives, thecharophyceans, who shareso many features with landplants?
3 contrasting opinionsof what constitutesthe “plant kingdom”
- should we include green algae (chlorophytes),who share the same photosynthetic machinery?
27
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Co jsou rostliny obecně?
• Zelené? • Fotosyntetizující ?
Whittaker’s “5 Kingdom” system
Classification by metabolismMode of Energy CarbonNutrition Source Source Type of Organism
Autotroph (make your own food)
Photoautotroph Light CO2 cyanobacteria, plants,algae
Chemoautotroph Inorganic CO2 some prokaryotescompounds
Heterotroph (eat stuff)
Organic Organic many prokaryotes, compounds compounds protists, fungi, animals
28
3 domains of life
Freeman2005
Emphasizes thedifferences between 3main groups, based on theirphylogeny -
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Co jsou rostliny obecně?
• Zelené? • Fotosyntetizující ?
Embryophyta - často
Whittaker’s “5 Kingdom” system
29
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Fylogenetickývývoj života
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
Polypodium sp., a terrestrial plant with greater cell & tissue complexity
Unlike green algae, terrestrial plants have different cell and tissue types
Coleochaete orbicularis, a disc-shapedcharophycean showing simple structure
30
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Adaptace životu na souši• vývoj ochrany proti vyschnutí• transport živin, vody• Výměna plynů s prostředím – velký povrch• způsob rozmnožování bez vypuštění gamet do vodního prostředí –
převaha sporofytu nad gametofytem, semena • mechanická opora rostlinného těla, • formace určitých typů pletiv s určitou funkcí
Fossil Cooksonia, a seedless plant with water-conducting tissue instems but no true roots or leaves
31
The Plant Kingdom
What are the problems of the transition from water to land?
Problem 1: Desiccation
Solution: waxy cuticle covers surfaces of leaves.
Problem 2: Waxy cuticle also impermeable to gases… how does gas exchange occur?
Solution: stomata – small pores typically found on the underside of leaves.The opening and closing of the pores can be controlled as needed.
Problem 3: Structural support… there is no water to hold the plants up
Solution: lignin – an organic polymer that when deposited during secondarythickening, makes the plant woody and therefore rigid.
Problem 4: Source of water and nutrients?
Solution: Water and nutrients are taken up by the root and vascular systems.
Problem 5: Reproduction – fertilization and dispersal without a liquid medium
Solution: Use complex systems to employ wind, water, and different organismsfor both fertilization and dispersal… more later…
Trends in Plant Evolution:
Increasing adaptation to a terrestrial environment
Progressive reduction ofgametophyte and increasingdominance of sporophyte
Increased protection(esp. reproductive parts)
Increased height, structuralstrength, and more complex transport tissues
Campbell & Reece 2002
32
The Plant Kingdom – ReproductionAlternation of Generations
The Plant Kingdom – Reproduction
Mosses:
33
The Plant Kingdom – Reproduction
Ferns:
The Plant Kingdom – Reproduction
Gymnosperms:
34
The Plant Kingdom – Angiosperm Reproduction
The Plant Kingdom – Angiosperm Reproduction
35
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Adaptace životu na souši• vývoj ochrany proti vyschnutí• transport živin, vody• Výměna plynů s prostředím – velký povrch• způsob rozmnožování bez vypuštění gamet do vodního prostředí –
převaha sporofytu nad gametofytem, semena • mechanická opora rostlinného těla, • formace určitých typů pletiv s určitou funkcí
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Charakteristiky rostlin obecně:
• Fotoautotrofní způsob života
• Nepohyblivost• Neukončený růst• Vysoká regenerační
schopnost
36
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
