Βασικές αρχές Φυτοτεχνολογίας (Κύριες λειτουργίες και ανάγκες του φυτού)

Παρουσίαση με θέμα: "Βασικές αρχές Φυτοτεχνολογίας (Κύριες λειτουργίες και ανάγκες του φυτού)"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Βασικές αρχές Φυτοτεχνολογίας (Κύριες λειτουργίες και ανάγκες του φυτού)

2 Φυσιολογία Φυτών λειτουργίες Τομέας των βιολογικών επιστημών που μελετά τις λειτουργίες του φυτικού κυττάρου και όλου του φυτού

3 ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ ΤΟΥ ΦΥΤΟΥ l Υδατικές Σχέσεις – Θρέψη l Διαχείριση Ενέργειας Αύξηση - Ανάπτυξη

4 ΕΝΟΤΗΤΑ: Υδατικές Σχέσεις - Θρέψη φυτικό κύτταρο Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτικό κύτταρο φυτό l Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτό (Διαπνοή-Εξάτμιση) l Φυσιολογία Θρέψης φυτών

5 Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτικό κύτταρο Αρχές της κίνησης του νερού l Μεταφορά μέσω μεμβρανών l Ενδοκύτωση και Εξωκύτωση l Μεταφορά μέσω πλασμοδεσμάτων

6 Χαμηλή συγκέντρωση διαλ. Ουσίας Υψηλή συγκέντρωση νερού Υψηλή συγκέντρωση διαλ. Ουσίας Χαμηλή συγκέντρωση νερού Εξίσωση συγκεντρώσεων Ωσμωση

7

8 Η κίνηση του νερού και των θρεπτικών ουσιών στο φυτό (Εξατμισοδιαπνοή l Η κίνηση του νερού μέσα στο φυτό (Εξατμισοδιαπνοή) l Η κίνηση των ανόργανων θρεπτικών στοιχείων στο φυτό l Μετατόπιση : η κίνηση των ουσιών στο φλοίωμα

9

10

11

12 Φυσιολογία Θρέψης φυτών l Γενικές απαιτήσεις θρέψης l Λειτουργίες των ανοργάνων θρεπτικών συστατικών στα φυτά l Συγκεντρώσεις Θρεπτικών Συστατικών στα Φυτά l Κριτήρια για το απαραίτητο ενός θρεπτικού στοιχείου στα φυτά l Διαταραχές ανόργανης θρέψης Τροφοπενίες- Τοξικότητες l Αίτια εμφάνισης τροφοπενιών

13 Θρέψη φυτών l Γενικές απαιτήσεις θρέψης l Λειτουργίες των ανοργάνων θρεπτικών συστατικών στα φυτά

14 Γενικές απαιτήσεις θρέψης Γενικές απαιτήσεις θρέψης l Απαραίτητα Ανόργανα Θρεπτικά Συστατικά l Συγκεντρώσεις Θρεπτικών Συστατικών στα Φυτά

15 Κριτήρια για το απαραίτητο ενός θρεπτικού στοιχείου στα φυτά  Η έλλειψη του στοιχείου κάνει αδύνατη την συμπλήρωση του βιολογικού κύκλου του φυτού  Τα συμπτώματα της έλλειψης εξαφανίζονται με την χορήγηση του στοιχείου  Η απαίτηση του φυτού για το στοιχείο είναι “ειδική”, δηλαδή είναι αδύνατη η αντικατάστασή του από άλλο  Ο ρόλος του στοιχείου ή η άμεση επίδρασή του στο μεταβολισμό του φυτού να μπορεί να προσδιοριστεί

16

17 l Τροφοπενία = έλλειψη θρεπτικού στοιχείου l Τοξικότητα=περίσσεια θρεπτικού στοιχείου ΔΙΑΤΑΡΑΧΕΣ ΑΝΟΡΓΑΝΗΣ ΘΡΕΨΗΣ

18 Διαχείριση Ενέργειας ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαχείριση Ενέργειας Η ροή Ενέργειας l Φωτοσύνθεση l Αναπνοή (Κυτταρική)

19 Η ροή Ενέργειας l Η ροή ενέργειας l Οι νόμοι της θερμοδυναμικής l Ενζυμα και ζώντα συστήματα l Ενζυματικές διαδρομές l Ρύθμιση ενζυματικής δραστηριότητας l Ο ενεργειακός παράγοντας : ΑΤΡ

20 Η ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ Tο ένα τρίτο της ηλιακής ενέργειας ανακλάται πίσω στο διάστημα Τα δύο τρίτα απορροφώνται από τη γη και μετατρέπονται σε θερμότητα Λιγότερο από 1% της ηλιακής ενέργειας αποτελεί την πηγή της δύναμης που κινεί τις διαδικασίες της ζωής. –Μετατροπή της ενέργειας ακτινοβολίας του ήλιου σε χημική και μηχανική ενέργεια

