GOSPODARKA WODNA ROŚLIN

Tkanka przewodząca wodę i sole mineralne u roślin to drewno.

Drewno (ksylem) – tkanka martwa; odpowiedzialna za przewodzenie wody z solami mineralnymi; przewodzi zawsze w górę; komórki są zdrewniałe, czyli silnie inkrustowane drzewnikiem; jest również tkanką wzmacniającą. Elementy drewna:

·         cewki –elementy ewolucyjnie starsze; występują u paprotników i nagonasienny; stykają się ze sobą klinowato; w ścianach komórkowych tworzą się jamki dzięki którym przekazywana jest woda; u okrytonasiennych pełnią to rolę naczynia.

·         naczynia – tworzą się przez całkowity zanik ścian poprzecznych u komórek ułożonych w pionowe szeregi – tworzą się duże rurki; początkowo są żywe, a następnie są silnie zdrewniałe; występują u okrytonasiennych:

         pierścieniowate (obrączkowe)

                  spiralne (drabinkowate)

                  siatkowate

    jamkowate (najsilniej zdrewniałe )

·         miękisz drzewny – jako jedyny jest żywy w drewnie, ale cała tkankę traktujemy jako martwą; pełni funkcje magazynujące.

Rośliny wodne pobierają wodę z otoczenia całą powierzchnią. Pobierają wodę liśćmi, korzeniami, łodygą. Zanikają u nich na korzeniach włośniki.

U roślin lądowych powierzchnie chłonna stanowi korzeń i pobierają wodę z gleby.

Hydroponika – hodowla roślin na pożywkach wodnych (hydroponicznych). Pożywka wodna musi mieć odpowiedni skład i wymaga ciągłego uzupełniania.

Korzeń mocuje roślinę do gleby; pobiera wodę z solami mineralnymi, magazynuje.

Korzeń pobiera wodę z roztworu glebowego. Musi on mieć stężenie niższe niż w korzeniach.

Rodzaje suszy:

·         susza glebowa – brak wody w podłożu

·         susza fizjologiczna – woda w podłożu występuje, ale korzeń rośliny nie może jej pobrać. Przyczyny: zbyt wysokie stężenie roztworu glebowego, zmiana stanu skupienia wody, związki toksyczne w podłożu uszkadzające włośniki korzeniowe.

Woda w glebie w litosferze występuje w różnych postaciach:

·         woda kapilarna – rodzaj wody z której rośliny korzystają najłatwiej; zalega wąskie kanaliki (kapilary) pomiędzy gruzełkami gleby, bo prawdziwa struktura gleby jest gruzełkowata. Średnica kapilar jest mała i korzeń pobierając wodę pokonuje nie wielkie siły.

·         woda higroskopowa – pochłonięta jest przez glebę w postaci pary wodnej i tak mocno związana jest z gruzełkami gleby, że korzeń rośliny nie może jej pobrać.

·         woda błonkowata – woda jest ciepła i mocno związana z gruzełkami gleby.

·         woda grawitacyjna – woda opadowa, która wsiąka wgłąb gleby i może się w niej gromadzić:

- płytko (woda podskórna) – woda nieczysta pod względem biologicznym i chemicznym, nie powinna być używana przez człowieka.

- głęboko (woda głębinowa) – zalegająca bardzo nisko, przenikając przez warstwy skorupy ziemskiej oczyszcza się pod względem biologicznym i chemicznym. Pobierana przez rośliny o długich korzeniach np. sosnę.

Woda pobierana jest biernie w drodze osmozy. Jony pobierana są na drodze transportu aktywnego, często jest to transport wymienny. Polega na tym, że w miejsce jonu w korzeniu wprowadzany jest jon z roztworu, a włośnik pozbywa się drugiego jonu np. pobieranie kationu sodowego może być związane z usuwaniem kationu wodorowego do gleby.

BUDOWA KORZENIA

    

Włośniki korzeniowe chłoną wodę i musi ona dostać się do walca osiowego, gdzie mieszczą się wiązki przewodzące. Zachodzi transport poziomy wody, a w walcu będzie transportowana do góry. Droga do walca jest apoplastyczna i symplastyczna:

·         droga apoplastyczna – po przestrzeniach międzykomórkowych i poprzez błony i ściany komórkowe.

·         Droga symplastyczna – poprzez protoplasty żywych komórek.

