Botanika - egzamin

1. Organizacja komórki protofitów i kryteria wyróżniania wielokomórkowych organizmów roślinnych.

protofit – organizm jednokomórkowy

Komórka protofitu składa się z:

              jądro komórkowe z jąderkiem otoczone kariolemmą (podwójną) – zawiera informację genetyczną o budowie białek enzymatycznych i strukturalnych (DNA w formie chromatyny)

              mitochondria – otoczone podwójną błoną, magazyny energetyczne, koniec procesu utleniania (oddychania komórkowego), wew. błona tworzy grzebienie z cytochromami itp., własne DNA (kolisty genofor), rozmnaża się samodzielnie

              plastydy – otoczone podwójną błoną, tylko u roślin, własne DNA, rozmnażają się samodzielnie

              a) chromatofory – posiadają barwnik

                            - czynne w fotosyntezie: chloroplasty – zielone, feoplasty – brązowe, rodoplasty – czerwone

                            - nieczynne w fotosyntezie: chromoplasty – owoce, marchewka, płatki korony

              b) leukoplasty – bez barwnika, materiały zapasowe

              reticulum endoplazmatyczne – układ kanalików i pęcherzyków zbudowanych z bł. elementarnej, oddziela od siebie przeciwstawne procesy, ściśle związane z jądrem i strukturą Golgiego.

              a) re szorstkie – z rybosomami, syntetyzują białko

              b) re gładkie – bez rybosomów, synteza kwasów tłuszczowych

              struktura Golgiego – zbiór cystern ułożonych nad sobą, odpowiedzialne za ostateczne formowanie produktów białkowych przed wydaleniem

              lizosomy – drobne pęcherzyki koło struktur Golgiego, wypełnione enzymami hydrolitycznymi, odpowiedzialne za trawienie drobnych cząstek i obumarłych elementów cytoplazmy

              peroksysomy – wyspecjalizowane (katalaza) do utleniania z wykorzystaniem O2, powstaje H2O2, który może być wykorzystany do utleniania różnych substratów

              glioksysomy – tylko u roślin w tkankach magazynujących tłuszcze, rozkładają kwasy tłuszczowe na cukier, odgrywają dużą rolę przy kiełkowaniu nasion

              rybosomy – 2 podjednostki (mniejsza i większa), synteza białek (translacja)

              a) 70 S – rybosomy występujące w mitochondriach i plastydach

              b) 80 S – rybosomy zawarte w cytoplazmie

              mikrotubule – cienkie, długie utworzone z białka (tubulina), z nich wrzeciona podziałowe tworzą również nici i rzęski, tworzą „mikroszkielet”

              mikrofilamenty – włókna białka kurczliwego (aktyny), uczestniczą w ruchu komórki, związane z mikrotubulami

              cytoplazma podstawowa – struktura drobnoziarnista, białkowa, w niej znajdują się wszystkie elementy komórki, zawiera enzymy, jest w ciągłym ruchu (rotacje)

              wodniczki – wydzielony obszar cytoplazmy otoczony błoną plazmatyczną (tonoplast), w środku sok komórkowy – wodny roztwór zw. chemicznych, produkty wydalania, wydzielania, utrzymuje napięcie błony komórkowej (turgor), u roślin jedna duża, u zwierząt kilka mniejszych

              a) wodniczki tętniące – u glonów i wiciowców, napełniają się wodą z komórki i ją wydalają

              b) wodniczki trawienne (pokarmowe) – w czasie fagocytozy, pinocytozy, trawią pobrane substancje

              błona komórkowa (plazmolemma) – osmotycznie czynna błona elementarna, granica komórka – środowisko, jest to błona białkowo – lipidowa

              ściana komórkowa – otacza komórkę roślinną, skład: celuloza, pektyny; celuloza tworzy łańcuchy (mikrofibrylle), a pomiędzy nie pektyny: H2O, micele – krystaliczne obszary ściany komórkowej

              a) ściana pierwotna – cienka i delikatna, 20% celulozy, reszta to wielocukry (celuloza)

              b) ściana wtórna – odkłada się w niej celuloza, lignina, krzemionka, kutyna, suberyna; w śc. kom. są otwory (jamki), są to jamki proste i lejkowate

