A növényi sejtorganellumok felépítése és feladata az anyagcserében

1. A növényi sejtorganellumok felépítése és feladata az anyagcserében

Sejtmag: =nukleusz. Legfőbb feladata a genetikai információ tárolása és a szabályozott génexpresszió megvalósítása, azaz az RNS-szintézis. Itt következik be az RNS-ek érése, majd az érett RNS-ek a citoplazmába transzportálódnak. A sejtmagot magmembrán határolja, amely két kettősmembrán rétegből áll, melyek között a perinukleáris tér helyezkedik el. A membránt magpórusok szakítják meg, ezeken keresztül szállítódnak az RNS-ek a citoplazmába. A magmembrán külső rétege folyamatosan összefügg az ER membránjával, melynek citoplazmatikus felszínéhez riboszómák kapcsolódnak. Az osztódás során a magmembrán vezikulumokra esik szét. A nukleoluszban történik a riboszomális DNS-ek transzkripciója, az rRNS-ek érése, az rRNS és a citoplazmából importált riboszomális fehérjék összerendezősése pre-riboszomális alegységekké. A nukleoplazmában helyezkedik el az öröklődési anyag megfelelően összerendezve. A magban lokalizált fehérjék: a hiszton fehérjék és a transzkripciós faktorok fontos szerepet játszanak a kromatinszerkezet kialakításában és szabályozásában.

2. Fehérjék, enzimek

Fehérjék: = proteinek. Alfa-aminosavakból épülnek fel. Az aminosavakban a központi alfa-szénatomhoz egy aminocsoport, egy karboxil-csoport, egy proton és egy R oldallánc kapcsolódik. Utóbbi minősége határozza meg az aminosavak egymástól eltérő tulajdonságait. 20 féle aminosav. Királisak. Fehérjékben csak L-aminosavak fordulnak elő. A fehérjék az aminosavak lineáris felépítésű polimerjei. Az egyik aminosav karboxilcsoportja és az azt követő aminosav amidcsoportja kondenzációs reakcióval (vízkilépéssel) kapcsolódik össze. A létrejövő kovalens kötés a peptidkötés (amidkötés). A peptidkötés a parciális kettős kötés jelleg miatt merevvé és planárissá válik, mert a kötés mentén 858f52i nem lehetséges szabad rotáció. Az elektronban gazdag oxigén és elektronhiányos hidrogén egyidejű jelenléte a peptidkötésben egy erős hidrogénhíd-kötési hajlamot eredményez. A fehérjék 2 vége nem azonos, egyik végükön egy szabad aminocsoport, másikon egy szabad karboxil-csoport található = N-terminális, C-terminális. A fehérjeszerkezetnek különböző szintjeit különböztetjük meg. Elsődleges vagy primer szerkezet: aminosav szekvencia. Az aminosav sorrendet mindig az N-termináli végtől a C-terminális vég felé haladva írjuk fel. Másodlagos vagy szekunder szerkezet: alfa-hélix- v. béta-redő- v. kollagén szerkezet. Harmadlagos szerkezet: fehérjék globális térszerkezete. Állhat egy vagy több doménből. A hidrofób régiók a molekula belsejében, a hidrofilek a molekula felszínén helyezkednek el. Negyedleges szerkezet: fehérjék alegység-szerkezete. Csak a több polipeptidláncból felépülő fehérjéknél van.

3. Az anyagcsere működésének általános elvei

Metabolizmus: katabolizmus=lebontó; anabolizmus (felépítő)

1.a reakciók spontán módon a ∆G csökkenés irányába. ∆G=∆Gnull+ RT lnK

biológiai példa: digidroxi-aceton-foszfátàgliceraldehid-3-foszfát izomerációja

2∆G befektetést igénylő folyamatok fizetőeszköze az ATPàenzimek szerepe

E-töltöttség:[ATP]+0,5 [ADP] / [AMP]+ [ADP] +[ATP]; ATP- forgalom; szubsztrát szintű foszforiláció; oxidatív foszforiláció

3. közös aktivált hordozó molekulák (koenzimek: NAD+; FAD;CoA;ATP); Acetil-CoAàacetil csop+ béta- merkaptoetilamin+pantoténsav+ATP

4. kémiai reakciók típusai(bomlás/egyesülés;exoterm(E-termelő)/endoterm (E-igénylő);redoxi reakció(e^--átmenettel jár. Az e^--t leadó anyag oxidálódik, az e^--t felvevő redukálódik. Az elektront leadó anyag redukálószer, az elektront felvevő oxidálószer.);sav-bázis(Sav minden olyan molekula, amely p⁺ leadására képes, bázis minden olyan molekula, amely p⁺ felvételére képes. A protolítikus reakciók általában vizes közegben játszódnak le, mert a vízmolekula p⁺ leadására és felvételére is képes a reakciópartnertől függően (amfoter jellemű). A reakció gyakran az oldat kémhatásának megváltozását eredményezi.)

5. 3féle szabályozási elv

6. kompartmentalizáció(=térbeli szétválasztás, bezárás. Az ellentétes biokémiai folyamatokat el kell választani, hogy ne használják el egymás intermedierjeit.

7. anyagcserefolyamatok összehangolása; növényi sajátosságok; lebontó folyamatok: glikolízis, citrát-ciklus; pentóz-foszfát ciklus.

4. Fotoszintézis (fény-és sötét szakasz)

5. A szénhidrát anyagcsere alapvető folyamatai (glikolízis, citrát-ciklus, pentózfoszfát ciklus)

6. Lipid anyagcsere

A lipidek (zsírszerű anyagok) minden sejtben megtalálhatók, vízben nem oldódnak, csak szerves oldószerekben (pl. benzin, benzol, aceton, alkohol, stb.) Alkotóelemeik a C, O, H. A leggyakoribb vegyületek, az állati zsírokat, növényi olajok.

Legfontosabb funkcióik

- élő szervezetek energiaellátása

- sejtmembránok szerkezeti elemei

- sejthártyát borító védőanyagok

- egyéb vegyületek felépítésében való szerep

Lipidek csoportosítása

- Egyszerű vagy nem elszappanosítható: terpének,szteroidok

Összetett vagy elszappanosíthatók lúggal főzve több komponensre hidrolizálhatók

Kémiai összetétel alapján

- Egyszerű lipidek: neutrális zsírok viaszok

- Összetett lipidek: foszfolipidek szfingolipidek glikolipidek egyéb összetett lipidek

Funkciójuk szerint:

. Energiaraktározás

. Strukturális jelentőségà membránok

. Viaszok kutikul

. Karotenoidokà fotoszintézis

. Vitaminok

. Toxinok

. Jelátviteli folyamatokà jazmonsav

7. Fehérjeszintézis

Fehérje anyagcere

DNS=örökítő anyag: önreprodukciór, RNS szintézisére. 1 DNS-ről több RNS transzkriptum képződik, amelyről még több fehérje molekula transzlálódik.