Gdy woda dotrze do walca osiowego ma do pokonania śródskórnie (endodermę).

Śródskórnia – utworzona z komórek martwych których ściany są zdrewniałe lub zkorkowaciałe, gdzie niegdzie są żywe komórki tzw. przepustowe. Wobec tego kiedy woda płynie wzdłuż korzenia śródskórnia reguluje napływ wody do walca osiowego.

Kiedy woda płynie w poprzek korzenia pokonuje śródskórnię – reguluje napływ wody, w walcu osiowym są wiązki przewodzące: drewno – tkanka naczyniowa (ksylem), martwa, zbudowana z cewek i naczyń – odpowiada za przewodzenie; miękiszu drzewnego – magazyn; włókien drzewnych – wzmacnianie. Cewki występują u paprotników i nagonasiennych, naczynia u okrytonasiennych – zanik błon i ścian poprzecznych pomiędzy komórkami.

Zdrewnienia występują tylko w miejscach, gdzie były ściany. Zdrewnienia mogą być pierścieniowate, obrączkowe, spiralne, drabinkowate i jamkowate – najsilniej zdrewniałe.    

Transportem wody rządzą dwa mechanizmy:

    1.       Aktywny – związany z funkcjonowaniem korzenia, z parciem korzeniowym przy udziale energii z ATP. Do komórek tkanki naczyniowej w sposób aktywny transportowane są substancje czynne – związki organiczne. Ten transport powoduje, że rośnie stężenie jonów  tkance naczyniowej. W miarę wzrostu stężenia w tkance naczyniowej maleje potencjał wodny, a siła ssąca rośnie. Jeśli rośnie siła ssąca to z komórek otaczających naczynia wnika do nich woda, która w miarę jak wpływa będzie popychana ku górze. Działa on wtedy, gdy rośliny pozbawione są liści np. wczesną wiosną.

Transportowi wody towarzyszą zjawiska ułatwiające:

·         Siły Kohezji – siły którymi powiązane są w naczyniach cząsteczki wody, ułatwia to transport, bo woda tworzy jednolity nieprzerywalny słup.

·         Kapilarność naczyń – naczynia to rureczki o bardzo małej średnicy o rozmiarach mikroskopijnych. Im średnica naczyń jest mniejsza tym ciecz w nim płynie szybciej i łatwiej.

    2.       Pasywny – (siła ssąca liści) – liście w stosunku do tkanki naczyniowej wykazują siłę ssącą, bo to liście tracą wodę. Od wiązek przewodzących wodę odbierają liście. Liście tracą wodę w procesie transpiracji:

·         Transpiracja szparkowa – zamykanie szparek, gdy poziom wody jest niski – niski turgor – szparka zamknięta.

Szparki – wtór skórki kształtu fasolowatego (u jednoliściennych kształtu hantli) otaczają je komórki przy szparkowe. Komórki aparatów szparkowych są wyposażone w chloroplasty, przy szparce ściany są grubsze i sztywne – nierównomierna grubość ścian. Kiedy zwiększają turgor szparka się otwiera dzięki oddziaływaniu wody na cienkie ściany. Szparki w dolnej stronie liścia służą też do wymiany gazowej.            

·         Transpiracja kutykularna – całą powierzchnią liścia; ograniczają ją martwe włoski kutnerowate. Grubą kutikulę no powierzchni tworzy warstwa wosku i kutyny.

·         Transpiracja przetchlinkowa – zachodzi przez przetchlinki – mechaniczne pęknięcia warstw korka wypełnione luźnym miękiszem – nie można jej regulować.

Są inne sposoby tracenia wody:

·         Gutacja – zachodzi przez szparki wodne = hydatody przez które może wyciekać woda, zjawisko to ma miejsce tylko wtedy, gdy bilans wodny rośliny jest dodatni.

·         Płacz rośliny – wyciekanie wody z mechaniczne uszkodzonych wiązek przewodzących.

Rośliny ze względu na gospodarkę wodną dzielimy na:

·         Hydrostabilne – odporne na niedostatek wody: kaktusy i inne sukulenty, wilczomlecze, drzewa krzewy, niektóre trawy.

·         Hydrolabilne – niedobór wody w podłożu demonstrują przez więdnięcie np. ziemniak, burak

TKANKA PRZEWODZĄCA – ŁYKO

Tkanka sitowa należy do tkanek przewodzących. Jest to tkanka niejednorodna zbudowana z kilku typów komórek.