              Kryteria wyróżniania wielokomórkowych organizmów roślinnych:

              a) wyspecjalizowanie się określonych grup komórek w danym organizmie do pełnienia określonych funkcji

              b) po rozdzieleniu komórki nie mogą dalej żyć samodzielnie

              Różne typy organizmów wielokomórkowych: kolonie (toczek Volvox), komórczaki (plechy glonów), tkankowce

2. Podobieństwa i różnice w budowie różnych typów komórek miękiszowych roślin nasiennych.

              miękisz (parenchyma) – tkanka stała, słabo wyspecjalizowana i może się odróżnicować na merystemy wtórne, żywa, o cienkich ścianach zazwyczaj pierwotnych, dużo wakuol (wodniczek), zawierają plastydy, które na świetle przekształcają się w chloroplasty.

              Różne typy komórek miękiszowych:

              a) m. zasadniczy – zbudowany z cienkościennych, równowymiarowych komórek, wypełnia przestrzenie pomiędzy innymi tkankami (kora pierwotna, rdzeń)

              b) m. zieleniowy (asymilacyjny – chlorenchyma) – występuje w zielonych częściach roślin, odpowiada za fotosyntezę, dużo chloroplastów, wykształca się pod wpływem światła

              - m. palisadowy – głównie w liściach, kom. wydłużone, ułożone prostopadle do pow. liścia i równoległe do siebie, bardzo dużo chloroplastów, między nimi wąskie, długie przestrzenie międzykomórkowe, najczęściej w górnej części liścia

              - m. gąbczasty – luźne komórki, duże przestwory, zwykle w dolnej części liścia, spełnia funkcje przewietrzające, przeprowadza asymilaty do części sitowej wiązek przewodzących, u roślin wodnych tylko ten rodzaj miękiszu asymilacyjnego

              c) m. spichrzowy – składa się z komórek wypełnionych materiałami zapasowymi (skrobia, tłuszcze, białka)

              - m. wodny – u gruboszowatych, ogromne wodniczki w dużych komórkach, magazynuje wodę

              d) m. powietrzny (aerenchyma) – luźno poukładane komórki, bardzo duże przestwory komórkowe tworzące system kanałów powietrznych wewnątrz rośliny, magazynuje tlen z fotosyntezy do oddychania, występuje u roślin wodnych i podwodnych, ułatwia unoszenie się w wodzie

3. Budowa i funkcje reticulum endoplazmatycznego i układu Golgiego

              reticulum endoplazmatyczne (siateczka wewnątrzplazmatyczna) – system kanalików i cystern, zbudowane z błony elementarnej (białkowo-lipidowej), nie jest stałe, może się przemieszczać, na stałe połączone z błoną jądrową, zawiera liczne enzymy, syntetyzuje składniki błon (białka i lipidy), umożliwia transport w komórce

              a) re. szorstkie – synteza białek za pomocą rybosomów doczepionych do błon od zewnątrz. Rybosomy mogą również syntetyzować bez połączenia z błoną re. tworząc polirybosomy

              b) re. gładkie – synteza lipidów, transport

              struktura (układ, aparat) Golgiego – system cystern, kanalików i pęcherzyków, ściśle powiązany z re., podstawowa jednostka to diktiosom

              diktiosom – stos cystern wygiętych spodeczkowato, na końcach rozdęte i tworzą się pechęrzyki, połączone rurkami, składa się z dwóch części (cis i trans)

              - cis – obok re. i do niego podobne, grupuje i segreguje białka, a potem zatrzymuje je w komórce albo przesyła do trans

              - trans – związany z wakuolą lub plazmolemmą, bardziej zagęszczony, ostateczne formowanie produktu przed wydaleniem

              Pełnione funkcje: wydalanie modyfikowanych białek, synteza pektyny i chemicelulozy oraz wbudowywanie ich w ścianę kom., uczestniczy w tworzeniu przegrody pierwotnej przy cytokinezie, f. wydzielnicze, transport wewnątrz i na zewnątrz protoplastu, przepływ błon od re. do innych (odnowa)

