EGZAIMN OG Flashcards
1
Q
wzrost podziałowy
A
komórki merystemu
2
Q
wzrost objętościowy
A
różnicowanie komórek, powiększanie wakuol, endoreduplikacja
3
Q
na czym polega powiększanie się komórek
A
jest skokowe, zachodzi pod wpływem napływającej wody, jego warunkiem jest rozluźnienie struktury ściany komórkowej
4
Q
rozluźnienie struktury ściany możliwe jest dzięki aktywności
A
- białek nieenzymatycznych – ekspansyn (EXP), które tną miejsca styku celulozy z hemicalulozą
- enzymów hydrolitycznych, np. endoglukozydazy ksyloglukanu (XET), które tną hemicelulozy
Oba typy białek są aktywne wyłącznie w niskim (kwasowym) pH ściany komórkowej.
5
Q
na czym polega zakwaszanie ścian
A
za pomocą auksyn, które uruchamiają pompę wodorową, wtłaczając H+ do ściany. Wówczas uaktywani się ekspanys=na i enzymy hydrolityczne
6
Q
za jaki wzrost odpowiadają auksyny
A
za objętościowy
7
Q
od czego zalezy kierunek wzrostu komórek
A
od układu mikrofibryli celulozowych. Są one nierozciągliwe i mjaą układ prostopadły. Układ mikrofibryli zależy od mikrotubul
8
Q
jakie fitochormony wpływają na kierunkowy wzrost komórki
A
auksyny, cytokininy i eytlen
9
Q
powstawanie merystemów wierzchołkowych
A
- polaryzacja podłużna
- wytworzenie osi korzeniowo-pędowej
- polaryzacja poprzeczna
- wytworzenie koncentrycznych warstw tkanek
10
Q
SAM
A
Merystem wierzchołkowy pędu
11
Q
RAM
A
merystem wierzchołkowy korzenia
12
Q
na czym polega polaryzacja podłużna i wytworzenie osi korzeniowo-pędowej
A
na tym iż SAM i RAM ukąłdają się po obu stronach hipokotyla. Wówczas dochodzi również do polaryzacji poprzecznej
13
Q
Jakie mamy geny regulatorowe komóek inicjalnych
A
mają charaktery genów homeotycznych (z rodziny MADS-box)
- kodują czynniki transkrypcyjne wyzwalające kaskadę ekspresji innych genów
14
Q
Za tożsamość inicjałów korzenia odpowiadają
A
geny regulatorowe PLETHORA, - ulegają ekspresji w rejonie strefy QC (inicjały strukturalne) i komórkach przyległych (inicjały funkcjonalne),
czyli w protomerystemie
15
Q
protomerystem
A
strefa komórek inicjalnych
16
Q
Za tożsamość inicjałów pędowych odpowiada
A
gen WUS
17
Q
Głównym genem kodującym
funkcje merystemu jest
A
STM
18
Q
w obrębie SAM wyróżnia się m.in.:
A
- strefę centralną – protomerystem, CZ central zone: strefe organizacyjną merystemu OC, inicjały strukturalne i
komórki inicjalne (stem cells) – ułożone piętrowo inicjały funkcjonalne - strefę peryferyczną/różnicowania PZ – specjalizacja komórek pozostałych po podziale kom. macierzystych
- merystem żebrowy/słupowy RZ – specjalizacja komórek po podziale kom. macierzystych, rusztowanie dla CZ
19
Q
Mutanty rozwojowe wskazują na kluczową rolę genów w kontroli struktury i aktywności SAM:
A
- WUS (WUSCHEL):
- koduje czynnik transkypcyjny, odpowiada za tożsamość inicjałów pędowych
- ulega ekspresji w strefie OC
- CLV1, 2 i 3 (CLAVATA):
- odpowiadają za ograniczenie ekspresji WUS
- umożliwiają różnicowanie
20
Q
Na czym polega hamowanie ekspresji WUS a tym samym aktywność sam
A
M jest kontrolowana na drodze sprzężenia zwrotnego ujemnego:
- ulegający ekspresji WUS nadaje komórce SAM status kom inicjalnej
- powstałe w wyniku podziałów komórki powiększają pulę komórek inicjalnych
- nadmiar WUS pobudza ekspresję CLV3, który łączy się z kompleksem CLV1-2
- aktywny CLV1-2 działa hamująco na gen WUS nie bezpośrednio, ale za pośrednictwem czynnika sprzęgającego
(Rop) i regulatorów odpowiedzi (kinaz MAP)
21
Q
Gen wykonawczy STM
A
kontroluje poziom fitohormonów w części
centralnej merystemu, a przez to aktywność fizjologiczną SAM. W wyniku działania WUs wzratsa aktywnosć STM i on wydziela:
- Ekspresja GA2-oksydazy – rozkład GA
- Ekspresja izopentylotransferazy – synteza CK
- Ekspresja BAS1 – hamowanie sygnalizacji BR
22
Q
za co odpowiadają gibereliny
A
za rozwój liścia
23
Q
za co odpowiadają brassinosteroidy
A
za różnicowanie
24
Q
co warunkuje powrót do totipotencji
A
odblokowanie genów regulujących tożsamość, np. TWIN (TWN) nadającego specyfikację komórek suspensora.