Lineáris információtároló molekula. A cukor-foszfát-vázhoz kapcsolódó bázisok sorrendje határozza meg a benne hordozott információt.

mRNSàtöbb ezer nukleotid hosszú lánc; feladat: közvetítés a DNS-és fehérjék között; a DNS-ben tárolt aminosavakra vonatkozó információkat 3 nukleotid hosszúságú tripiletek=kodonok határozzák meg.

Fehérje-forgalom= az anyagcserében: szintézis -lebontás egyensúlya(féléletidő); sejten belül is

Fehérjeszintézis: citoplazmában 75%; kloroplasztokban 20%; mitokondriumban 2-5%

Szabad riboszómák: citoszol, stroma, mitokondriális mátrix; kötött riboszómák: kotranszlácionális transzláció; posztranszlációsmódosítások; célbajuttatás.

Fehérjék életciklusa: DNS-transzkripció-> Pre-mRNS-processzálás->mRNS-transzláció->fehérje-Érés->összerendeződés/modifikáció/alegységek szubcelluláris lokalizáció-->biológiai funkció-->degradáció

Genetikai kód: univerzális, degenerált, kodon-preferenciák

A nukleinsav szekvencia fehérje szekvenciába való átfordításnál a tRNS-ek játszanak fontos szerepet.

Fehérjeszintézis a riboszómákon történik, eu-és prokariótáknál kicsit eltér.

F-szintézis lépései: iniciáció: start kodon megtalálása; leolvasási keret rögzítése; az első aminosav (met) pozícionálása; iniciációs faktorok! Elongáció: a riboszóma kitüntetett helyei: P: peptidil-tRNS kötőhely(iniciáció, peptidlánc átadása); A:amino-acil tRNS kötőhely (dekódol hely) itt köt a következő töltött tRNS; E: exit site, üres tRNS kilépése. Termináció: STOP-kodonok: speciális release faktorok(RF) ide kötnek.

A magban kódolt fehérjék szintézise a cutoplazmában ill. az ER-mal asszociáltan történik.

Fehérje transzport: mitokondriális mátrixba; kloroplaszt lumenbe

Fehérje módosítások: diszulfid hidak: oxidáló környezet: ER; glikolizálás: ER és Golgi; lipidhorgonyok; prosztetikus csoportok

Lebontás: ubikvitin:E1 ub. Aktiváló enzim; E2 ub konjugáló enzim; E3 ub ligáló enzim

Fehérjék féléletideje az N-terminális aminosav természetétől függ: erősen stabilizáló-több mint 20 óra;erősen destabilizáló 2-30 min; kémiai módosítás után destabilizálz: 3-30 min

Proteázok: specifitás nagyon eltérő; karboxiláz-peptidáz, szerin-proteázok(kimotripszin, tripszin,elasztáz); szubsztilizinek; zimogén

8. N- és S- asszimiláció

Ásványi anyagok asszimilációja: nitrátànitritàammóniumàglutamin =12 ATP/ 1 N;

Légköri N àammónium àglutamin =16ATP/1N; szulfátàszulfidàcisztein=14ATP/1S

Nitrogén-fehérjék; koenzimek; fémproteinek; nukleinsavak

N szerepe: sejt fehérjéinek nélkülözhetetlen része, szerep: bizonyos koenzimek felépítésében, nukleinsavakban rejlő információk továbbadásában. Növekedésben lévő szervezeteknél a N igény nagy. Hiányában a növények fejlődésükben visszamaradnak. Növényekben a N újrahasznosítódik, így öreg leveleken jelenik meg elsőként-sárgulás. Ezt követi az antocián felhalmozódás, a klorofill tartalom csökkenése, valamint a kloroplasztiszok struktúrája károsodik. Fiatal levelek mérete kisebbé válik, oldalhajtások száma kevesebb lesz. A magok tápanyagának csökkenése az életképesség csökkenéséhez vezet. Citokinin szint emelkedés következménye a sejt plazmagyarapodása, növekedése, öregedésük késleltetése. Túladagolás következménye a vegetatív szervek túlzott növekedése→önárnyékolás→szilárdító szövetek meggyengülése. Késői érés, betegségekkel szembeni fogékonyság növekedése. Forrás: A levegő N-jét szabadon élő szimbiotikus mikroorganizmusok képesek megkötni. Egyes növények sugárgombákkal élnek együtt. Gyökér rizoszférájában is szabadon élhetnek mikróbák. A pillangós virágúak a Rhizobium fajokkal élnek együtt, az együttélés fajspecifikus. A szója gyökerén gümőket alakítanak ki. Rhizobium-gazda kapcsolat kölcsönös parazitizmus. Önmagában egyik partner sem képes a légköri N2 megkötésére. Növények gyökere és a szimbionták között létrejövő szoros morfológiai és élettani kapcsolat, melyben a talajból való anyagfelvétel, ill. a szimbionta felek közötti egy-vagy kétirányú tápanyagtranszport is kimutatható. A fixált Nmennyiségét befolyásoló tényezők: talaj N-tartalma, hüvelyest fertőző Rhizobium-vonal típus, a hüvelyes növekedési kapacitása, a vegetációs periódus hossza.  A N megkötése a baktérium DNS-ben kódolt nitrogenáz enzimhez köthető. Az együttélés során a növényben oxigéntől elzárt bakteroid tartalmú vezikulák alakulnak ki.

S szerepe: nélkülözhetetlen tápelem. Aminosavak építőeleme, lipidek alkotórésze, aktivál bizonyos fehérjebontó enzimeket, része a koenzim-A-nak. A biotin (H-vitamin), ami növekedésszabályozó hatású, szintén tartalmaz S-t. Az anyagkörforgalmában központi szerepe van. Különböző oxidációs állapotban, számos vegyület komponenseként vándorol. A talajban a S szervetlen és szerves formában egyaránt megtalálható. A talajok S-tartalmának jelentős része szervesen kötött formában található. Az oxidációra képes autotróf mikroorganizmusok közül a talajokban legnagyobb jelentőséggel a Thiobacillus génusz tagjai bírnak. S hiány:leginkább igényes növényeknél, kereszteseknél. Fehérje-anyagcsere károsodik. Csökken a fehérje- és a klorofilltartalom→tápanyag és N-felvétel is. Ellenállóképesség gyengül, megnő a gombás fertőzések száma, aszálykárra utaló tünetek megjelenése. Hajtásszám és a kalászonkénti szemek szám is csökken. A S-hiányos búza lisztjéből készített tészta nyújthatósága csökken.