21

22

23 Η ΡΟΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

24 Μεταβολισμός Μεταβολισμός : το σύνολο των χημικών αντιδράσεων που λαμβάνουν χώρα στα κύτταρα Καταβολισμός : οι βιοχημικές αντιδράσεις που έχουν σαν αποτέλεσμα τη διάσπαση ή υποβάθμιση των μορίων (αύξηση της εντροπίας - εξεργονικές) Αναβολισμός : οι βιοσυνθετικές αντιδράσεις (δημιουργία νέων μορίων - μείωση εντροπίας - ενδεργονικές)

25 ΕΝΖΥΜΑ ΚΑΙ ΖΩΝΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

26

27

28 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΩΝ ΕΝΖΥΜΩΝ ΣΤΙΣ ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΕΣ ΤΟΥ ΚΥΤΤΑΡΟΥ Δρουν ως Βιοκαταλύτες Εξασφαλίζουν την ήπια διαχείριση της ενέργειας

29 Ο ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΟΣ ΠΑΡΑΓΟΝΤΑΣ : ΑΤΡ Τριφωσφορική αδενοσίνη = ΑΤΡ (Αdenosine TriPhosphate)

30

31

32 Φωτοσύνθεση l Γενική ανασκόπηση της φωτοσύνθεσης l Φύση του Φωτός l Χρωστικές l Οι αντιδράσεις φωτός l Οι αντιδράσεις σκότους l Φωτοαναπνοή

33 Φωτοσύνθεση Ιστορικά στοιχεία  Αριστοτέλης  J. B. van Helmont (1577-1644)  J. Pristley (1771)  J. Ingenhausz (1796)  nCO 2 + nH 2 O + φως (CH 2 O) n + nO 2 6CO 2 + 12H 2 O + φως C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

34 Πείραμα Van Helmont

35

36 Πείραμα Pristley

37 Φωτοσύνθεση Γενική (συνοπτική) αντίδραση 6CO 2 + 12H 2 O + φως C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O

38 Φωτεινή φάση l ΔΕΣΜΕΥΕΤΑΙ ΕΝΕΡΓΕΙΑ l Φωτόλυση Η 2 Ο l Φωτοφωσφορυλίωση l Παραγωγή ΑΤΡ και NADPH 2

39 Σκοτεινή φάση (Δέσμευση άνθρακα) στα C3 φυτά Πορεία αντιδράσεων δέσμευσης C στα C3 Φυτά (Κύκλος CALVIN) l 1,5-διφωσφορική ριβουλόζη (RuBP) + CO2 l Kαρβοξυλάση της RuBP (Rubisco) l Ενδιάμεση ένωση 6 ανθράκων l 3-φωσφορικός εστέρας Γλυκερινικού οξέως (PGA) l 3-φωσφορική Γλυκεριναλδεϋδη l ΣΥΝΘΕΣΗ ΥΔΑΤΑΝΘΡΑΚΩΝ + RuBP

40

41

42 Αναπνοή (Κυτταρική) l Γλυκόλυση l Διαδρομή υπό αερόβιες συνθήκες l Διαδρομή υπό αναερόβιες συνθήκες

43 ΑΝΑΠΝΟΗ Η αναπνοή είναι η κυτταρική βιοχημική διαδικασία, με την οποία αποδεσμεύεται η ενέργεια των υδατανθράκων, μεταφέρεται στο ΑΤΡ και έτσι καθίσταται διαθέσιμη για τις άμεσες ενεργειακές απαιτήσεις του κυττάρου. C 6 H 12 O 6 + 6O 2  6CO 2 + 6H 2 O + 686 Kcal/mole

44 ΑΝΑΠΝΟΗ ΣΕ ΤΡΕΙΣ ΒΙΟΧΗΜΙΚΕΣ ΦΑΣΕΙΣ: Γλυκόλυση Διάσπαση ενός μορίου γλυκόζης (6 άνθρακες) σε δύο μόρια πυροσταφυλικού οξέως (2x3 άνθρακες) Kύκλος του Krebs Διάσπαση πυροσταφυλικού, έκλυση CO 2 Aλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Παραγωγή H 2 O

45

46

47

48

49 Αύξηση - Ανάπτυξη ΕΝΟΤΗΤΑ: Αύξηση - Ανάπτυξη Ρύθμιση της αύξησης και ανάπτυξης των φυτών - φυτορμόνες l Επίδραση εξωτερικών παραγόντων στην ανάπτυξη του φυτού

50 ΑΥΞΗΣΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ Απλοί Ορισμοί : Αύξηση : Η αύξηση της μάζας του φυτού που οφείλεται στην διαίρεση και στο μεγάλωμα του κυττάρου Ανάπτυξη : Το σύνολο των διεργασιών που οδηγούν από το αρχικό κύτταρο (ζυγώτης) στο διαμορφωμένο φυτικό σώμα (αύξηση, κυτταρική διαφοροποίηση και μορφογέ- νεση) Διαφοροποίηση : Σχηματισμός κυττάρων εξειδικευμένων σε μορφή, μέγεθος, περιεχόμενο και λειτουργική δράση Μορφογένεση : Δημιουργία ιστών και οργάνων