4. Właściwości strukturalne cytoplazmy podstawowej.

cytoplazma podstawowa (macierz, matrix) – stanowi środowisko dla innych składników komórki, koloid o strukturze żelu, 60 – 90% wody, w suchej masie: 50% białka, 12 – 25% tłuszcze, 15 – 20% węglowodany drobnoziarniste, zawiera wiele enzymów uczestniczących w glikolizie, syntezie cukrów, aminokwasów itp., lepka, ciągliwa, elastyczna, w ciągłym ruchu (ruchy rotacyjne, cyrkulacyjne, pulsacyjne)

5. Budowa i funkcje plazmalemmy

              Błona plazmatyczna (elementarna)-buduje większość błon w komórce, także plazmalemmę. Struktura płynnej mozaiki, błona białkowo-lipidowa (białko 60% lipidy 40%), żywa, półprzepuszczalna, składa się z dwóch warstw fosfolipidów z łebkami (cz. hydrofilowa, fosforanowa) na zewn. i ogonkami (cz. hydrobowe, łańcuchy kw. tłuszczowych) do wewnątrz. W błonie liczne białka ( receptorowe) o różnym zagłębieniu w błonę np. rodopsyna jest na 1/3 w błonie, a gdy dochodzi kwant energii, to się wynurza na ½ i wysyła impuls, wybiórcza przepuszczalność,  swobodnie przenika woda, jony, molekuły, makromolekuły oraz kompleksy przenoszone są za pomocą białek nośnikowych, zazwyczaj na zasadzie transportu aktywnego ( z wykorzystaniem ATP i przeciwnie do stężeń).

              Plazmalemma- oddziela protoplast od zewn. środowiska, zapewnia zatrzymanie odpowiednich składników przez półprzepuszczalność. Odbiera sygnały i przesyła je dalej (specyficzne białka receptorowe, potencjał elektryczny i jego zmiany - pompa sodowo-potasowa), chroni przed wysychaniem, ulega plazmolizie (odstawanie plazmolemmy od ść. kom. przy niedostatku wody).

6. Budowa i funkcje rybosomów

              Budowa rybosomów- składają się z 2 podjednostek, zbudowanych z kilku rodzajów rRNA i białek, rRNA syntezowane jest w jąderku, a białka bezpośrednio w cytoplaźmie, wstępne formowanie rybosomów odbywa się w jądrze, kompletne-w cytoplaźmie, miejsce łączenia się podjednostek-podłączenie mRNA, miejsce P (peptydowe) i A (aminocylowe)-miejsca translacji.

              a) rybosomy mitochondrialne i plastydowe- 70S (50S i 30S) w mitochondriach i plastydach

              b) rybosomy luźne- 80S (60S i 40S) tworzące polirybosomy

              Funkcje rybosomów- translacja- przepisywanie sekwencji genetycznej zawartej w mRNA na łańcuch białkowy, przebieg translacji- 1 –do mniejszej podjednostki podłącza się tRNA(z metioniną) z sekwencją VAC, oraz mRNA i przy odpowiednim stężeniu jonów Mg2+ większa podjednostka, 2-elongacja- gdy w P jest połączenie tRNA (VAC)i mRNA (AUG), to do A podłącza się kolejny tRNA z odpowiednim aminokwasem, metionina odłącza się od pierwszego tRNA i wiązaniem peptydowym łączy się z aminokwasem umieszczonym na tRNA w A, mRNA przesuwa się o 1 triplet i znów przeskakuje kompleks metionina+drugi aminokwas na trzeci i wiązanie peptydowe, gdy pojawi się nonsensowy triplet, to jest to sygnał zakończenia translacji.

7. Budowa i funkcje mikrotubul i mikrofilamentów

              Mikrotubule- mikrorureczki, rurkowate włókienka zbudowane z tubuliny, występują pojedyńczo lub w pasemkach w cytoplaźmie, tworzą wrzeciono podziałowe, wchodzą w skład centriol (9 tripletów połączonych mikrofilamentami), znajdują się w wiciach i rzęskach (9 par zewnętrznych + 1 para w środku otoczone bł. kom. +ciałko podstawowe, ruch powodowany „ślizganiem się” mikrotubul względem siebie)

              Funkcje - przy podziale komórki (wrzeciono podziałowe z centriol), ruch (wici, rzęski), tworzy cytoszkielet, transport.