Komórki sitowe – u roślin ewolucyjnie starszych, dłuższe od rurek, kształtu wrzecionowatego, które mają liczne pola sitowe na całej powierzchni; występują u paprotników i nagonasiennych.

Rurki sitowe – występują u okrytonasiennych, są krótsze pola sitowe występują tylko na błonach poprzecznych łączących rurki. Zanika jądro w komórkach sitowych i tonoplast – błona na wakuoli i dzięki temu wakuola się rozlewa, nie zajmuje centralnej części komórki.

Obok rurek sitowych są komórki przyrurkowe (1 – 4 w zależności od ilości podziału ), kierują metabolizmem rurek sitowych.

Miękisz łykowy to magazyn.

Włókna łykowe – pełnią rolę wzmacniającą, jedyne martwe, ogólnie tkankę traktujemy jako żywą

Łyko przewodzi  obie strony w górę i w dół.

W rurkach sitowych płynie najwięcej sacharozy, w niewielkiej ilości glukoza, aminokwasy.

W liściach jest odwrotny układ łyko – drewno  wiązkach.

Wiązka jest otwarta, gry łyko od drewna oddziela kambium – dwuliścienne i nagonasienne.

Transport we floemie odbywa się w sposób bierny, energia z ATP konieczna jest tylko do:

·         Załadunku floemu – z komórek miękiszu asymilacyjnego sacharoza przenika do komórek przy rurkowych. Do tego transportu potrzebne jest ATP. Następnie poprzez plazmodesmy sacharoza wnika do rurek sitowych. Rośnie stężenie sacharozy w komórkach rurek sitowych, maleje potencjał wodny, rośnie siła ssąca. Woda wnika do drobnych naczyń do rurek sitowych i wzrost ilości wody w rurkach sitowych powoduje przemieszczenie tych składników do części, która ich potrzebuje. Kiedy substancje potrzebują do wymaganej części konieczny jest rozładunek.

·         Rozładunek floemu – kosztem ATP sacharoza wychodziło komórek miękiszowych korzenia, stężenie w rurkach sitowych maleje, rośnie potencjał wodny , woda przepływa z rurek sitowych do drobnych naczyń tkanki naczyniowej. Na koniec sacharoza kondensowana jest do skrobi, bo skoro cukier ma stać się substancją zapasową to musi nastąpić jego przekształcenie w formę nierozpuszczalną w wodzie. Substancje osmotycznie czynne (rozpuszczalne w wodzie) nie mogą stać się materiałem zapasowym, bo wpływały by ciągle na stężenie komórkowe komórek w których byłyby gromadzone (powodowałoby to ciągły napływ wody).

SKÓRA

Funkcje skóry:

    a)      Jest termoregulatorem (gruczoły potowe, włosy, mięsień przy włosowy, tkanka łączna podskórna)

    b)      Wymiana gazowa (z 2m² skóry mała część bierze w niej udział)

    c)       Ochronna (przed drobnoustrojami chorobotwórczymi – wirus wścieklizny, laseczka tężca, przed urazem mechanicznym)

    d)      Chroni przed utratą wody

    e)      Chroni przed szkodliwym promieniowaniem

    f)       Miejsce odbierania bodźców

    g)      Miejsce ważnych syntez chemicznych (witamina D, melanina)

Ludzka skóra jest 3 warstwowa, bo tworzą ją:

Naskórek – nabłonek płaski rogowaciejący

Rogowacieją (obumierają i systematycznie się złuszczają) warstwy górne, a warstwy dolne to warstwy twórcze których komórki ciągle się dzielą.

Wytworami  rogowaciejącego naskórka u człowieka są paznokcie i włosy.

Paznokcie – rogowe płytki powstające dla ochrony delikatnych opuszków palców.

Włos – część włosa w skórze to korzeń, a nad skórą łodyga; korzeń zakończony jest cebulką włosową, do niej wnika brodawka – w niej są nerwy i naczynia krwionośne. Każdy włos jest 2 warstwowy:

Każdy włos posiada własny mięsień przy włosowy niezależny od naszej woli (gdy jest zimno lub wystraszymy się stawiają włos w pozycji pionowej).

Żywa warstwa naskórka tworzy gruczoły: łojowe, potowe, wonne i mleczne.

