Hormonska regulacija Flashcards
Predstavite primer hormonske regulacije
Avksini in fototropizem
Fototropizem je rast v smeri svetlobe. Ta proces omogoča, da rastlina maksimira svojo izpostavljenost svetlobi. Avksini imajo osrednjo vlogo pri uravnavanju fototropizma.
-Fotoreceptorji zaznajo svetlobo in spožijo signalizacijsko kaskado.
-Svetlobni signal povzroči neenakomerno porazdelitev avksina znotraj rastline-na senčnih delih se koncentracija poveča-s pomočjo prenašalnih proteinov, ki usmerjajo transport avksina.
-Avksin aktivira protonske črpalke v celični membrani, kar povzroči zakisanje, ki sproži encime ekspanzine- zrahljajo celično steno in omogočajo raztezanje celic.
-Rastlinske celice na senčnih delih se tako podaljšajo bolj kot na osvetljenih, kar povzroči ukrivitev rastline proti svetlobi.
Avksini(zgodovina odkrivanja, kemijska zgradba, biosinteza in mesto biosinteze, regulacija aktivnosti, transport, fiziološki učinki, razvojni procesi regulirani z A, uporaba)
-Darwin preučeval kako se rastline odzovejo na svetlobo- dokazal, da se vrhovi kalic trave nagnejo proti svetlobi in da se ta odziv prenaša navzdol po steblu. Vršičke obseval z lateralno svetlobo, ki ni imela učinka, če vršička ni bilo ali je bil pokrit. Sklepal je da signal, ki se tvori v vršičku in se prenese do rastne cone, kjer povzroči hitrejšo rast na neosvetljenem delu.
- Went je bil prvi, ki je izoliral avksine, jih opisoval in poimenoval.
-Avksini se sintetizirajo po 3 različnih poteh, večinoma iz aminokisine triptofan v mladih, hitro delčnih se tkivih.
-IAA je najpogostejši in najbolj raziskan avksin, ki ima strukturo indolnega oboča z ocetno skupino na tretjem mestu.
-Aktivne oblike avksinov so proste, rastlina jih lahko veže s sladkorji v neaktivne oblike.
-Regulacija:
*Avksini se lahko konjungirajo z AK ali sladkorji, kar vpliva na njihovo aktivnost in transport.
*Aktivnost je regulirana preko natančnega nadzora sinteze in razgradnje.
*Delujejo preko specifičnih receptorjev, ki sprožijo transkripcijske odzive.
-Transport:
*Značilen polarni transport: tok se regulira do vrhov proti bazi rastline, po celicah paranhima, ki obdaja žilno tkivo. Zelo počasen transport.
-Fiziološki učinki:
*Celične elongacije(podaljševanje) delov koleoptile in stebla-celična rast: aktivne protonske črpalke aktivirajo izločanje H+ ionov v celično steno- pride do zakisanja celice, vezi se razrahljajo, poveča se razteznost in celice ob ustreznem tugorju poveča volumen.
*Razvoj stranskih in adventivnih korenin pri manjših koncentracijah avksina
*Celične delitve v kalusnih tkivih ob prisotnosti citokininov
*Razvoj plodov brez predhodne oploditve-simulira razvoj semenske zasnove
*Fototropizem in gravitopizem
*Organogeneza
*Vaskularni razvoj
*Zaviranje stranskih poganjkov-apikalna dominanca
-Komercialno se uporabljajo za koreninjenje podtaknjencev pri vegatativnem razmnoževanju, preprečevanje odpadanja dozorelih plodov, indukcija partenokarpije, uravnavanje zorenja plodov, regeneracija rastlin iz kalusa v tkivni kulturi
Citokinini(zgodovina odkrivanja, kemijska zgradba, biosinteza in mesto biosinteze, uravnavanje aktivnosti hormona, transport, aktivnost C, uporaba)
Odkrivanje povezano z iskanjem spojine, ki bi spodbudila celične delitve v tkivi kulturi.
Skoog in Miller- raziskovala vpliv različnih spojin na rast in razvoj rastlin v tkivnih kulturah. Odkrila, da kokosovo mleko in ekstrakt DNA iz kvasovk spodbuja celično delitev. Izolirajo kinetin iz DNA, a se izkaže da ta ni naravno prisoten v rastlini. Nato so odkrili zeatin, naravni citokinin izoliran iz koruznih zrn.