25
roślina ma aż 3 receptory światła
fototropiny (cytoplazma) i kryptochromy (jądro)
reagujące na światło niebieskie i receptor światła czerwonego
i dalekiej czerwieni – fitochrom
26
cytokininy
dpowiadają za żywotność, witalność, cytohotmony związane z witalnością – mają receptory na
ER i na błonie
27
Receptor glutaminowy
błonowy, 4 odcinki transbłonowe, po połączeniu z glutaminianem, glicyną, i
seryną otwiera kanały wapniowe, umożliwiając napływ Ca2+ do cytoplazmy i depolaryzację błony komórkowej.
Odgrywa rolę w regulacji poziomy Ca2+ oraz generowaniu potencjałów czynnościowych o sygnalizacji
elektrycznej. Jest to szlak bez pośredników – jednoskładnikowy system transdukcji.
28
Receptor serpentynowy
7 domen transbłonowych. Występują na powierzchni plazmolemmy i są związane
z białkiem G (czynnikiem sprzęgającym). Generują odpowiedź poprzez aktywację wysokocząsteczkowych
(heteromerycznych) białek G i syntezę wtórnego przekaźnika informacji. Jest to wieloskładnikowy system
transdukcji sygnałów.
29
Receptory dzieli się ze względu na szlak przekazywania sygnału na:
iowy u roślin – reagują na glutaminian, umożliwiając dokomórkowy napływ jonów wapnia).
- serpentynowe – związane z białkami G, pobudzenie prowadzi do aktywacji enzymów syntetyzujących tzw.
wtórne przekaźniki sygnału
- katalityczne – pobudzenie prowadzi do aktywacji kinaz i fosforylacji cząsteczek docelowych
30
Receptory katalityczne
najliczniejsze u roślin, generują odpowiedź poprzez kinazy. Kinazy – enzymy z
grupy transferaz, przenoszące grupy fosforanowe ze związku wysokoenergetycznego (ATP) na cząsteczkę docelową,
np. białko, oraz między różnymi cząsteczkami. Fosforylacja białka przez kinazę jest równoważna ze zmianą jej
aktywności.
31
Jakie kinazy wyróżniamy
- kinazy receptorowe histydynowe (AHK – arabidopsis histidine kinases)
- kinazy receptoropodobne serynowo-treoninowe (RLK – receptor-like kinases)
32
Wieloskładnikowy system transdukcji sygnału:
- w receptorach typ RLK, system transdukcji sygnału jest bardziej złożony niż w
r-rach serpentynowych. Oprócz receptora występują również: czynnik
sprzęgający (białka G typu Rop) i regulatory odpowiedzi (MAPK – mitogen
activated protein kinases)
33
Kinazy aktywowane mitogenem:
- 4 poziomy (MAPKKKK, MAPKKK, MAPKK, MAPK)
- przeprowadzają fosforylację MAPK kolejnych poziomów i ostatecznie efektora
- rozbudowany system transdukcji sygnału sprzyja plejotropii receptora –
jeden ligand może teoretycznie wywołać ogromną różnorodność odpowiedzi w
zależności od aktywowanej kinazy
34
Represor może być inaktywowany przez:
- zmianę statusu fosforylacji (np. sygnalizacja brasinosteroidowa)
- degradację w proteasomie (np. sygnalizacja auksynowa, wiele odpowiedzi fitohormonalnych)
- przesunięcie związane z translokacją do innego kompartmentu komórkowego (np. sygnalizacja świetlna).
35
Brasinosteroidy:
- fitohormony steroidowe
- syntezowane głównie w liściach i tkankach młodych
- stymulują wzrost wydłużeniowy elementów trachealnych
- wpływają na różnicowanie łagiewki pyłkowej
- aktywują procesy obronne przed stresem abiotycznym, głównie wodnym
- uczestniczą w adaptacji do stresu biotycznego.