·         Gruczoły wonne – tworzą substancje o charakterze feromonów.

·         Gruczoły mleczne – przekształcone gruczoły potowe; cewkowo – pęcherzykowe; apokrynowe; produkują mleko. Skład mleka: laktoza, wapń, białko kazeina, witaminy A, B, C, D, woda.

·         Gruczoły potowe – cewkowe merokrynowe; wydzieliną jest pot wyprowadzany na powierzchnie skóry. Skład potu: woda, NaCl, mocznik, amoniak i kwas moczowy. Pot parując ze skóry obniża temperaturę ciała. Gruczoły potowe wspomagają narządy wydalnicze.

·         Gruczoły łojowe – pęcherzykowe, holokrynowe; wydzielają łój do torebek włosowych, a w skład łoju wchodzą: kwasy tłuszczowe, cholesterol i woski. Nawilżają i natłuszczają włosy i skórę.

Jest miejscem syntez – witaminy D z ergosterolu i barwnika skóry- melaniny.

Skóra właściwa

Jest tkanką łączną – są w niej liczne włókna kolagenowe. Jest ukrwiona i unaczyniona w odróżnieniu od naskórka. W niej mieszczą się włosy, gruczoły, mięśnie gładkie.

Dreszcze – ich celem jest podwyższenie temperatury ciała.

W skórze właściwej mieszczą się receptory skórne: 

 - receptory zimna – ciałka Krauzego

- receptory ciepła – ciałka Rufiniego

- receptory dotyku -  ciałka Merkla i Meisnera

- receptory ucisku – ciałka Paciniego

Warstwa podskórna – tkanka łączna tłuszczowa, może mieć charakter skupień komórek tłuszczowych.

- ma funkcje magazynującą i termoregulacyjną.

Człowiek jest organizmem stałocieplnym. Ośrodki termoregulacji są w międzymózgowiu w podwzgórzu.

Linie papilarne – zawirowania tkanki łącznej skóry właściwej; pokryte naskórkiem; każdy człowiek ma inne i jest to cecha osobnicza. 

UKŁAD DOKREWNY

Jest to drugi układ koordynujący organizm.

Zbudowany jest z gruczołów, mówimy o nich dokrewne, endokrynowe (wydzielania wewnętrznego)

Wśród gruczołów dokrewnych są gruczoły podwójnego wydzielania: trzustka i gonady.

Gruczoły dokrewne zbudowane są z komórek które nastawione są na syntezę jakiejś wydzieliny:

·         Komórki wydzielające hormony peptydowe mają rozbudowaną siateczkę śródplazmatyczną szorstką i dużo rybosomów.

·         Komórki wydzielające hormony sterydowe mają rozbudowaną siateczkę śródplazmatyczną gładką.

Hormony tkankowe – wydzielane przez inne tkanki i narządy niż gruczoły dokrewne.

    1.       Gastryna:

·         pobudza komórki ściany żołądka do wydzielania pepsynogenu i z komórek okładzinowych wydzielenia kwasu solnego

·         podrażnia błonę śluzową żołądka i powoduje owrzodzenia

·         nadprodukcja gastryny prowadzi do nadkwasowości soku żołądkowego

·         nasila skurcze mięśni gładkich żołądka, jelita i pęcherzyka żółciowego

    2.       Enterogastron:

·         wydziela się, gdy pokarm wnika do dwunastnicy

·         jest antagonistą gastryny

·         hamuje wydzielanie soku żołądkowego

·         wydzielany przez śluzówkę dwunastnicy

·         hamuje perystaltykę żołądka

    3.       Sekretyna:

·         hormon regulujący pracę układu pokarmowego

·         wydzielany przez śluzówkę dwunastnicy

·         potęguje działanie cholecystokininy

·         zmniejsza wydzielanie kwasu solnego i gastryny

·         pobudza wydzielanie soku trzustkowego i jelitowego

·         hamuje skurcze żołądka i wzmaga napięcie zwieracza odźwiernika

    4.       Cholecystokinina:

·         działa na pęcherzyk żółciowy, wywołująć skurcze jego mięśniówki i wydzielanie żółci

·         pobudza trzustkę do wydzielania soku trzustkowego

    5.       Serotonina:

·         wytwarzana w płytkach krwi

·         powoduje zwężanie naczyń krwionośnych, przyczyniając się do hamowania krwawienia po zranieniu