9. A másodlagos anyagcsere és szerepe a növények életében

Másodlagos acs. termékek: olyan növényi szerves vegyületek, melyek

-nem vesznek részt közvetlenül a táplálkozási, alap anyagcsere és növekedési folyamatokban

-nem minden növényben vesznek részt csak meghatározott taxonómiai csoportokban

-a növény és környezete közötti ökológiai kölcsönhatást szabályozzák

csoportosítás a vegyületek kémiai jellege szerint: terpenoidok, fenolos vegyületek, alkaloidok

-kémiai ökológia:

virágok, termések színe; herbivóták, patogének elleni védelem; szimbiontákkal való kcsh. ; allelopátia

1.Terpének

-Alapvető szerkezeti elem: 5 C atomos izoprén egységek (monoterpén: 10 C-atom, diterpén: 20 C-atom)

-valójában izopentenil- difoszfát (IPP) metilelitriol- foszfátból (MEP) szintetizálódik

funkciói:

- illatanyagok: esszenciális olajok àmenta, citrom, zsálya, bazsalikom / elriasztja a rovarokat, vonzza a rovarevő, parazitáló rovarokat

- kardenolidok: cukorral konjugált

-szaponinok

-inszakticid

2. Fenolos vegyületek

-Fenilalaninból

-Fenilpropanoidok: benzolgyűrű+ 3 C atomos oldallánc

funciói:

- egyszerű fenolos vegyületek:

stressz v. fertőzés hatására 100x-ra nőnek

allelopátia

-lignin: sejtfal, védelem

-flavonoidok:

àantocianinok (virágszín)

à flavononok és flavonolok: UV védelem, nektárjelző

àizoflavonok: antimikrobiális hatás

-tanninok

3. Alkaloidok

- N tartalmú, bázisos, heterociklusos vegyületek

- Nagyon sokféle

- Gerincesekre óriási hatás

-Ált. aminosavakból szintetizálódnak

- Nem mindig a növény szintetizálja őket à léteznek alkaloidokat szintetizáló szimbionta gombák is

Toxikus hatások

- háziállatok pusztulása

- morfin, kodein, kokain, nikotin, koffein

10. Vízgazdálkodás

11. Anyagtranszport

3éves fraxinus szárkeresztemtszete: másodlagos háncs; vaszkuláris kambium;másodlagos farész; bélszövet

Malpighi kísérlete:Az eltávolított háncs fölött a tápanyagok összegyűlnek.

Háncs (rostacső) finomszerkezete: élő sejtek, nem lignifikált sejtfal, folyamatos plazmamembrán, elveszett/módosult sejtalkotók, P-fehérje, minden rostacsőelem kísérősejthez kapcsolódik; kísérősejtek összes sejtalkotója megvan

Kísérősejtek fajtái: közönséges; transzfer; közvetítő;

Szerepük: rostacsőelemek ellátása tápanyaggal, fehérjékkel, energiával(ATP)

P-fehérje: csak zárvatermőkben; több féle formában(cöves, globuláris, kristályos); kísérősejtek termelik;szerep: károsodott elemek lezárása.

Faelem:víz és ionszállítás;fő mozgató a párologtatás;1irányú: gyökértől levél felé

Háncselem: ion és tápanyagszállítás;forrástól felhasználóig;mozgató az ozmotikusan léterhozott nyomáskülönbség

Tápanyagelosztás szabályai: közeli felhasználó felé:felső exportáló levélből-növekvő hajtás, fiatal levél; alsó exportáló levélből-gyökár felé;középső exportáló levélből -felfelé és lefelé is

Fontos felhasználó felé: vegetatív fázisban-gyökér hajtás csúcs;virágzáskor, virág, termés kap elsőbbséget. Edénnyalábbal kapcsolt felhasználó felé

A tápanyagszállítás iránya a roncsolás helyénél megváltozhat(xilém megy tovább?).

Felhasználók között vetélkedés folyik a tápanyagért. Felhasználók erőssége( felh.mérete x felhasználási aktivitás)=képesek e a fotoasszimilát maga felé fordítására. Függ: forrásszervtől való távolságtól, vaszkuáris kapcsolattól a a forrásszervvel, szerv fejlettségétől és élettani állapotától.

Fanedv összetétele:enyhén savas (pH 5-6,5); szervetlensók (0,2-4gr/l); cukor nincs;nitrogén kevés; teljes oldott anyag híg (0,01-0,1 M)

Háncsnedv: enyhén lúgos (pH 7,3-8);szervetlen sók 1-5gr/l; cukor sok 100-300gr/l;nitrogén sok(feférjék, enzimek+hormonok, vitaminok, kofaktorok); teljes oldott a.: tömény (0,25-1,2M)

A háncsban nem redukáló cukrok találhatók: mannitol (egy cukoralkohol); di- és oligoszacharidok pl raffinóz szerű oligoszacharidok (RSO)

A szállított cukrok típusa fajra jellemző pl.: cucurbita pepo RSO; vitis vinifera/solanum utboerusum/pisum sativum szacharóz;

Tápanyagok útja a háncselemig: 1. mezofill sejtekben transzportálható cukrok készítése 2.mezofill sejttől rostacsőelemig szállítás 3.tápanyagfelvétel a rostacsőelembe

Tápanyagfelvétel a rostacsőbe: aktívtranszport ozmotikus potenciál ellenében; apoplasztikus mód: nnyalábhüvelysejtàközönséges kísérősejtàrostacsőelem; symplasztikus módànyalábhüvely sejtàközvetítő kísérősejtàrostacsőelemek

Apoplastikus: protongrádiensn és szacharóz/proton kotranszporter szerepe

Symplaztikus: polimer csapda modell: szállítónyalábban- fruktóz+glükóz=szacharóz; plazmodezmákon keresztül a közvetítő sejtbe jut, itt galaktóz+szacharóz=raffinóz; így jut a 3 pötty egyesülve a rostacsőelembe.

Szállítás a háncsban: "nyomás-áramlás" modell: forrásszervnél aktív cukorfelvétel; ozmotikus potenciál csökken; nyomáspotenciál nő; tömegáramlás a rostacsőben; felhasználó szervnél aktív cukerleadás.

A háncsból a tápanyag symplasztikus v apoplasztikus módon juthat ki. Aktív transzportàapoplasztikus lépés energiaigényes.

A felhaszháló szervbe érkező szacharózt hasítóenzimek metabolizálják:sejtfal invertáz(bejut a sejtfalon keresztül);szacharóz felvétel a sejtbe(itt egy részéből glükóz és fruktóz lesz);citoplazmás invertáz; szacharózfelvétel a vakuolumba(itt megint lesz glükóz és fruktóz); vakuoláris invertáz (itt a maradék is át alakul glükózzá és fruktózzá)

Tápanyagszállítás szabályozása: hidraulikus szabályozás (turgornyomás); hormonok; cukrok és anyagcseretermékeik, mint jelmolekulák.