- So derivati adenina, s stransko verigo. Biosinteza poteka v različnih delih rastline(predvsem korenine a tudi mlada rastna tkiva, plodovi, semena), kot vir adenina se uporabi AMP in tRNA, stranska veriga pa nastane iz izopentenila.
- Uravnavanje:
*Citokinin oksidaze jih razgrajujejo in tako uravnavajo njihovo raven
*Lahko se konjugirajo s sladkorjem ribozo kot nukleozidi ali nukleotidi, kar vpliva na stabilnost ali aktivnost
-Transportirajo se po ksilemu z vodo in minerali
-Spodbujajo celično delitev
-Pospešujejo sintezo DNA, RNA, proteinov
-Pospešujejo sintezo klorofila in razvoj kloroplastov
-Zavirajo staranje listov
-Pospešujejo rast brstov in stranskih progankov
-Odvisno od razmerja z avksini spodbujajo rast korenin ali poganjkov
-Uporaba: Spodbujanje rasti in razvoja pridelka, podaljševanje svežine zelenjave in cvetov, v tkivnih kulturah
Sinteza citokininov v rastlinah je lahko posledica okužbe z nekaterimi baterijami- primer in uporaba
Agrobacterium tumefaciens
Vsebuje Ti plazmid, ki nosi gene za sintezo citokininov in avksinov. Ob okužbi rastline se del plazmida prenese v rastlinske celice. T-DNA se integrira v genom rastlinskih celic. Celice začnejo proizvajati citokinine in avksine v nenormalno velikih količinah. Povečana sinteza teh hormonov povzroči nenadzorovano celično delitev in rast, tvorijo se tumorji.
Uporablja se kot orodje za gensko transformacijo rastlin. Odstranijo se tumor- inducing geni in ustavijo želeni geni v T-DNA.
Giberelini(zgodovina odkrivanja, kemijska zgradba, biosinteza in mesto biosinteze, regulacija aktivnosti, transport, učinki G, uporaba)
-Prvič so jih odkrili v japonskem rižu, okuženim z glivo, ki je povzročila pretirano rast in bledičnost rastlin.
- V 1950ih so ameriški in britanski znanstveniki izolirali in kemijsko karakterizirali giberilii iz glive in rastlin.
- So tetraciklične diterpenoidne spojine
-Biosinteza poteka preko terpenoidne poti
-Sintetizirajo se predvsem v mladih rastnih tkivih- apikalni meristemi, razvijajoča se semena, listi, korenine
-Regulacija:
*Preko sinteze in razgradnje-encimi razgrajujejo aktivne oblike v neaktivne
* Preko specifičnih recetorjev, ki uravnavajo transkripcijo
-Transportirajo se lahko preko ksilema in floema, lokalno znotraj tkiv ali sistematično med različnimi organi rastline.
-Podaljšujejo internodije-rast v dolžino/ višino
-Aktivirajo encime, ki razgrajujejo zaloge škroba b semenih, kar omogoča kalitev
- Indukcija cvetenja
- Večanje plodov
- Celična delitev in diferenciacija v koreninah in poganjkih
-Regulacija prehoda iz juvenilnega v odraslo stanje
-Uporaba: Spodbujanje rasti pridelka, izboljšanje zorenja sadja in večanje plodov, spodbujanje cvetenja, proizvodnja brezsemenskih plodov
Giberelini in kalitev. Predstavi model. Uporaba.
-Seme v mirovanju
-Prvi korak je imbibicija-absorbcija vode. Aktivirajo se presnovni procesi.
- Embrionalna tkiva začnejo sintetizirati giberiline, ki se sproščajo v aleuronsko plast.
-Tam spodbujajo sintezo in izločajo hidrolitičnih encimov, zlasti alfa-amilaze
-Te razgrajujejo rezervne snovi, kot je škrob, v enostavne sladkorje, ki služijo kot vir energije in gradbenega materiala za kalček
-Uporabljajo se za izbolšanje in poenotenje kalitve semen v kmetijstvu in horikulturi ter pomagajo pri prekinitvi dormanco
Avksinski transport je polaren. Razloži postopek.
Poteka od vršička proti koreninam, po celicah parenhima, ki obdaja žilno tkivo.