cévnaté rostliny
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Cévnaté rostliny• Stélkaté rostliny - Thallophyta• – řasy, mechorosty (mechy a
játrovky)• Cévnaté rostliny –
Tracheophyta:– nižší cévnaté rostliny -
výtrusné (Pteridophyta)
– Vyšší cévnaté rostliny -semenné Spermatophyta
– (nahosemenné, krytosemenné)
37
• Sequoia National Park Estimated age: 2300-2700 yearsHeight Above Base: 274.9 ft
• (více než 80m!)• Maximum Diameter at Base:
30.5 ftHeight of First Large Branch: 130 ftDiameter of Largest Branch: 6.5 ftVolume of Trunk: 52,500 cubic feet
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
General Sherman Tree
Sekvojovec obrovský / Sekvojovec mamutí(Sequoiadendron giganteum) - Sequoia NP, USA
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Sekvoj vždyzelená (Sequoia sempervirens) - Redwood NP, USA
Redwoods
38
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Vývoj a charakteristika rostlin
Redwoodshttp://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/obecne/fotogalerie/svetrostlin.html
http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/powersof10/index.html
Power of 10: http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/powersof10/index.html
39
Usual dimensionrecognized by electronmicroscopy
Smallestdimension seenby lightmicroscope
App. 0,2 nm
App. 200 nm
GeneralSherman
Úrovněpozorování
App. 0,2 nm
App. 200 nm
Úrovněpozorování
40
Méně organizovanosti:
Organely:RibosomesFlagella
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
3. Fylogeneze buněk: prokaryotní buňka:
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Eukaryotní buňky:
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/před 1 400 000 000 lety
41
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Prokaryotní x Eukaryotní buňka:
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/před 1 400 000 000 lety
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
Eukaryotní buňky: Rozdíly mezi rostlinnou a živočišnou buňkou :
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/před 1 400 000 000 lety
42
Specific components of plant cells
Vakuola
Buněčná stěna
plastidy
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Votrubová
Rostlinná buňka a její součásti:
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/
43
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Rostlinná buňka a její součásti
Buněčná stěnaProtoplast: plazmalema, cytoplazmatická membránacytoplazma
Kontinuum
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al. 2OOO
Membránové systémy-kompartmentace:
-Různé reakční prostory
Kompartment metabolický x morfologický (vnitřní a vnějšípovrch membrány
hotovost látky v kompartmentu: pool
44
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Kontinuum stěna –cytoplasma skrze plazmodesmy
http://fig.cox.miami.edu/~cmallery/150/cells/plasmodesmata.jpg
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Kontinuum stěna –cytoplasma skrze plazmodesmy
Hechtovy provazce
http://www.rsbs.anu.edu.au/profiles/Brian_Gunning/Web%20PCB/Images/Hecht.htm
45
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2OOO
Endomembránovýsystém -
1. cytoplazmatická membrána2. endoplazmatické retikulum3. Golgiho aparát4. Blána jaderná5. tonoplast6. oleozómy
• Endomembránový systém buňky
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
1. Cytoplazmatická membrána:Je vpodstatě fosfolipidová dvouvrstva?
46
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
1. Cytoplazmatická membrána:Je vpodstatě fosfolipidová dvouvrstva?
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
1. Cytoplazmatická membrána:
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.htmlPUMPA
47
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2OOO
2. Endoplazmatickéretikulum - ER
- hladké- drsné - ribozómy: syntéza
bílkovin
• Endomembránový systém buňky
Více v Biologii buňky, Rostlinné buňce…..