12. Ásványi táplálkozás és hiánybetegségek

16 kémiai elemet tekinthetünk esszenciálisnak. Jellemzői: hiánya esetén a növény hiánytüneteket mutat és nem képes életciklusát befejezni, funkciója nem helyettesíthető más elemekkel, közvetlenül részt vesz az anyagcserében. Többféleképpen csoportosíthatjuk őket. Pl: organogén elemek: a növény a levegőből és a vízből veszi fel, ásványi elemekhez a talajból jut. Némelyikből számttevően nagyon mennyiségre van szükség= makroelemek, többi a mikroelem. Organogén elemek: C, H, O. Ásványi elemek: makroelemek: N, P, S, K, Ca, Mg, mikroelemek: B, Zn, Mo, Cu, Mn, Fe, Cl. Tápanyagok felvehetősége alapján különböző formákban fordulnak elő: - növény számára közvetlenül nem felvehető formában, - növény számára közvetve felvehető formában, a talajkolloidok felületéhez kötve, védve a kimosódástól, - növény számára könnyen felvehető formában, szabad ionként a talajoldatban, a kimosódás veszélyének kitéve. Foszfor (P): a növények számára savas körülmények között H2PO4‾ , lúgos körülmények között H2PO4 2‾   formában a felvehető. A P mindkét irányban könnyen szállítódik a övényben, szerves molekulák formájában. Szárazság esetén felvehetősége csökken. Tápanyag utánpótlásakor a P-t mélyen be kell dolgozni a talajba. Folyamatok, amikben részt vesz: - nagyenergiájú foszfátokban energiaátvivő, - foszfolipidek: membránok alapvető komponense, -sejtnedv kémhatásának szabályozásában, mint foszfátpuffer, -nukleinsavak szerkezeti eleme, -magokban fitátként raktározódik. Hiánytünet: - virágképzés és érés időpontjának eltolódása, - az ágak csúcsán visszamaradó csomók, a rügyek hiányos képződése, - levélnyelek merevek, rövidebbek és törékenyek, -levél főere piros, a levéllemez bronzos színű, - a lombhullás és elszíneződés korábban kezdődik, - hajtások vékonyabbak maradnak, - kevesebb kalász képződik a gabonaféléken.

Kálium (K): a talajok felvehető K-tartalma mállás ill. ionkicserélődés következtében keletkezik. Mélyen be kell forgatni. A K a N után a legnagyobb mennyiségben szükséges ásványi elem. A növények optimális K-koncentrációja 2-5% a szárazanyagra vonatkoztatva. Vakuólumban lecserélhető más ionokkal, pl: Na+, Mg 2+, Ca2+, citoplazmában és kloroplasztiszban azonban funkcionálisan nem helyettesíthető. Szerep: - K+ ion a citoplazma, vakuólumok fő kationja,- fehérjék hidratációját optimalizálja, -sejtnövekedést, ozmoregulációt szabályozza, - szükséges enzimek konformációváltozásához, - szénhidrát-anyagcserét befolyásolja, -vízháztartást befolyásolja (sztómamozgás), -nasztiásmozgások. Hiánytünetei: levél lankad, csúcsa, széle sárgul, majd barnul, végül leszárad, lemez fonáka felé hajlik, -terméshozam csökken, - fogékonyság betegségekre, fagyra, - gyümölcs szénhidráttartalma alacsony, - gyümölcs gyengén színeződik.

Kalcium (Ca): A talajban lévő CO2 hatására Ca-bikarbonát keletkezik, ami mobilis, könnyen kilúgzik a talajból, így az élénk talajéletű trópusi talajoknál gyakran lép fel Ca-hiány. A vakuólumokban sokszor oxaláthoz kötötten fordul elő, a citoplazmában viszont nagyon alacsony a Ca-koncentráció. A Ca2+ ionok a xilémben könnyen szállítódnak a hajtáscsúcs felé, de nem mozognak a floémben. Ezért az idő levelekből a szárba vagy a fiatal osztódó részekbe nem jut el a Ca, nem reutilizálódik. Hatásai: - sejtmegnyúlás, - merisztémaszövetek sejtjeinek hosszanti növekedése és sejtosztódás serkentése, - szekréciós folyamatok (kallóz, gyökérsüveg), - pollentömlő növekedése, -szerep a sejtfal középlemezének és membránok felépítésében, -befolyásolja a membránok permeabilitását, - ozmoregulációban szerep. Hiánytünet: - merisztéma szövetek nem növekednek, gyökérszőrök nem fejlődnek, - hajtások csúcsán a levelek deformáltak, kanalasodnak, megsárgulnak, - almában barna foltok (stippek) keletkeznek, - paradicsom termésén fekete foltok fellépése.

Magnézium (Mg): A talajban szilikátok alkotórészeként, agyagos részeken található, az agyagásványok felületén valamivel erősebben kötődik, mint a Ca. Könnyen kimosódik a talajból. A növények Mg2+ formában veszik fel. Alacsony pH, más kationok csökkentik a felvétel hatékonyságát. Szerep: - klorofill molekula alkotója, - kloroplasztiszok sztómájában, citoplazmában viszonylag magas pH fenntartása, - foszforilálási folyamatokban összeköttetést létesít a szubsztátum, ill. a foszfátok és az enzim között, - számos enzimes folyamatot aktivál, -aktiválja a fehérje szintézis enzimeit. Hiánytünet: -idősebb leveleken e levélerek között világoszöld, sárgás foltok keletkeznek, de a levélerek zöldek maradnak, - gabonaféléknél a levélalap felől sötétzöld foltok jelennek meg, -szénhidrátok felhalmozódása a levelekben.

Vas (Fe): a talajok vastartalma általában magas, de oldható formában csak kevés Fe található. Alacsony pH kedvez a vas oldódásának, magas pH felé haladva kicsapódik. Funkciói: - klorofillszintézis fontos része, - alkotója a ferredoxinnak, - a légzési láncban a citokrómok nélkülözhetetlen része, - peroxidáz és kataláz is vastartalmú enzimek. Hiánytünetei: mészklorózis: főként mészben gazdag talajokon halványsárga levelek, - almánál a levelek a hajtáscsúcson sárgászöldek, - cseresznyénél a levelek világossárgák, de a legfinomabb erek zöldek maradnak,- oldalgyökerek rövidek, végük bunkószerűen megvastagodik az intenzív protonleadás miatt, -pótlása szerves sókkal, komplexképző anyagokkal lehetséges.

Bór (B): felvehetősége a pH emelkedésével csökken, meszezés hatására bórhiány léphet fel. A kétszikű növények B-igénye általában nagyobb. Hatásai: szerep: cukortranszportban, szénhidrát-anyagcserében, sejtfalszintézisben, lignifikációban, K+ felvételét serkenti, membránok stabilizációja. Hiánytünet: -szártenyészőkú elhal, - internódiumok megrövidülnek, almában húsparásodás lép fel, kajszinál húsbarnulás, levélkárosodás.