- Sinteza v mladih listih, apikalnih meristemih
- Iz celic izstopa preko PIN proteinov, ki so pogosto nameščeni na bazalni membrani, kar usmerja avksine navzdol.
- AUX1 in LAX proteini omogočajo vstop avksinov v celice, so enakomerno porazdeljani po plazmatski membrani.
-PIN proteini se nenehni reciklirajo med plazmsko membrano in notranjimi celičnimi predelki preko vezikularnega transporta, kar omogoča dinamično prilagajanje njihove lokacije glede na okoljske in razvojne signale.
Etilen(kemijska zgradba, biosinteza in mesto biosinteze, regulacija aktivnosti, fiziološki učinki, biološka aktivnost, uporaba)
-Edini rastni hormon v plinastem stanju.
-Preprost oglikovodik iz2C atomov povezanih z dvojno vezjo in štirih H atomov. Planarno simetričen.
-Sintetizira se iz aminokislne metionin v Yangovem ciklu–> SAM sintetaza–>S-adenozilmetionin–>ACC sintaza–>aminociklopropan-1-karboksilna kislina–>ACC oksidaza–> etilen
-Sintetizira se lahko v vseh rastlinskih organih, vendar so najbolj aktivni meristemi in nodiji, nastanek je povezan z razvojnim stanjem in stanjem rastline. Sinteza se poveča v času odpadanja listov, zorenja plodov, ob stresu in ranitvi. Avksini in jasmonati lahko spodbujajo sintezo etilena.
- Pospešuje zorenje plodov-še posebej tistih s hitrim dvigom dihanja tik pred zorenjem(klimakterični pik)- povečana sinteza biogenega etilena
-Pospešuje senesceno
-Spodbuja nastanek koreninskih laskov in adventivnih korenin
-Pomaga pri odzivu na različne vrste stresa
-Trojni učinek pri kalicah graha: zmanjša rast v dolžino, otekanje in ukrivljanje
-Epinastija-večja rast na spodnji strani lista ali poganjka kot na zgornji- posebej ob hioksiji
-Regulira ekspresije številnih genov povezanih z zorenjem in patogenezo
-Uporaba: etilen ali analogi za umetno indukcijo zorenja, nadzorovano zorenje sadja, uravnavanje cvetenja, spodbujanje tvorbe korenin v sadikah, dvig CO2 inhibira deovanje, kar uporabijo za shranjevanje plodov, srebrov tiosulfat za rezano cvetje
Abscizinska kislina(kemijska zgradba, biosinteza in mesto biosinteze, transport, regulacije aktivnosti, biološka vloga ABA)
-Seskviterpenoid, ki izhaja iz izoprenoida in vsebuje cikloheksan, ki je povezan s karboksilno in ketonsko stransko verigo
-Sinteza preko izoprenoidnih predhodnikov v mevalonatni poti v plastidih: zeaksantin->violaksantin->neoksantin-> prenos v citosol-> oksidacija v ABA-aldehid in nato v ABA
-Nahaja se v vseh rastlinskih tkivih, ob stresnih pogojih se lahko sinteza zelo poveča
-Transportira se lahko po ksilemu in floemu
-Regulacija: deaktivacija z delovanjem ABA-8-hidroksilaze, konjungacija z glukozo
-Semena-inducirajo sintezo proteinov, ki so udeleženi v toleranci embrija na izsušitev, spodbuja dormanco, zavira prezgodnjo kalitev
-Igra ključno vlogo pri zapiranju stomat v sušnih pogojih
- Vpliva na razmere korenine/nadzemni del-> v suši spodbuja rast korenin, drugače nadzemnega dela
-Uporaba: Povečanje odpornosti na sušo in slanost tal, uravnavanje kalitve pri shranjevanju semen
Abscizinska kislina in stres
Povečana koncentracija v listih ob vodnem stresu vodi v zapiranje listnih rež. Poveča se hidravlična prevodnost in transport ionov v koreninah. Ob majhnem vodnem potencialu v tleh se poveča rast korenin in zmanjša rast nadzemnega dela
Kakšne so molekularne osnove hormonalne regulacije? S kakšnimi mehanizmi delujejo hormoni na molekularni ravni?
Večinoma se vežejo na receptorje na plazemski membranah celic in na ta način sporžijo signalne kaskade, ki vodijo v regulacijo genske ekspresije z aktivacijo ali represijo tarčnih genov.