36
Sygnalizacja brassinosteroidowa związana jest z układem koreceptorowym – receptorem właściwym i koreceptorem:
koreceptor (BAK1) wiąże ligand
- receptor właściwy ulega autofosforylacji (BRI1)
- represor aktywny – fosforyluje czynniki transkrypcyjne
- represor nieaktywny – TF niefosforylowane, aktywne
W sygnalizacji BR
37
sygnalizacja auksynowa
oparta jest na degradacji represora w proteasomie
* geny pozostające pod kontrolą auksyny muszą zawierać w obrębie promotora specyficzną
sekwencję, tzw. Auxin Responsive Element (AuxRE)
* w nieobecności auksyny, gen jest nieaktywny – związany z represorem AUX/IAA
* czynnik transkrypcyjny odpowiedzi na auksynę, tzw. ARF (Auxin Responsive Factor), nie
może inicjować transkrypcji
Gdy zachodzi aktywnośc auksyn. uruchamiana jest ligaza i represor AUX/IAA jest degradowany. W rezultacje czynnik transkrypcyjny ARF zostaje odblokowany i rozpoczyna się ekspresja genu zależnego od auksyn
38
Translokacja represora:
– translokacja do innego kompartmentu. Związany z sygnalizacja świetlna,
konkretnie; z hamowaniem wzrostu hipokotyla przez światło. W ciemności – długi hipokotyl, złożone,
niedorozwinięte liście, brak chlorofilu. Na świetle – krótki hipokotyl, rozłożone, rozwinięte liścienie, chlorofil. Na
świetle wzrost hipokotyla jest ograniczony. Zależy to od HY5/2
39
HY5/2
jest to czynnik transkrypcyjny. Ilość jego w jądrze jest regulowane zależną od światła ligazą ubikwitynową COP1. Na a świetle ligaza ubikwitynowa COP1 znajduje się w cytoplazmie a w ciemności COP1 przesuwany jest do jądra, gdzie kieruje do
proteasomu HY5 – białko jest niszczone. Mutant hy5/2 wykazuje nadmierny wzrost hipokotyla na
świetle, niedorozwój chloroplastów. Białka HY5/2 odpowiadają za hamowanie wzrostu i ograniczoną proliferację
komórek hypokotyla na świetle.
40
Ze względu na zdolność do kwitnienia wyróżnia się rośliny:
- monokarpiczne (jedno-, dwu- lub wieloletnie, kwitnące jeden raz)
- polikarpiczne (wieloletnie, kwitnące wiele razy)
41
Receptory światła –
Flowering locus T
CONSTANS (CO)
42
Flowering locus T:
- mobilny czynnik transkrypcyjny
- związany z fotoperiodycznym wzorcem kwitnienia
- syntetyzowany w komórkach towarzyszących floemu pod wpływem czynnika transkrypcyjnego
43
CONSTANS (CO)
- przemieszcza się on jako mRNA lub białko do merystemu pędu, gdzie razem z czynnikiem FLD
zapoczątkowuje transformację merystemu w merystem kwiatowy.
- w obrębie merystemu pędu aktywuje geny związane z kwitnieniem.
44
stan fotostancjonarny
stosunek Pf/Pfr
45
Fitochromy
kinazy białkowe, barwnik reagujący na światło czerwone i dalekiej czerwieni, jest w cytoplazmie
ale może wędrować do jądra, wywiera działanie na geny
odpowiadają m.in. za indukcję fotoperiodyczną kwitnienia
* fosforyluje sam siebie a potem przenosi to na inne białka, może oddziaływać na białko G
* niebieskie chromoproteiny odbierające światło czerwone i dalekiej czerwieni
* fitochrom jest zbudowany z dwóch identycznych białek (dimer), każdy monomer ma dwie domeny –
fotoreceptorową oraz kinazową
46
dwie formy chromoforu
mogą ulegać fotokonwersji pod wpływem światła o
odpowiedniej długości fali, może mieć konformacje cis i trans – absorbują inne długości fali; drugą
częścią są głowy kinazowe gdzie się fosforyluje
* formą aktywną fizjologicznie jest forma Pfr – stosunek Pfr/Ptotal nazywany jest stanem
fotostacjonarnym
* cis absorbuje światło czerwone i zmienia konformacje na trans absorbujące daleką czerwień -
fotokonwersja
47
Sposób przekazywania przez fitochrom może być dwojaki
przemieszczenie fitochromu do jądra i interakcja z
białkami PIF (fosforylacja), lub oddziaływanie z białkiem G (rozpada się i aktywowany cGMP)
48
Typy reakcji fitochromowych:
* VLFR (very low fluence response) – reakcje bardzo niskie energetycznie
◦ nieodwracalne, światło czerwone i dalekiej czerwieni
◦ minimalne światło (milisekundy) – reakcje indukcji kiełkowania, tworzenia anten
energetycznych PSII
* LFR (low fluence response) – reakcje niskoenergetyczne
◦ odwracalne, światło czerwone i dalekiej czerwieni
◦ średnie światło (sekundy/minuty) – reakcje indukcji kiełkowania, ruchy nyktinastyczne, ruchy
chloroplastów
* HIR (high irridance response) – reakcje wysokoenergetyczne
◦ nieodwracalne, światło czerwone i dalekiej czerwieni
◦ długie naświetlanie – rozwój liści, kwitnienie
49
Fitochromy indukują kwitnienie
pośrednio przez białka G i Ca2+ lub bezpośrednio przez
fosforylację TF w jądrze komórkowym.
50
Białka PIF
Podstawowy mechanizm sygnalizacji fitochromowej obejmuje fizyczne odziaływanie fotoreceptora z białkami
zwanymi PIF (czynniki oddziałujące z fitochromem, phytochrome interacting factors). Białka te zlokalizowane są
w jądrze i mogą wiązać się z DNA. Wykazują one zróżnicowany wachlarz funkcji regulatorowych kontrolujących
fotomorfogenezę.