Mangán (Mn): alacsony pH-n jól oldódik, lúgos közegben csapadékot képez. A Mg2+ gátolja a felvételt. Szerep: -enzimalkotó, -vízbontó enzimkomplex része. Hiánytünet:-csökken a növények száraztömege, -oldható N és szénhidrátok mennyisége nő, -levelek hajtásokon alulról felfele elszáradnak, - Mg hiányos növények sejtjei kicsik.

Szilícium (Si): oldhatósága savanyú talajokban nagyobb. Szerep: szerkezeti szilárdítsban, sejtfalba épül.

Kobalt (Co): más nehézfémek felvételét korlátozhatják. Hüvelyesek gyökerén lő szimbionták igénylik.

Szelén (Se): S-tartalmú aminosavakban helyettesítheti a S-t. Kis koncentrációban a keresztesvirágúakra kedvezően hathat.

Cink (Zn): oldhatóságát agyagtartalom, szervesanyag-készlet és a P-tartalom is befolyásolhatja. Funkció: - számos enzim alkotórésze, - enzimek aktivátora. Hiánytünet: szőlőn levelek kicsik, törpeszártagúság, vékony hajtások, kicsi bogyók, - gyümölcsfákon rügyfakadást akadályozza.

Molibdén: oldhatósága lúgos talajokban a nagyobb. Megszűntethető talaj meszezésével. Szerep: különböző enzimek fémkomponense, - N-megkötő baktériumok sok molibdént igényelnek. Hiánytünet: - alsóbb leveleken nekrotikus foltok, - levélnyelek meghosszabbodnak, levéllemez elkeskenyedik, ostornyélszerű lesz.

Réz (Cu): talajban alacsony koncentrációban van jelen, pH emelkedésével felvehetősége csökken. Cinkkel közösen gátolják egymás felvételét. Funkció: - lignin-bioszintézis enzimek komponense, - légzési enzimek komponense, - elektrontranszportlánc része. Hiánytünetei: - csökkent szénhidráttartalom, -gátolt pollenképződés és fertilizáció, -gyümölcsfák csúcsszáradása,- fiatal magoncok levelei elhalnak.

Nikkel (Ni): hiányában a növekedés gátlódik.

Nátrium (Na): Nártofil növények: Na-t igénylik, pl. répa és a Na-t a hajtásba transzportálják, míg a nátrofób növények a Na-t kevésbé tolerálják, pl. kukorica és a Na-t a gyökérben raktározzák el. A C4 növényekben a hatékony CO2-fixáció csak normális Na ellátás mellett működik.

13. Növényi hormonok

Szerep: élettani folyamatok irányítása, környezeti hatásokra válasz, egyedfejlődési programok

Jellemzők: fő feladat:információszállítás, növényben készül, más sejtekben hat, mint ahol készül, mikromol konc.-ban hatás, specifikus és lényeges hatás a növényen, receptor érzékeli, egyszerű szerves vegyületek, komplex hatásúak, gyakran kölcsönhatnak egymással, konjugált formában is jelen vannak.

Növ.-i hormonok hatását befolyásolja: keletkezés és lebomlás aránya, ideiglenes inaktiváció (pl. konjugáció), transzport, kompartmentek közötti megoszlás

Egyéb növekedést szabályozó vegyületek: polyamidok, jázminsav, brasszinoszteroidok, systemin.

Auxin: bioszintézis: fiatal növ.: triptofánból; idősebb növ.:triptofánt elkerülve. A legtöbb hajtáscsúcsban, fiatal levélben, termésben, magban termelődik.

Hatások: sejtmegnyúlás, sejtosztódás(évgyűrűk), vaszkuláris differenciálódás, gyökérképzés, foto- és gravitropizmus, apikális dominancia(krizantém a hajtás csúcsait többször levágva jobban nő), levél+termés szeneszcencia gátlása, levél+terméshullás szabályozása, termésfejlődés szabályozása(pl eper), virág+levélképzés serkentése

Gravitropizmus, fototropizmus(szabad auxinkoncentráció az árnyékos oldalon gyorsabban nő, mint a megvilágított oldalon

Gyakorlati hasznosítás: gyökereztetés, virágzás indukálása (ananász), partenokarpia(paradicsom, uborka, padlizsán), gyümölcshullás elkerülése ill. ritkítás, hebricidként.

Gibberellinek

Hatás: szármegnyúlás, rozettás növényeknél virágzás, magnyugalom megtörése, csírázásnál táőanyagmobilizáció, pollencső növekedés, egyes virágok nemének meghatározása, termés méret-fejlődés, szeneszcencia késleltetése

Alkalmazás:nyugvó magvak csíráztatása(malátázás), szőlőszemméret növelése, szeneszcencia késleltetése(citrusfélék), cukornád cukorltartalom növelése, virágok+gabonafélék hossznövekedésének gátlása, egyes gyümölcsök méretnövelése, adult fázis indukciója, partenokarpia indukció(paradicsom, uborka, őszibarack, narancs, alma.)

Cytokininek

Szerkezet: terpenoid típusú váz, több, m 200 féle természetes és mesterséges származék.

Bioszintézis(mevalonát úton): gyökércsúcsi merisztémákban, fiatal levélben, csúcsmerisztémákban, fejlődő termésben, magban.

Transzport: gyökérből a vízzel és az ásványi sókkal együtt a xilémben, szállítás zeatin-ribozid formában. (hajtásba, levélbe érve szabályozott módon gyors hidrolízissel alakul át aktív szabad formába)

Hatások: sejtosztódás serkentése, morfogenezis szövetkultúrában, oldalrühyek serkentése, etioplasztból klroplaszt képződés, szeneszcencia gátlása, levelek-sziklevelek növekedése.

Ciytokinin túltermeléssel a növ öregedése gátolható, lebontásával a növ növekedése gátolható.