- ploché membránové vaky: cisterny, trubice: tubuly
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2OOO
3. Golgiho aparát - GA
- diktyozómy + váčky
• Endomembránový systém buňky
48
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2000
Karyotéka, 2 membrány
Vnější – do ER
Vnitřní spojena s bílkovinnou sítí, tzv. jaderná lamina
Neprotoplazmatickýprostor:
perinukleární
4. Blána jaderná –karyotéka
• Endomembránový systém buňky
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2000
Jaderné póry
4. Blána jaderná –karyotéka
• Endomembránový systém buňky
49
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2000
Jaderné póry
4. Blána jaderná –karyotéka
• Endomembránový systém buňky
Cvrčková: http://kfrserver.natur.cuni.cz/kfrserver/studium/prednasky/bunka/index.html
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2000
Jaderné póry
4. Blána jaderná –karyotéka
• Endomembránový systém buňky
50
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2000
5. OleozómyLipidová tělíska, sférozomy
Vznik z váčků ER
• Endomembránový systém buňky
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Buchanan et al. 2000
6. TonoplastJednoduchá membrána, specifické bílkoviny
Ergastická, neprotoplazmatickáfáze – šťáva buněčná
Vznik z váčků GA, ER
• Endomembránový systém buňky
51
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Vakuola – osmotickýsystém
Funkce průduchů
• Vakuola
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
Osmometr
Koncentrace látek: 0,2-0,8 M
Turgorový tlak:
5-15 barů
Vakuola – osmotickýsystém
Hypertonické vnějšíprostředí = většíkoncentrace iontů
http://www.cells.de/cellseng/1medienarchiv/Zellfunktionen/Memb_Vorg/Plasmolyse/Kuechenzwiebel/index.jsp
video
Votrubová 2001
• Vakuola
52
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
plazmolýza
Vakuola – osmotickýsystém
Praktické cvičení: Buňky cibule, červený kultivar,
http://www.sci.muni.cz/%7Eanatomy/cytology/Html/intro_4.htm
• Vakuola
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - obsah:1. Meziprodukty buněčného
metabolismu
2. Anorganické ionty (zásobní pooly, osmotická funkce)
3. Rezervní sacharidy (často fruktany)
4. Rezervní bílkoviny (např. aleuronová zrna)
Praktická cvičení: Aleuronová zrna v buňkách obilky pšenice
53
c) toxic chemicals accidentally “swallowed”: agrochemicals etc
d) storage proteins: seed storage—cotyleadons/endosperms
The bigger vacuoles are protein storage and the small ones are lytic vacuoles—in single type of cells (aleurone cell from a barley seed).
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - obsah:
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plantvacuolesfigure1.jpg
1. Meziprodukty buněčného metabolismu
2. Anorganické ionty (zásobní pooly, osmotická funkce)
3. Rezervní sacharidy (často fruktany)
4. Rezervní bílkoviny (např. aleuronová zrna)
5. Sekundární metabolity
54
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
VakuolaTonoplast,
Ergastická, neprotoplazmatickáfáze – šťáva buněčná
Anthokyany
flavonoidy
http://sun.menloschool.org/~cweaver/cells/
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buněčná barviva - hydrochromy
antokyany
podle pH, struktury, vazby na kovové ionty: barva antokyanů;
- kyselé roztoky antokyanů bývajíčervené, - neutrální fialové- zásadité modré Buňky plodu ptačího zobu
55
b) pigments for coloration: pollination/seed disbursal.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - obsah:
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plantvacuolesfigure1.jpg
Sekundární metabolity:
1) Flavonoidy – antokyany
2) Glykozidy
3) Alkaloidy
(např. nikotin, skopolamin, kokain, kodein, kofein, teofylin, teobromin)
4) Třísloviny
(ployfenolické látky)
5) Polyterpeny
(kaučuk – u pryšcovitých)
56
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Vakuola
Vakuola - funkce:
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/plants/images/plantvacuolesfigure1.jpg
1. Homeostáze cytoplazmy, např. pH
2. Zásobní
3. odpadní, detoxifikační
4. Interakce rostliny s prostředím
5. Lysozomální kompartment
6. Vodní hospodářství buněk
7. Růst buněk
Specific components of plant cells
Vakuola
plastidy
Buněčná stěna
Buchanan et al.