Białka PIF działają przede wszystkim jaki negatywne regulatory odpowiedzi regulowanej przez fitochrom.
Fizyczne oddziaływania fitochromów z białkami PIF prowadzi do szybkiej ich degradacji i ekspresji genów zależnych
od światła.
51
Warunki wernalizacji:
- specyficzne gatunkowo i odmianowo
- najczęściej kilka/kilkanaście dni w temp 0-10 stopni C
- ogólnie im dłużsyz okres chłodu i niższa temperatura, tym wernalizacja jest efektywniejsza
52
Miejscem percepcji
bodźca termicznego może być
merystem wierzchołkowy pędu.
53
W procesie wernalizacji następuje represja genu
FLC (FLORIGEN LOCUS C). FLC koduje białko, które hamuje
ekspresję genów integratorowych, np. pośrednio LEAFY.
- jest głównym represorem kwitnienia, promuje rozmnażanie wegetatywne (regulacja negatywna)
- gen FLC ulega represji przez niską temperaturę, co stymuluje zakwitanie
54
gen kluczowy do kwitnienia
aktywność LFY jest konieczna i wystarczająca do determinacji merystemu kwiatowego
* niezależnie od determinacji typu merystemu, LFY pełni dwie kluczowe funkcje w rozwoju kwiatu:
◦ jest głównym integratorem sygnałów prowadzących do indukcji kwitnienia
◦ jest bezpośrednim aktywatorem genów tożsamości organów generatywnych
55
FIt
– białko przechodzi z
liścia i w merystemie
indukuje centralny gen
integratorowy – zbiera różne
sciezki indukcyjne kwitnienia
– swietlna, temp, wewnętrzna
jest to gen leafy
Reakcje związane z
kwitnieniem maja char
kaskadowy – za genem
LEAFY powstaje kaskada
56
jakie fitochormony indukują kwitnienie
gibereliny, wpływają zarówno na indukcję, ewokację oraz
różnicowanie kwiatów. Bez giberelin to te kwiaty takie upośledzone.
57
Ewokacja kwitnienia
to nadanie tożsamości merystemowi kwiatowemu. On zaczyna
się przekształcać z wierzchołkowego w kwiatowy
58
co nadaje tożsamośc okółkową organom kwiatowym
specyficzne geny homeotyczne (MADS-box):
- Geny homeotyczne (Hox): kodują czynniki transkrypcyjne (TF), które zapoczątkowują i kontrolują przebieg ekspresji
genu
◦ wiążą się z elementami regulacyjnymi genu, tj, elementami regulującymi cis i trans
- Geny MADS to specjalny rodzaj genów HOX determinujący symetrię promienistą kwiatów, czynne
transkrypcyjnie
59
model ABC rozwoju kwiatu
zakłada zależność
tożsamości elementów kwiatu od interakcji trzech grup genów MADS, których ekspresja w określonym
miejscu i czasie daje w efekcie charakterystyczny dla danego okółka fenotyp.
60
Czynniki wpływające na ekspresję genów tożsamości kwiatowej:
: auksyny (słupek i pręciki), giberelina (pręciki) i
cytokinina (płatki kielicha). Dla rozwoju organów kwiatowych kluczowe znaczenie ma równowaga
auksynowo-giberelinowa
61
Tożsamość i symetria płatków uwarunkowane są genetycznie i uzależnione od aktywności czterech genów
regulacyjnych
CYC, DICH, RAD, DIV
62
Gdzie zachodzi ekspresjha genów regulacyjnych
Geny CYC, DICH i RAD ulegają ekspresji w płatkach grzbietowych 1/lub bocznych (warunkują asymetrię). Gen DIV
ulega ekspresji w płatku brzusznym (warunkuje
symetrię)
63
Pleoria
zjawisko polegające na zmianie symetrii kwiatu
z grzbietobrzusznej na radianą.