51

52 Φάσεις κυτταρικής αύξησης l Εμβρυώδης ή πλασματική αύξηση (αύξηση πρωτοπλασματικής μάζας του κυττάρου έως το μέγεθος του μητρικού) l Αύξηση τανύσεως (σημαντική πρόσληψη νερού, σχημ. χυμοτόπιου, αύξηση όγκου) l Αύξηση διαφοροποίησης (έως τον εφοδι- ασμό με τα κατάλληλα μορφολογικά και φυσιολογικά γνωρίσματα για την λειτουργική δράση του)

53 Ο τρόπος αύξησης ελέγχεται σε τρία επίπεδα l ΚΥΤΤΑΡΙΚΟ : Γονιδιακός έλεγχος l ΔΙΑΚΥΤΤΑΡΙΚΟ : Ορμονικός έλεγχος l ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΟ : Περιβαλλοντικός έλεγχος (Φως, Θερμοκρασία, Νερό, Θρεπτικά στοιχεία, Αέρας)

54

55 Ρυθμιστές αύξησης των φυτών l Ενεργές ουσίες (ή Δραστικές ουσίες) l Βιταμίνες (προσθετικές ομάδες ή συνυποστρώματα ενζύμων) l Ορμόνες (ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση γονιδίων) –Φυτορμόνες (ή Φυτορρυθμιστικές ουσίες) Plant Growth Regulators (PGRs)

56 Φυτορρυθμιστικές ουσίες l Γενικός ορισμός : –Οργανικές ουσίες που σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις προάγουν, παρεμποδίζουν ή τροποποιούν μερικά ποσοτικά ή ποιοτικά χαρακτηριστικά της αύξησης – Κατηγορίες : l Φυσικοί ρυθμιστές αύξησης (Φυτορμόνες) l Συνθετικοί ρυθμιστές αύξησης

57 Φυσικοί ρυθμιστές αύξησης (Φυτορμόνες) l Ορισμός : –Οργανικές ουσίες που παράγονται σε ορισμένα μέρη του φυτού, μεταφέρονται σε άλλα μέρη του φυτού και εκεί, σε πολύ μικρές συγκεντρώσεις προάγουν, παρεμποδίζουν ή τροποποιούν μερικά ποσοτικά ή ποιοτικά χαρακτηριστικά της αύξησης l Σημαντικές κλάσεις Φυσικών Φυτορμονών : –Αυξίνες –Γιβερελλίνες –Κυτοκινίνες –Αιθυλένιο –ΑΒΑ

58 Ταξινόμηση των φυτορρυθμιστικών ουσιών l Αυξίνη l Γιββερελίνες l Κυτοκινίνες l Αιθυλένιο l ΑΒΑ l Μορφακτίνες l Επιβραδυντές αύξησης

59 l Παρεμποδιστές αύξησης l Γαμετοκτόνα l Καταστροφείς των κορυφαίων βλαστών l Ουσίες που προκαλούν αποκόλληση φυτικών οργάνων l Αποξηραντικά l Αντιδιαπνευστικά

60 Επίδραση εξωτερικών παραγόντων στην ανάπτυξη του φυτού l Οι τροπισμοί l Ημερήσιες περιοδικές κινήσεις l Φωτοπεριοδισμός l Η χημική βάση του φωτοπεριοδισμού l Ορμονικός έλεγχος της άνθισης l Λήθαργος l Το ψύχος και η άνθιση l Ανταπόκριση των φυτων στο άγγιγμα

61 Εξωτερικοί παράγοντες και αύξηση του φυτού l Παράγοντες που επηρεάζουν τον τρόπο αύξησης και τις κινήσεις των φυτών –Φως –Θερμοκρασία –Βαρύτητα –Μηχανικός ερεθισμός –Χημικές ουσίες κλπ.

62 Οι τροπισμοί l ΟΡΙΣΜΟΣ : –Τροπισμός είναι η αυξητική ανταπόκριση του φυτού που περιλαμβάνει κάμψη ή στροφή ενός φυτικού μέρους προς ή αντίθετα σε ένα εξωτερικό ερέθισμα.

63 Οι τροπισμοί l Θετικός και αρνητικός τροπισμός –Φωτοτροπισμός (Κ30, 150, 152) –Ηλιοτροπισμός (Κ151) –Γεωτροπισμός (ή τροπισμός βαρύτητας) (Κ153,154,155, Κρ8-4) –Θιγμοτροπισμός (ή απτοτροπισμός) (Κ158) –Χημειοτροπισμός (Κ156) –Υδροτροπισμός (Κ157)

64 ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΣΗ Φυσιολογία Φυτών ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ l Υδατικές Σχέσεις – Θρέψη l Διαχείριση Ενέργειας Αύξηση - Ανάπτυξη

65 Φυσιολογία Φυτών ΕΝΟΤΗΤΕΣ ΦΥΣΙΟΛΟΓΙΚΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΩΝ l ΝΕΡΟ (Διακίνηση – Μεταφορά) l ΕΝΕΡΓΕΙΑ (Διαχείριση) l Αύξηση – Ανάπτυξη