              Mikrofilamenty - włókna zbudowane z kurczliwej aktyny, nadają kształt komórce, możliwość ruchu.               Funkcje - naprężeniowe(kształt komórki), ruch cytoplazmy i organelli, fałdowanie się błony kom.

8. Struktura, funkcje i pochodzenie plastydów

              Pochodzenie plastydów- hipoteza endosymbiotyczna dla mitochondriów i plastydów; mitochondria z bakterii purpurowych, plastydy z sinic.

              Najmniej zróżnicowaną formą plastydu jest proplastyd, zawiera własne, koliste DNA oraz kompleks enzymów i rybosomy 70s, samodzielne rozmnażanie.

proplastyd {światło}chloroplast              plastyd {ciemno}leukoplast, etioplast, chromoplast

chlorofil, leukoplast{starzenie}chromoplast                                                 leukoplast{światło}chloroplast

              Proplastyd- 2x błona nie pofałdowana w środku, zazw. w komórkach merystematycznych, z niego różnicują się inne plastydy.

              Chloroplasty (ciałka zieleni) - u glonów przybierają różne kształty i są duże, u roślin wyższych mniejsze, elipsoidalne, silnie rozwinięty wew. system błon(tylakoidów):tylakoidów gran (fotosynteza, ułożone nad sobą), tylakoidy stromy (transport w plastydzie) w tylakoidach faza świetlna fotosyntezy (zawierają chlorofil a, b karotenoidy oraz enzymy), w stromie faza ciemna (enzymy), przy intensywnej fotosyntezie mogą przejściowo pojawiać się ziarna skrobi.

              Feoplasty- brązowe, u brunatnic, chlorofil maskowany przez brązowe kartenoidy

              Rodoplasty- czerwone, u krasnorostów, chlorofil maskowany przez czerwoną fikoerytrynę, niebieski fikocyjan, żółte fikobiliny

              Etioplasty- w komórkach potencjalnie zdolnych do fotosyntezy, lecz pozbawionych światła; na świetle przekształca się w chloroplast

              Chromoplasty- posiadają barwnik, lecz już nie  fotosyntetyzują, barwniki karotenoidowe (ksantofil- żółty, pomarańczowy) w płatkach, owocach, oznacza starzenie się organu, barwnik w plastoglobulach, tubulach, lub kryształy(marchew), występują w tkankach o małej aktywności fizjologicznej

              Leukoplasty- bez barwnika, nieczynne w fotosyntezie, syntetyzują i gromadzą skrobię w formie wielowarstwowych ziaren, gdzie nie ma światła(korzeń),substancje zapasowe; gdy całkowicie wypełnione skrobią- amyloplasty

9. Struktura, funkcje i pochodzenie mitochondriów

              Pochodzenie mitochondriów- z bakterii purpurowych (hipoteza endosymbiotyczna)

Posiada własne DNA, enzymy do syntezy DNA i RNA, rybosomy 70s, samodzielnie się rozmnaża. Centra energetyczne komórki, produkują ATP w końcowym stadium oddychania komórkowego, otoczony 2 błonami(zewn. łatwo przepuszczalna, wew. przep. tylko przez tzw.    kanały jonowe), wypełnia matrix, zawiera enzymy potrzebne do procesu utl., wew. błona tworzy zgrubienie mitochondrialne, zwiększając powierzchnię utleniania i syntezy ATP; skład: białko 60%, lipidy 35% , Białka enzymatyczne 40%, strukturalne 60%.

10. Powstawanie i funkcje aparatu wakuolarnego komórki roślinnej

              Wakuole (wodniczki) - wydzielona przez tonoplast przestrzeń, w niej sok wakularny.Tonoplast żywy, sok- martwy. Powstają u młodych, dzielących się kom. przez stopniowe zlewanie się pęcherzyków pochodzących z re. lub aparatu Golgiego. Sok komórkowy zawiera subst. organiczne i nieorg.: H2O,P,K,Mg,Ca,Fe,O2,Co2,N,rozpuszczalne białka, alkoloidy, kwasy organiczne, cierpkie garbniki, barwniki, wydzieliny komórkowe, kryształy szczawianu Ca. enzymy hydrolityczne, cukry rozpuszczalne, aminokwasy

              Funkcje- wypełnienie 50%-szybki wzrost kom. przy dostępnej wodzie, turgor, spichrzowe, trawienne, magazynowanie subst. szkodliwych, gromadzenie Na – utrzymywanie ciśnienia, u motylkowatych ciałka białkowe, gromadzą białka, składniki soku mlecznego.