64
jaki fitochormon indukuje rozwój apkialno-bazalny
auksyna
65
Auksyny
kontrolują m. in:
- wzrost wydłużeniowy komórek
- powstawanie i aktywność merystemów wierzchołkowych i bocznych
- tworzenie wiązek przewodzących i innych tkanek
- rozwój liści
- rozgałęzianie się pędów i korzeni (dominacja wierzchołkowa)
- wzrost i dojrzewanie owoców
- reakcje tropiczne, np. wyginanie łodygi w stronę światła
66
Polarny transport auksyn (PAT)
ransport auksyn odbywa się polarnie i jednokierunkowo z merystemu korzeniowego do merystemu
pędowego. warunkowany jest specyficznym rozmieszczeniem białek transportujących auksynę w komórce: AUX
(przenośnik błonowy wpustu auksyny) i PIN (przenośnik błonowy wyjścia auksyny)
67
CYTOKININ
to regulatory aktywności podziałowej komórek
* pochodne adeniny (np. kinetyna (furfuryloaminopuryna)) - cząsteczka antagonizujące auksyne w wielu
funkcjach, jak auksyny sa kwasami to one sa zasadami
* auksyny wpływają na rozwój systemu korzeniowego a cytokininy nadziemne
* syntetyzowane głównie w korzeniu
* stymulują podziały komórkowe i syntezę chlorofilu
* pobudzają wzrost radialny komórek (pęcznienie) oraz otwieranie aparatów szparkowych
* cytokininy powoduje wzrost kom tak beczułkowato, auksyny taki wzrost wydluzeniowy
* pobudzają też wzrost pędów bocznych (rozgałęzianie pędów)
* wspólnie z auksynami regulują organogenezę
* nazywane niekiedy „hormonami młodości”
* Auksyny syntetyzowane w merystemów szczytowym a cytokininy w
korzeniowym
68
Modyfikacja PAT
decyduje o rozgałęzieniu korzeni – miejscu tworzenia korzeni bocznych:
* w korzeniu auksyna transportowana jest akropetalnie
* dzięki PAT auksyna kumuluje się w miejscu przyszłęgo
merystemu, gdzie inicjuje jego powstanie i jest niezbędna w
jego aktywności
69
Etylen
o fitohormon gazowy
* zauważono, że drzewa w pobliżu parkowych lamp gazowych szybciej traciły liście → czyzby
etylen był szkodliwy dla roślin?
◦ Gane i in. (1960) wykazuje, że etylen jest produktem prawidłowego metabolizmu roślin (reakcja
pirolizy butanu) czynn przyspieszającym dojrzewanie
* etylen to bezbarwny, łatwopalny gaz o słodkawym zapachu, dobrze rozpuszczalny w
rozpuszczalnikach niepolarnych
* produkowany przez wszystkie żywe komórki, głównie komórki starzejące się i
obumierające („hormon starzenia/dojrzewania”)
* stymuluje wzrost objętościowy komórki, a także PCD i reakcje obronne
* przyspiesza kwitnienie, dojrzewanie owoców i opadanie liści
* inhibitor polarnego transportu auksyny, hamuje wzrost wydluzeniowy łodyg i korzeni, uczestniczy z
mediatorem w różnych procesach w programowanej śmierci kom
- hamuje PAT oraz wzrost wydłużeniowy łodyg i korzen
70
Strigolaktony
(strigol, orobanchol):
- pochodne karotenoidów
- są aktywnie wydzielane do gleby
- stymulują kiełkowanie nasion roślin pasożytniczych
- stymulują nawiązanie i utrzymanie związków mikrotycznych
- wpływają na rozgałęzianie pędów
- mediatory odpowiedzi stresowych.
71
klimaks oddechowy
Podczas dojrzewania wielu owoców, w tym pomidorów, awokado, bananów, brzoskwiń, jabłek i gruszek,
następuje znaczy wzrost oddychania komórkowego), o czym świadczy zwiększone pobieranie
tlenu i produkcja dwutlenku węgla. Ta faza nazywa się klimakterium, a takie owoce – klimakterycznymi. Owoce,
które wykazują stały spadek natężenia oddychania lub stopniowe dojrzewanie, np. cytrusy, winogrona, wiśnie i
truskawki, są nazywane bezklimakterycznymi.
72
haczyk wierzchołkowy
- haczyk wierzchołkowy stanowi ochronę dla merystemu wierzchołkowego pędu podczas kiełkowania oraz
ułatwia przebicie przez warstwy gleby. Chroni merystem wierzchołkowy. Etylen powoduje grubienie pędu w
obrębie haczyka.
73
Przyczyny spoczynku nasion:
- ograniczony dostęp do tlenu i wody 🡪 zahamowanie metabolizmu
- niekorzystna równowaga fitohormonalna
74
kwas
ascysynowy (ABA):
Główny inhibitor
kiełkowania, blokuje geny związane z rozwojem
- terpenoid syntetyzowany
główne w nasionach, owocach i
dojrzałych liściach.