Gyakorlati hasznosítás: oldalhajtások serkentése orchideáknál; saláta frissentartása; termésméret növelése(gibberellinekkel)

Etilén

Sok etilén termelődik: öregedő szövetekben;érő gyümölcsben; stresszhatásra

Hatásai: tripla válasz; sejtmegnyúlás gátlása; gyümölcsérés serkentése; levél, gyümölcs és virág elrúgás

Az etilénválaszt leállító domináns transzgén (ETR1) a termés és a virág érését/szeneszcenciáját késlelteti

Gyakorlati alkalmazások: gyümölcsérés szabályozása; termésritkítás; ananászfélék virágzás indulciókja; uborkafélék nőivarú virágindukció

Abszcizinsav

Szerep: magnyugalom fenntartása; stresszválaszok közvetítése(szárazság, só, hideg, stb.) àgyors pl. gázcserenyílások zárása àlassú pl ozmoprotektánsok termelése; gyökérnövekedés, fejlődés;megnyúlás, hajtásnövekedés gátlása,növekedése hormonok ellen hat;szeneszcencia, elrúgás;egyes gyümölcsök érésében szerep

ABA hatására zajló sztómazárás mechanizmusa: ABAàinozitol-3P ciklus nukleotidok Ca2+àH+ kipumpálás leáll, K+ és anion beáramlás megáll, visszafordulà K+, Cl-, malát- kijutnak, sztómazárás

Egyéb növényi hormonok: brasszinolidok, jázminsav (Zsírsavakból származtatható másodlagos metabolit)

14. Növekedés és fejlődés

15. A hőmérséklet fiziológiai hatásai

Befolyásolja: kémiai reakciók sebességét, membránfluiditást, fehérje szerkezetét, vízháztartást, cirkadián ritmust, fejlődési folyamatokat.

Magasabb rendű növ növekedési tartománya:0-45°C; hőm optimum származási helytől függ.

Pszichrofil(0-20); mezofil(10-30); termofil(30-65). Komplex hatás: nappali/éjszakai; talaj/levegő; hatás kül növ részekre; más környezeti tényezőkkel kölcsönhatás.

Hatása a fejlődésre: Virágzás indukciója, nyugalmi állapot megszűnése, megnyúlásos növekedés.

Vernalizáció: FLC mRNS csökk, a virágzást indukáló gének felszabadulnak a gátlás alól.

Rügynyufalom, magnyugalom, csírázás: fény,hőm, tárolási idő; sztratifikáció(rétegszerű lerakódás) bioaktív GA nő, GA érzékenység nő (ABA?); váltakozó hőm, alacsony hőm, magas hőm.

Megnyulásos növ.: auxin kulcsszerep (GA, brasszinoszteroidok); diurnális hőm hatások (napi); DIF=nappali és éjszaki hőmérséklet különbsége és az internódium hosszúsága közötti különbség.

Változó hőm: termoperiodicitás; termonasztia (pl krókusz és tulipán virágjának a hőmérséklet emelkedés hatására történő kinyílása).

Hideghatás és hidegérzékenység: a.cs. lelassul;membránok viszkozitása csökken; fehérje konformáció megváltozik; tápa.-gok hozzáférhetősége csökken.

Hidegstressz=hirtelen hőm-csökkenés

Alkalmazkodási stratégiák: fotoszintézis csökken, szövetek víztartalma csökken, kompatibilis oldott anyagok felhalmozódása, sejtfal módosítások, membránok zsírsav összetételének változása (telített zsírsav aránya nő, foszfolipidek), lipid/fehárje arány a membránban megváltozik, ABA átmentei növekedése, COld-Related-proteinek szintézise.

Fagytűrés fagyérzékenység: jégkristályokàintracellulárisok, xylém; vízegyensúly megváltozása(protoplasztból folyékony víz kilépése=dehidratáció;plazmamembrán irreverzibiles működésképtelen lesz); fagyasztva tárolás.

Alk. Stratégiák:szövetben történő jégképződés -41°C-ig megakadályozható; extracelluláris jégképződés(=kisfokú fagyás) tolerálása (vitrifikáció; fagyásgátló fehérjék)

Fagytűrés indukálásához több napos hidegkezelés szükségesàúj fehérjéknek kell képződnük;az általuk szintetizált a.cs.-termékeknek fell kell halmozódnia. Felmelegedés után gyorsan elveszti a fagytűrőképességét.

Fás szárú növ. Nagyon alacsony hőm-en is kibírják: genetikai háttér+akklimatizáció; adaptáció: 1.rövid nap+fagypont feletti hideg (ABA,növekedés leáll, vízelvonás a xylémből) 2.tényleges fagyás (-50)- (-100)

Mély supercooling -41°C-ig(spontán jégképződés) sok rügy így éli túl a telet(egyes növ -196)

Hőstressz-hősokk: aktívan növő szövetek ált max 45°C-ot bírnak ki. C3,C4-es növàhűtés transpirációval. Magas hőm-nél előszőr a fotoszintézis gátlók; hőm-i kompenzációs pont.

16. A növényi fotoreceptorok és a fény fiziológiai hatásai

Fény jelentősége:

A földi élet számára a meleget, az energiát és a táplálékot az a fényáramlat biztosítja, amely a napsugárzásból származik. A napsugár mindig az atmoszférán át halad , és közben lényeges változáson megy keresztül. Az atmoszférán csak meghatározott hullámhosszúságú fény tud átjutni, amit látható fénynek nevezzük.

A fény fotoszintézisben betöltött szerepén kívül a fényaktiváló hatással van bizonyos enzimekre, továbbá a fény által kiváltott fototropizmus az auxin jelenlétének alapvető bizonyítéka.

A fény morfogenetikai hatását akkor tapasztaljuk, ha a növény fény hiányában fejlődik. Pl: etiolált burgonya rügyeiből erősen megnyúlt, sárgásfehér, törékeny, rendszertelenül csavarodó hajtások fejlődnek.

Az etiolált hajtásokban nagyobb az auxinkoncentráció, hiszen az árnyékos hajtásfél mindig erőteljesebben nyúlik meg, a hajtás a fény felé görbül (pozitív fototropizmus)

Fényhatások:

A leghatásosabb hullámszakasz az, amely a fotoszintézisben kerül felhasználásra, vagy a fény szabályozta biológiai rendszerekben pl. tropizmusokban, fotoperiódizmusban, mag csírázásában és a pigment képződésben jelentősek.

A relatíve leghatásosabb spektrumszakasz a 660 nm - nél és 440 nm- nél van. A tropizmusokban viszont a kék fénysugarak a leghatásosabbak.

A növényekben megfigyelhető hatásspektrumok típusai:

1., mind a vörös mind a kék fényben van maximum (fotoszintézis, bizonyos tropizmusok)

2., a vörösben van a maximum (klorofillképződés, fotoperiodizmus, csíranövények morfogenetikus válasza és a nugalom)

3., kék szakaszban van maximum (fototropizmus, auxinlebontás, polarizációs válaszok)

fényhatás a növekedés sebességére és mértékére:

A nappali fény nagyon sok faj szárának megnyúlását gátolja, de olyan megfigyelések is vannak, hogy a fény stimuláló hatású a szár növekedésére

A fény sok szövet növekedését gyorsítja, de a végső állapot tekintetében gátlásról beszélünk.

A szövettenyészetek fényben jobban fejlődnek, mint sötétben, de ha a fény intenzitása magas, a végső nagyság csökken. Ez a megállapítás általában érvényes a szárak és levelek esetében is.