·         w błonie śluzowej jelita pobudza perystaltykę jelit

·         w ośrodkowym układzie nerwowym działa, jako neuroprzekaźnik pobudzający

    6.       Erytropoetyna:

·         tworzona w nerkach

·         przyśpiesza powstawanie erutrocytów i powoduje, że są większe przy udziale witaminy B₁₂

·         pobudza enteropoezę w warunkach niedotlenienia nerek

    7.       Histamina:

·         powstaje w różnych narządach i tkankach

·         wpływa na zmiany ciśnienia krwi, które zwykle podwyższa

·         jest pośrednikiem w powstawaniu stanów zapalnych i reakcji uczuleniowych

·         pobudza wydzielanie kwasu solnego przez komórki okładzinowe ściany żołądka

·         rozszerza naczynia krwionośne

    8.       Prostoglandyny:

·         hormony sterydowe i pochodne nienasyconych kwasów tłuszczowych

·         powstają w komórkach całego organizmu w wyniku pobudzenia nerwowego lub hormonalnego oraz działania leków, głównie w skórze i płucach

·         ich działanie trwa krótko i działa wokół miejsca powstawania

·         zmniejszają resorpcję zwrotną wody i Na⁺ z moczu pierwotnego

·         hamują wydzielanie kwasu solnego i enzymów przez komórki ściany żołądka

·         pobudzają skurcze mięśni gładkich, przewodu pokarmowego i macicy (w czasie porodu)

Gruczoły dokrewne wydzielają hormony bezpośrednio do krwi i krew je transportuje, a wnika tylko do tej komórki która go rozpoznaje i posiada dla niego właściwy receptor.

Hormony sterydowe

Znakiem rozpoznawczym komórek do których wnikają hormony sterydowe jest umieszczenie receptora w cytoplazmie. Dzieje się tak, bo sterydy to małe cząsteczki które łatwo przenikają przez błonę białkowo – lipidową. W cytoplazmie komórki hormon łączy się z receptorem i powstaje kompleks hormon – receptor. Kompleks wnika do jądra i uruchamia ekspresję jakiegoś genu (ekspresja genu – ujawnienie jakiegoś genu (synteza jakiegoś białka)).

- hormony płciowe męskie (testosteron) i żeńskie (estrogen i progesteron) – prostoglandy.

- hormony kory nadnerczy (aldosteron i inne mineralokortykoidy, kortyzol i inne glikokortykoidy)

Hormony peptydowe i pochodne aminokwasów.

Dla nich receptor znajduje się w błonie komórkowej. Peptydy to cząsteczki duże nie przenikające przez błony białkowo – lipidowe wobec tego hormon jest już rozpoznawany  w błonie komórkowej i powstaje kompleks hormon – receptor. Kompleks zostaje wprowadzony do cytoplazmy. W tym przypadku kompleks nie wnika do jądra, a uruchamia ciąg reakcji cytoplazmatycznych (metabolicznych).

- hormony przysadki mózgowej – LH (luteinizujący), FSH (folikulotropowy), PRL (prolaktyna), GH (somatotropina, hormon wzroku), ACTH (adenokortykotropina), TSH (treatropina), MSH (melanotropina) – płat przedni

Płat tylny przysadki nie wydziela hormonów, a gromadzi ADH antydiuretyczny (wozopresyne) i OT – oksytocyna.

- hormony trzustki – insulina i glukagon

- hormony rdzenia nadnerczy – adrenalina i noradrenalina

- hormony tarczycy – tyroksyna i trójjodotyronina

Poziom hormonów we krwi jest regulowany na 3 sposoby: 

    1.       Pobudzanie nerwowe – dotyczy rdzenia nadnerczy; pobudzony jest drogą nerwową przez podwzgórze, bo hormony tego gruczołu muszą szybko znaleźć się we krwi.

    2.       Regulacja metaboliczna – polega na tym, że wysoki poziom jakiegoś hormonu pobudza określone przemiany metaboliczne, a wysokie tempo tych przemian uruchamia wydzielanie hormonu o działaniu przeciwstawnym np. insulina - glukagon; kalcytonina – parathormon.

    3.       Regulacja przez kierowniczą rolę przysadki mózgowej

Homeostaza – zdolność do utrzymania równowagi w każdym układzie i każdym narządzie, nie tylko równowagi chemicznej.