- gromadzony w łupinie nasiennej, miękiszu owocu i jego skórce oraz w ogonkach liściowych
- przyczynia się do odwodnienia tkanek np. zarodka (wypływ K+)
- jest represorem genów enzymów hydrolitycznych niezbędnych do kiełkowania – amylaz, lipaz, proteaz
- stymuluje tworzenie warstwy odcinającej w ogonkach liściowych (hydroliza blaszki środkowej wskutek wzrostu
aktywności pektynolitycznej i rozpad pektynianów wapnia i boru)
75
Głównym induktorem kiełkowania nasion jest
t giberelina:
- antagonista ABA, terpenoid, kilkaset giberelin
- syntezowany w młodych tkankach (np. liściach i pędach)
- jest aktywatorem enzymów hydrolitycznych niezbędnych do kiełkowania, głównie amylaz rozkładających skrobię
- silnie stymuluje aktywność endonukleaz i ekspasyn, powodując wydłużanie komórek (z IAA)
- główny fitohormon kwitnienia
- stymuluje wzrost międzywęźli
76
Kiełkowanie
to zespół procesów zachodzących w nasieniu, fizjologicznych, biochemicznych,
genetycznych, które powodują aktywację zarodka prowadzącą do wytworzenia siewki. Wyróżnia się trzy
główne fazy:
1. faza imbibicji
2. faza kataboliczna - metabolizm
3. faza anaboliczna - wzrost
77
Faza imbibicji (pęcznienia)
pobieranie wody, faza tworzenia środowiska życia, następuje pęcznienie - wzrost turgoru wew nasiona i
uruchomienie syntezy giberelin; RFT (rekatywne formy tlenu) wyzwalają kaskadę reakcji prowadzących do syntezy GA
78
jak zachodzi synteza giberelin w nasieniu
pojawiają se nowe oksydazy NADPH i aktywuje
się te co są i one generują anionorodnik ponadtlenkowy albo spontanicznie lub przy pomocy
innych enzymów np. Dysmutazy ponadtlenkowej do h2o2 który jest aktywatorem syntezy
genów związanych giberelinami
79
Synteza Ga-zależnych enzymów hydrolitycznych w nasieniu poprzedza:
wzrost stężenia Ca2+
* wzrost pH cytoplazmy
* wzrost stężenia kalmoduliny
* wzrost poziomu cGMP ścieżka niezależna
* aktywacja czynnika transkrypcyjnego Ga-MYB
80
Receptor giberelinowy – receptor serpentynowy (białko G)
Giberelina łączy się ze swoim receptorem i działa przez białko G i teraz jest rozwidlenie na te dwa szlaki.
* ścieżka niezalezna od Ca2+
◦ wzrost stężenia cGMP + zachodzi kaskada MAPK
◦ zapewnia ekspresję i syntezę enzymów hydrolitycznych (ekspresja czynnika transkrypcji GAMYB)
◦ inaktywacja białka DELLA – represora genów zależynch od GA
◦ taki enzym hydrolityczny jest pakowany w sortowni (Golgim) i tutaj wchodzi ścieżka
wapniowa
* ścieżka zalezna od Ca2+
◦ uwolniony wapń umożliwia eksport enzymów hydrolitycznych – potrzebny jest do fuzji
pęcherzyków z Golgiego z cargo do błony i eksport poza komórkę
◦ umożliwia eksport enzymów hydrolitycznych
81
Czynniki wpływające na kiełkowanie nasion:
* czynniki endogenne:
◦ dojrzałość nasiona (spoczynek względny vs bezwzględny)
◦ genotyp (zegar wewnętrzny)
* czynniki egzogenne:
◦ woda, tlen, subst mineralne – azotany, czynn mechaniczne
◦ temperatura
◦ światło
◦ KARRIKINY
82
stratyfikacja nasion
proces przysposabiania nasion do kiełkowania, polegający na
usunięciu spoczynku poprzez umieszczenie nasion w wilgotnym podłożu o niskiej
temperaturze (stratyfikacja chłodna) lub w podłożu o temperaturze sprzyjającej kiełkowaniu
(stratyfikacja ciepła)
* nasiona niektórych gatunków wymagają zarówno stratyfikacji ciepłej jak i
chłodnej
* stratyfikacja ciepła przerywa spoczynek morfologiczny (warunkuje wzrost zarodka
w nasieniu)
* stratyfikacja chłodna przerwa spoczynek fizjologiczny (umożliwia pobudzenie
procesów fizjologicznych)
83
nasiona fotoblastyczne ujemnie
światło hamuje kiełkowanie, np. arbuz
84
nasiona fotoblastyczne
dodatnie
(światło stymuluje kiełkowanie, np. sałata
85
KARRIKINY:
▪ grupa związków organicznych, pochodne butenolidu
▪ występują w dymie powstającym podczas spalania materiału roślinnego
▪ pełnią funkcję regulatorów wzrostu roślin, silnie pobudzając nasiona do kiełkowania
(udowodnione dla 1200 gatunków roślin)
* mechanizm działania nieznany, sugeruje się, że oddziałują na receptor
cytokinowy – działają przez pobudzenie podziałów w zarodku
86
nastie
reakcje bezkierunkowe na bodziec zewnętrzny bezkierunkowy
87
Ruch:
- roślinny nie wykonują ruchów lokomocyjnych, trudniejszy do zauważenia, rozciągnięty w czasie,