A fény növekedésgátló hatása annál erősebb, minél nagyobb intenzitású. A fénynek a növekedésgátló hatása annyira jelentős, hogy határozott napi periodicitást mutat, vagyis éjjel a növény mindig gyorsabban növekszik, mint nappal, annak ellenére, hogy éjjel a hőmérséklet alacsonyabb. A fény növekedésgátló hatása gibberellin adagolással megszüntethető.

A fény hatása a növekedés irányára:

A hengeres növényi szervek a fény erősségétől függően a fény irányába vagy azzal ellentétes irányba nőnek.

Fototropizmus: olyan görbülés, amely a megvilágított szerv két oldalának egyenlőtlen növekedésén alapul.

Jelentősége: A hajtások és más levegőbe emelkedő növényi szervek pozitív fototropikusak, a megvilágítás irányába hajlanak. A gyökerek és más földalatti szervek negatív fototropikusak, a fénytől elhajlanak. A fényinger iránt a csúcs a legérzékenyebb, ha a csúcsot lemetszik a fototropikus érzékenység hirtelen lecsökken.

Fotoreceptorok: - fitokrómok ( vörös fény) - kromofórja: fitokromobilin (PHYA I. típusú; PHYB, PHYC, PHYD, PHYE II típusú)

- kriptokrómok: (kék fény) - kromofórja: flavin és pterin

A fitokróm vízben oldódó összetett fehérje (kékeszöld pigment). A kromofórcsoport a fehérjéhez észterkötéssel kapcsolódik. A növényi szövetekben 2 formája van: a fotomorfózisokban inaktív forma abszorpciós maximuma 660 nm, ezért P₆₆₀- nak, az aktív forma maximuma 730 nm-en, ezért P₇₃₀- nak nevezzük. A két forma reverzibilis átalakulásra képes vörös, illetve sötétvörös megvilágításban.

Fototropikus aktivitása csak a kék sugaraknak van, a vörösnek, sárgának, zöldnek nincs.

A növényekben sokkal kisebb mennyiségben fordul elő, mint a klorofill. A fitokróm legnagyobb mennyiségben a merisztematikus szövetekben található, megoszlása az auxinéhoz hasonló, és a vörös fény iránti érzékenységgel arányos.

A fitokróm által közvetített fényreakciók típusai:

1., fotoperiodikus fotomorfogenetikai reakciók

2., nem fotoperiodikus fotomorfózisok

3., morfológiai változással nem járó fényreakciók

hatással van:

- biológiai óra beállítása

- korai fejlődés során a csírázás indukálása ; a csíranövény fejlődése: skoto- ill. fotomorfogenezis

- a felnőtt növényeknél az árnyék elkerülése és a szomszéd növény érzékelése; a virágzás indukálása : fotoperiodizmus

reakcióidő alapján:

- rövid reakcióidejű, néhány perces megvilágítást igénylő reakciók (pl. gyors biokémiai reakciók, membránok permeabilitásának megváltozása)

- a megvilágítás után hoszabb időt igénylő fotomorfózisok (pl. virágindukció)

niktinasztia: levelek alvó mozgása

A hüvelyes növényeknél gyakori. E növények helyzete a napszak szerint változik: nappal a fénysugarakra kb. merőlegesen helyezkedik el, éjjel az egész levél a vízszintes alá süllyed, néha összecsukódik.

Ez a turgorváltozások következménye a levélalapban. A levelek napszakos helyzetváltoztató mozgása a fitokróm szabályozása alatt áll. A fitokróm szabályozza az antocianidin - szintézis enzimeknek keletkezését.

Virágképződés: a szükséges fényszakasz vagy sötétszakasz napi hossza, vagyis időtartama szerint:

a., rövidnappalos

b., hosszúnappalos

c., nappalközömbös növényeket különböztetünk meg.

Kék fény receptorok: CRY1 és CRY2 fotoliázhoz hasonló fehérjék, flavin és pterin kromofórokkal; NPH1 = fototropin

Szerpeük van:

+ és - fototropizmus, aszimmetrikus növekedés és elhajlás

gátolja a szár megnyúlását

szabályozza a génexpressziót

stimulálja a sztómák nyitódását

A sztómák fényre adott válaszában 2 fotoreceptor vesz részt: fotoszintézis (DCMU) és kriptokróm; az ionfelvétel és az oldott szerves molekulák jelenléte miatt a zárósejtek turgora megnő; sztómanyitódás.

Cirkadián ciklus:

Biológiai óra, endogén ritmus. Periodikus ismétléssel működik, és együtt hatva a környezettel - főleg a fénnyel - képes arra, hogy biokámiai reakcióit szabályozza. Az endogén ritmus megváltoztatja a biokémiai reakciósornak a fénnyel szembeni érzékenységét. Az időmérés a napi periodikus ingadozások különböző fényérzékeny fázisaival jellemezhető. Közel 24 óra a periódusa. A többsejtű növényekben több biológiai óra is működik, sokszor egymástól függetlenül pl.: némely növények levelei egyidejűleg egymástól függetlenül mozoghatnak. A biológiai óra jelen van minden sejtben. Lehetővé teszi, hogy a növény az életmódját, aktivitását illetve inaktivitását a külvilág periodikus tényezőihez - pl.: nappal és éjjel váltakozásához - alkalmazza.

18. A virágzás indukciója és fiziológiája

=hajtás csúcsmerisztáma funkciójának megváltozása

Virágfejlődést szabályozó gének 3 típusa: merisztéma identitás gének; virágszerv-identitás gének; kataszter-gének. Ezeknek a kifejeződését beldő és külső környezeti faktorok komplex módon szabályozzák->cél: a virágzás megfelelő időben, az ivaros szaporodásnak optimális körülményeket biztosító évszakban történjen.

A hajtás csúcsmerisztéma fejlődési fázisai: juvenilis fázis-> adult vegetációs fázis-> adult reproduktív fázis

Virágzást szabályozó folyamatok: FRI (frigida, serkenti az FLC expressziót), FLC(flowering locus C, MADS-boksz transzkripciós faktor) fotoperiodikus út (constans),autonóm út,vernalizáció,gibberellinà virágzási út indikátorokàvirágmerisztéma identitás gének

CO (constans) jell: mRNS-szint cirkadián ritmus szerint oszcillál; a fehérje fényen stabilizálódik; valszeg transzkripciós faktor (cink-ujj, magi lokalizáció); levelek és a szár szállító szövetében expresszálódik(=megnyilvánul?) (floém); indukálja a Flowering Locus T (FT) expresszióját

A virágzási inger átvihető egyik egyedről  a másikra.

A florigén elmélet: Mikhail Chajlakhjan kb 70 éve javasolta h létezik egy virágzást indukáló hormon a FLORIGÉN; a levélben képződik, szállítható, áthalad az oltási helyen, más fajban is képes hatni; a virágzás indukcióját a hajtás csúcsmerisztémában fejti ki.