11. Rola i działanie aparatu lizosomalnego komórek roślinnych

              Lizosomy - otoczone pojedynczą błoną, zawierające enzymy hydrolityczne(protazy[białka], milkazy [DNA], lipazy, estry [tłuszcze], sacharozy, glikozydy, fosfolazy), powstają przez odpączkowanie re. lub ap. Golgiego. Trawią wewnątrz komórki, łączą się z pęcherzykami powstającymi przez endocytozę (wodniczki pokarmowe), trawią pokarm pobrany metodą endocytozy, rozkładają zużyte struktury komórkowe, autoliza po śmierci komórki.

12. Organizacja i funkcje jądra komórki

Jądro komórkowe- otoczone 2 błoną połączoną z re., w błonie – pory okolone 8 ziarnami białkowymi +1 w środku para, wewnątrz nukleoplazma, która składa się z :

·         Sok komórkowy (kariolimfa)- silnie uwodniona, zawiera białka-enzymy: polimeraza DNA, RNA

·         Jąderko-część chromatyny odpowiedzialna za syntezę rRNA, suborganella, elementy włókniste i ziarniste

·         Chromatyna- utworzona z DNA i białek histonowych, różny stopień zespiralizowania, informacja genetyczna

Funkcje jądra komórkowego- centrum informacyjne komórki, replikuje DNA  i transkrypcja RNA, formowanie rybosomów, zaczyna podział, decyduje o budowie białek enzymatycznych i budulcowych

13. Budowa i funkcje jąderka.

Jąderko- nie otoczone żadną błoną w jądrze, większa gęstość niż kariolimfa, skład: DNA kodujące rRNA, rRNA białko, elementy włókniste, elementy ziarniste, polimeraza RNA

Funkcje- synteza rRNA, tworzenie rybosomów

14. Struktura i funkcje plasmodesm.

Plasmodesmy- nici cytoplazmatyczne łączące komórki, otoczone błoną plazmatyczną , wewnątrz  błona re. (kanalik) i cytoplazma, mogą być rozmieszczone równomiernie lub głównie na pierwotnym polu jamkowym

Funkcje- łączy komórki w tkance, organie, organiźmie, transport, ujednolicenie funkcji na jednym poziomie (np. metabolizm)  

15. Cykl życiowy komórki, mitoza, budowa chromosomów w czasie mitozy.

Cykl życiowy składa się z 4 faz:

G1- intensywna synteza białek strukturalnych i enzymatycznych, brak replikacji DNA  /  in-

S- replikacja DNA, synteza białek histonowych i niehistionowych                                  /   ter-

G2- synteza tubuliny (białka wrzeciona podziałowego) i białek dzielących się               /   faza

M- mitoza (lub mejoza)                                                                                                              /   podział

Przebieg mitozy:

Profaza- spiralizacja chromatyny w chromosomy, zanik jąderka i błony komórkowej, tworzenie włókien

Metafaza- chromosomy na równiku, włókna podczepiają się do kinetochorów

Anafaza- skręcanie się włókien, rozdzielenie chromosomów, wytworzenie wrzeciona cytokinetycznego

Telofaza- chromatydy siostrzane (chromosomy pokrewne) na biegunach, początek cytokinezy, odbudowa jąderka

Cytokineza- do fragmoplastu (beczółkowate wrzeciono kinetyczne) gromadzą się pęcherzyki ze związkami pektynowymi (wielocukry) ze struktury Golgiego, pęcherzyki łączą się tworząc przegrodę pierwotną i rozchodzą się na boki, później błony  pęcherzyków tworzą plazmalemmę, a do środka odkładana jest blaszka środkowa, a później ściana pierwotna

Chromosomy- podziałowa forma chromatyny, zawiera DNA i białka histionowe i niehistionowe, składa się z dwóch chromatyd z przewężeniem pierwotnym (centromerem), a na nim kinetochorem, czasem przewężenie wtórne oddzielające satelitę (trabanta) (w chromosomach jąderkotwórczych)

...