- Jest to objaw życia, wynik reakcji na działanie bodźców środowiskowych lub wewnętrznych,
- Aktywna zmiana położenia części ciała
- Dyskusyjna jest rola białek kurczliwych
- Wynik wydłużania lub obkurczania komórek, wysuszenia lub pęcznienie ściany kom
- Podlega kontroli fitohormonalnej, opisane pod koniec 18 wieku
88
ruchy autonomiczne
ruchy niezależne lub częściowo zależne od bodźców zewnętrznych
89
taksje
reakcje kierunkowe pojedynczych komórek i organelli
90
tropizmy
reakcje kierunkowe na bodziec zewnętrzny kierunkowy – roślina ustawia organ w sposób
konkretny względem działania bodźca, równolegle/prostopadle lub pod odp kątem
91
plagiotropizm
(zorientowane w płaszczyźnie skośnej/poprzecznej do kierunku działania
bodźca
92
diatropizm
(tropizm transwersalny, organ ustawiony pod kątem 90o
)
93
paraletotropizm
gdy organ ustawia swoją dłuższą oś równolegle do kierunku bodźca
94
Fototropizm
Zjawiska towarzyszące nie równomiernemu rozmieszczeniu IAA: polaryzacja pow sprzyjająca
migracji IAA - w miejsce zacienione, indukcja biosyntezy IAA, światło indukuje m.in. oksydazę auksynową, która rozkłada auksyny – jest ich wtedy mniej po
stronie oświetlonej,
95
receptor świetlny
fototropina, , białko reaguje na światło ulega fosforylacji idzie w głąb
cytozolu i przenosi to dalej na inne białka, kontroluje aktywność kinazy PINOID (PID) oraz D6PK odpowiedzialnych za fosforylację PINów
96
Światło hamuje aktywność pompy protonowej
– w kom oświetlonych pompa jest przygotowana to tam gdzie
ciemniej apoplast jest bardziej kwaśny, a to sprzyja działaniu ekspansyn i endoglukanaz rozliźniajace
strukturę ściany kom i kom po str cienia mogą rosnąc szybciej, mają to ułatwione.
97
Syndrom unikania cienia:
wzmocnienie dominacji wierzchołkowej, intensyfikacja wzrostu
wydłużeniowego pędu i ogonków liściowych, ruchy fototropiczne i nastyczne,
przyspieszenie procesu zakwitania
- Rośliny rosnące w sąsiedztwie innych (zasłonięte przez inne) otrzymują mniej
światła czerwonego niż rośliny rosnące w pełnym oświetleniu
- Syndrom ten jest indukowany niskim stosunkiem światła czerwonego do dalekiej
czerwieni, bo te zacienione maja więcej tej dalekiej czerwieni
- Receptorem inicjującym reakcje unikania cienia jest fitochrom
98
Tigmotropizm
reakcja kierunkowa na działanie bodźca mechanicznego, jest zależna od światła, jeśli
nie ma światła to reakcja nie następuje, najbardziej znana – owijanie się wąsów wkoło podpory
* Jest zależny od światła – nie zachodzi w ciemności
* kontakt z szorstką powierzchnią powoduje relokację przenośników auksynowych i reakcję
wzrostową, np. owijanie się wąsów czepnych wokół podpory
* w odpowiedzi na bodziec mechaniczny komórki wytwarzają więcej auksyny
* auksyna przepływa do komórek niedotkniętych (relokacja PIN podobnie jak w
fototropizmie) – strona niedotknięta rośnie szybciej
99
Grawitropizm
reakcja kierunkowa na działanie grawitacji, przez wiele lat uważano niezbędne do tego statolity
– ciężarki sedymentujące zgodnie z grawitacją,
zmiana położenia statolitów, zmiana pH cytozolu, relokacja PIN3 oraz PIN7
▪ relokacja ta skutkuje zmianą transportu auksyny – intensywniejszy strumień auksyny
wystepuje po stronie dolnej korzenia
▪ wysokie stężenie auksyn hamuje wzrost korzenia, korzeń ulega wygięciu zgodnie z
działaniem wektora grawitacji
statolity prowokują stres mechaniczny i w rezultacie otwarcie kanałów wapniowych i
wzrost stężenia wapnia, który jest głównym czynnikiem decydującym o odpowiedzi
grawitropicznej1
100
w grawitropizmie
najważniejsze 3 efekty
- wapń stymuluje działanie pompy protonowej – bardzo ważna,
odgrywa kluczowa role w fizjologii roślin, występuje w
apoplascie coraz więcej H+ i anionów IAA, które wprowadzane
do kom przez AUX
- powoduje zahamowanie hamującego działania zw azotu na do
komórkowy transport azotu - aby jak najbardziej kontrolować
przepływ auksyn
- wapń modyfikuje wzorzec fosforylacji PINow i auksyna
wypływa w określony sposób a to będzie determinowało wzrost
korzenia i następnie to wygięcie grawitropiczne
101
geny LAZY
wydają się być regulatorami całego tego procesu
grawitropicznego.