FLOWERING LOCUS T a ma legvalószínűbb "florigén": érett levelek floémjában expresszálódik; mRNS/és vagy fehérje formájában szállítódik; a hajtás csúcsmerisztémában fejti ki hatását; akár fajok között is működik; átszállítódik az oltási helyen

Termőrügyek kialakulását befolyásoló tényezők: differenciálódás nyár elején; előző évi környezeti tényezők; a fa fiziológiai állapota; a szervek közötti korreláció(=kölcsönösség,kölcsönviszony); hormonok hatásaà GA (pl alma, körte, szőlő) gátolja a virágrügyek differenciációját;àszintetikus növekedésgátlók: serkentik

Ivarjelleget befolyásoló tényezők:àtökfélék: alacsony éjszakai hőm, SD, kék fény, etilén: termős virágok;àkétlaki növ.-ek pl kender: citokinin:termős, GA:porzós;àmagas nedvességtart. A talajban: termős

A virágrészek fejlődése között korrelatív kapcs.

A pollen fiziológiája: magas ozmotikus koncentráció- nedvesség hatása!! Csírázást befolyásolja: B, Ca, a pollen koncentrációja, bibe csírázást serkentő/ gátlóanyagai, hőm: minimum magas!

Megtermékenyülés és élettani önsterilitás(=Az egyazon egyed által termelt hím- és női ivarsejtek egyesülésének vagy az egyesülésből keletkezett embrió fejlődésének gátoltsága, vagyis a növények védekezése az öntermékenyüléssel szemben.):termékenyülési képesség;termő élettartalma genetikailag meghatározott dekörnyezeti befolyás (pl. N-hiány);hatékony megporzás:petesejt élettartalma, pollentömlő növekedési sebessége

Inkompatibilitás: interkompatibilitás, autoinkompatibilitás (=önsterilitás): önmeddő

gametofita sejtek: a növények nemzedékváltakozásában az ivaros nemzedéket képviselő, ivarsejteket képező sejtek.

Sporofita=spóraképző nemzedék

19. Magélettan

20. Termésképződés, gyümölcsérés, tárolás

Termés szerepe: magéréshez mikroklíma biztosítása. Érett mag terjesztésének segítése. Nem az embrió táplálása. Fázisok: 1megtermékenyülés, 2növekedés osztódással, 3 növekedés térfogatnöveléssel, 4 érés. Tápanyag eloszlása: raktározott tápa.: cukrok, keményítők, fruktozámok, fehérjék. Tápanyagellátás: levélfelület, mikroklíma, hajtás erőssége, termés helyzete a hajtáson. Vetélkedés: termés - termés, termés - lomb. Vegetatív f: gyökér levél, virágtartó hajtás. Generatív f: termés, fiatal levél, virág, gyökér.

Giberellinek hatása: sejtmegnyúlás, termésnövekedés serkentése.

Fény: termés súlyárra hat.

Húsos termés érésekor lezajló foly.: magház fala puhul, sejtfal víztartalma nő, íz változik, szineződés, illat és aromaanyagok, fertőzések elleni védelem enyhül, légzés etiléntermelés nőhet.

Érést befolyásoló enzimek: pektin metil észteráz: gyorsít kicsit, expanzinok, pektát liáz, galaktozidáz. ABA (serkenti az érést, nem klimaktérikusnál fontos), GA;

Szénhidrátok: fiatal gyümölcsben keményítő halmozódik fel. ami az érés során hidrolizál. VAGY folyamatos cukorfelvétel, mert nincs raktáron keményítő.

Szerves savak: éréskor nő, öregedéskor csökken. Mert savból cukor képződik, növény lebontja vagy K+ felhalmozódással semleges só lesz.

Íz anyagok: cukor, szerves savak, speciális ízanyagok.

Etilén az érésben: érés elindítása, fenntartása és összehangolása.

Tárolás: kevés O2, etilén és sok CO2

? 6. Sejtlégzés, oxidatív foszforiláció

A sejtek energiahordozó vegyületei energiában szegényebb vegyületekre

bomlanak. A lebontási folyamatok révén a sejtek hozzájutnak a működésükhöz szükséges

energiához. A lebontási folyamatok két fő formája: légzés és erjedés

A légzés aerob lebontási folyamat, amelynek során az élőlények légköri

oxigént vesznek fel és szén-dioxidot adnak le. A szerves anyagok hidrogénjei

(elektronok és protonok) elektron és protonszállítók közvetítésével molekuláris

oxigénre kerülnek és vizet képeznek. A felszabaduló energia beépül az ATP

pirofoszfát kötésébe.

Az erjedés anaerob (oxigént nem igénylő) lebontási folyamat. A légzési

folyamtoknál kevesebb energia szabadul fel, mert a keletkező termékek még

jelentős energiát tartalmaznak.

A légzési lebontás kiindulási anyagai:

szénhidrátok, lipidek, fehérjék

Első szakasz: a makromolekulák építőelemekre bomlanak.

Második szakasz: az építőelemek specifikus oxidációs folyamatok során tovább bontódnak intermedierekké (ált.: acetil-KoA). A biomolekulák hidrogénjei koenzimekre kerülnek (redukált forma), ATP keletkezik.

Harmadik szakasz: az acetil-KoA teljes oxidációja és az ATP szintézis. Az acetil-csoportból 2 molekula CO2 termelődik, a hidrogénjei koenzimekre kerülnek, melyek a terminális oxidáció során a levegő oxigénjével vízzé egyesülnek. A keletkező energia ATPben raktározódik.

ATP

Szubsztrát szintű foszforiláció :közvetlen foszforil-transzfer nagy energiájú foszfát vegyületről ADP-re.

Oxidatív foszforiláció: a lebontás során keletkező energia a protonkoncentráció

különbséget hoz létre a mitokondrium belső membránjának két oldala között, a protongrádiens kiegyenlítése (a protonok visszaáramlása) ATP-szintézishez kapcsolt

NADH, NADH2

A NAD+ (nikotinsavamid-adenindinukleotid) 2 elektront és 1 protont vesz át a szubsztráttól (a szubsztrát másik hidrogénje protonként az oldatba kerül).

A FAD (flavin-adenin-dinukleotid) 2 elektront és 2 protont képes felvenni (két lépésben).

Szénhidrátok lebontása

A glikolízis a sejtek citoplazmájában játszódik le. A citrát ciklus enzimei a mitokondrium mátrixában találhatók. A terminális oxidáció elektrontranszport lánca a mitokondrium belső

membránjában helyezkednek el.

Mitokondrium

A citrát ciklus enzimei a mitokondrium mátrixában találhatók. A terminális oxidáció elektrontranszport lánca a mitokondrium belső membránjában helyezkednek el.