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
57
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Votrubová
Semiautonomní organely:
58
• Endosymbiontní teorie
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
•Fylogeneze buněk: Prokaryotní x eukaryotní buňka
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Mitochondrie Mirochondriální kristy
Buněčné dýchání
Tvorba ATPEnzymy Krebsovacyklu
Elektron-transportnířetězec
59
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
mitochondrie
Dělení zaškrcením
http://www.biology.iupui.edu/biocourses/N100/images/ch9chloroplast.jpg
60
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Plastidy chloroplasty
http://www.cells.de/cellseng/1medienarchiv/Zellfunktionen/Entw_u_Diff/Plastiden/Plastiden/index.jsp
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy chloroplasty
61
Proplastid
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Proplastid
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
62
Chloroplast-grana
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
granum
vnější obalová membránachloroplastu
granum
stromatální membrána thylakoidu
mezimembránový prostor
lumenmembrána
stroma
vnitřní obalová membrána chloroplastu
thylakoid
stromatální thylakoid
stroma
granum
membrána thylakoidu
obalové membrány chloroplastu
struktura chloroplastu
thylakoidy
Pavlová
63
Chloroplast-struktura
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Chloroplast -thylakoidy
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
64
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy -chloroplasty
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy -chloroplasty
65
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy -chloroplasty
Chloroplasty dimorfismus
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
kukuřice
66
Monofaciálnílist
Zea mays (C4)
•List
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
rostliny C3, C4, CAM
C3
oxalacetát C4
PEPkarboxyláza
C4 – v mezofylu vážou HCO3- na fosfoenolpyruvát
fosfoenolpyruvát oxalacetát
PEPkarboxyláza
67
v buňkách pochev cévního svazku je produkt C4 dekarboxylován
pochva cévního svazku tvoří výraznou strukturu
buněčné stěny jsou na vnější straně ztlustlé a impregnované suberinem
mezofyl pochva cévního svazku
cévní svazek
vzniklý CO2 asimiluje Rubiscovznikají sacharidy včetně zásobního škrobu
v cytosolu sacharóza transport
Chloroplasty řas
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
PlastidyChloroplasty řas
http://www.cells.de/cellseng/1medienarchiv/Zellstruktur/Plastiden/Chloroplastenformen/index.jsp
Obr. 1: Vnitřní stavba buňky rozsivky.Mi – mitochondrie; Ch – chloroplast, Va – vakuola; Py – pyrenoid;Ja – jádro; Dy – diktyozóm (Krautová dle několika autorů)
68
Chloroplasty řas
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
PlastidyChloroplasty řas
Chlorophyceae: Chlamydomonadales (Volvocales): ChlamydomonadaceaeChlamydophyceae: Chlamydomonadales: HaematococcaceaeVolvocida: Chlamydomonadina: Chlamydomonadidae Haematococcus lacustris(Girod) Rostafiniski, 1871 (Syn.: H. pluvialis Flotow, 1844) (An Illustrated Guide to Freshwater Zooplankton in Japan, 2000)Haematococcus pluvialis Flotow 1844 em. Wille 1903 (Syn.: H. lacustris (Girod) Rostafinski 1871) (Süßwasserflora von Mitteleuropa 9, Chlorophyta I, 1983).
Genus: Unicellular, within a large spherical sheath; two equal-length flagella emerging from anterior end; cell body spherical or ellipsoidal, connected with gelatinous sheath by fine filaments; a single chloroplast cup-shaped, with several pyrenoids (Guide book to the "Photomicrographs of the Freshwater Algae", 1998). Species: Cell body ovoid or spherical, 40-50 μm in diam.; with manypyrenoids (Illustrations of The Japanese Fresh-water Algae, 1977).
Chloroplasty řas
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
PlastidyChloroplasty řas
http://www.cells.de/cellseng/1medienarchiv/Zellstruktur/Plastiden/Chloroplastenformen/index.jsp
69
Etioplast
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Etioplast
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
70
Etioplast přeměna na chloroplast
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Škrobová zrna
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
71
Leukoplast
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Chromoplasty
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
kukuřice
72
Amyloplast
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Jako statolit i zásobárna škrobu
(u kořenové čepičky cibule)
Škrobová zrna
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
73
Škrobová zrna
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
Škrobová zrna
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
polarizace
74
Škrobová zrna
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
Plastidy
. Model of a starch grain structure. The single lines symbolize starch molecules. They are arranged in a radial pattern. B. Layering of the starch grains. a. Formation center and layer borders, b. Diagram of the refraction conditions. The ordinate shows the refraction index. (according to A. FREY-WYSSLING, 1938)
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Cvrčková, Žárský
Plastidy
75
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez
• Rostlinná buňka a její součásti:
Buchanan et al.
PlastidyGerontoplast:
irreversibilní odbouráníchlorofylu
kfrserver.natur.cuni.cz/anatomiez