Odpowiadają za plagiotropizm i ortotropizm korzeni bocznych
102
Odp grawitropiczna pędu:
- w pędach auksyny gromadzone sa po str dolnej co stymuluje wzrost i wygięcie grawitropiczne ujemne (funkcje
statolitów pełnią amyloplasty pochwy skrobiowej)
- wygięcie grawitropiczne ujemne pędu wynika z relokacji PIN3 pod wpływem siły grawitacji do ,,dolnej”
plazmolemy grawistymulowanego pędu
- mechanizm relokacji PIN3 zw z działaniem skrobi w pochwie skrobiowej Ca i kinaz PINOID/D6PK
103
nastie turgorowe
występują w efekcie zmiany turgoru, już po zakończeniu wzrostu
104
nastie wzrostowe
w efekcie
różnic w tempie wzrostu różnych części organu
105
Hyponastia liści
jest reakcją adaptacyjną do słabego
oświetlenia – tzw. reakcja unikania cienia. W ruchach
nastycznych największe znaczenie ma proporcja światła
czerwonego i dalekiej czerwieni!
106
Epinastia liści i pędów
jest częstą reakcją adaptacyjną do stresu anoksji:
* występuje powszechnie u roślin, których korzenie zalane są wodą, u higrofitów
* wygięte w dół liście tworzą „żagiel”, który poruszany wiatrem umożliwia wspomagające
transpirację pompowanie wody z zalanych korzeni w kierunku liści i pozbywanie się jej
przez aparaty szparkowe
* w epinastii nierównomierny rozkład auksyny determinowany jest przez etylen, który
produkowany w stresie zmienia układ cytoszkieletu, warunkując nierównomierny rozkład
PIN-ów i auksyny w górnej i dolnej części blaszki liściowej/ogonka liściowego/pędu
bocznego
107
Sejsmonastie:
wywoływane działaniem bodźca mechanicznego (wstrząs, dotyk), związane ze składaniem liści przez np.
mimozę
* powstają w wyniku zmian turgoru, związane z sygnalizacją elektryczną
108
Ruchy autonomiczne:
niezależne/częściowo zależne od działania bodźców zewnętrznych, pochodzą z wewnątrz rośliny, ona się
nauczyła wykonywać te rośliny
* są wynikiem procesów metabolicznych lub zmian fizycznych zachodzących w komórce
* często mają charakter cykliczny, mogą mieć charakter ruchów wzrostowych, turgorowych lub
mechanicznych
* mogą być bez działania bodźca bo roślina się ich nauczyła
109
autonomiczne ruchy wzrostowe: (zależne od mechanizmu działającego)
ruchy nutacyjne (szukające)
▪ wynik nierównomiernego tempa wzrostu różnych części organu
▪ często młodych roślin siewnych, takie charakterystyczne kołowe,
▪ najczęściej szuka podpory aby rosnąć w stronę światła
▪ w przypadku pasożytów umożliwiają znalezienie żywiciela (np. kanianka), a w
przypadku pnączy – odszukanie podpory
▪ po odnalezieniu obiektu przekształcają się w tigmotropizm
110
autonomiczne ruchy turgorowe:
ruchy nyktinastyczne (senne)
▪ wykazują rytmiczność częściowo zależną od warunków środowiska, zależą od zegara
biologicznego (po przeniesieniu do DD/LL utrzymują się przez długi czas zgodnie z
dotychczasowym fotoperiodem) – czyli z rytmem dobowym
* zegar dobowy oparty o serie sprzężeń zwrotnych dodatnich i ujemnych
▪ dotyczą liści, płatków korony
▪ rytm biologiczny – zmiana procesów życiowych pod wpływem czynn środowiska (rytm roczny,
księżycowy, dobowy)
▪ rytm endogenny – rytm biologiczny zachodzący mimo ustania działania czynn środowiska
111
autonomiczne ruchy mechaniczne:
uchy kohezyjne – są wynikiem sił kohezji i utraty wody przez komórki – wysuszenie komórki
i są naprężenia, są ważne przy rozsiewaniu pyłku i zarodników np. pierścień na zarodniku
paproci
◦ ruchy higroskopijne – są wynikiem pęcznienia lub wysychania ścian komórkowych wskutek
zmian wilgotności w środowisku, są istotne przy rozsiewaniu nasion jak w nasionach chia jak się
je wrzuci do wody
◦ ruchy eksplozyjne – są wynikiem wzrostu turgoru w komórce przy dużym oporze
mechanicznym ścian, bodźcem wyzwalającym jest drażnienie mechaniczne; są wazne przy
rozsiewaniu nasion, pyłku i zarodników, są to ruchy nieodwracalne, lekko dotkniesz a one
wyrzcają nasiona z duża siłą
112
Taksje –
– najczęściej mamy na myśli u roślin ukierunkowane ruchy chloroplastów, ruchy te umożliwiają takie ułożenie chloroplastów aby mogły jak najbardziej wydajnie wykorzystywać
fale światła, lub umożliwiać rozpraszanie chloroplastów aby uchronić przez zbyt mocnym światłem,
najważniejsze jest światło niebieskie – bierze w tym udział fototropina (1 bierze udział w skupianiu a 2
ma udział w reakcji ucieczki)
* cytoszkielet aktynowy to główny układ efektorowy ruchu chloroplastów
- kierunek ruchu chloroplastów
wyznaczony jest przez miejsca
akumulacji cp-MF, a szybkość
ruchu zalezy od ilości
zgrupowanych cp-MF
113
