krátké, střední, dlouhé vzdálenosti · pdf fileúvod...
TRANSCRIPT
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1a
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1b
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1c
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1d
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1e
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1f
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
• prostá difúze
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1g
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1h
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1i
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)
• Aktivní
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1j
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)
• Aktivní• primární (spřažený s metabolickou reakcí, např. ATPasy)
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 1k
TRANSPORT• Krátké, střední, dlouhé vzdálenosti• Aktivní, pasivní• Kapalin, rozpuštěných látek plynů• Symplastický, apoplastický•• Pasivní
• prostá difúze• zprostředkovaná (usnadněná) difúze• kanály (až 108/s)
• Aktivní• primární (spřažený s metabolickou reakcí, např. ATPasy)• sekundární (spřažený s primárním)
• antiport• symport
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2a
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2b
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2c
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2d
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2e
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2
• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2f
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2
• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2
• 1 mol jednomocného iontu → 96 500 C 105 C
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2g
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2
• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2
• 1 mol jednomocného iontu → 96 500 C 105 C• ⇒ 10−12 mol jednomocného iontu udělí potenciál 100 mV/cm2
(min. 108× méně než v cytoplasmě).
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 2h
MEMBRÁNOVÝ POTENCIÁL• malé potenciály → intenzívní elektrické pole:• 100 mV/10 nm = 107 V/m• podstata – odchylka od elektroneutrality• kondenzátor, lipidní dvojvrstva cca. 1µF/cm2
• 10−1 V ⋅ 10−6 F ⋅ cm−2 = 10−7 C/cm2
• 1 mol jednomocného iontu → 96 500 C 105 C• ⇒ 10−12 mol jednomocného iontu udělí potenciál 100 mV/cm2
(min. 108× méně než v cytoplasmě).• Vznik elektrické dvojvrstvy
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 3a
• GIBBSŮV-DONNANŮV POTENCIÁL
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 3b
• GIBBSŮV-DONNANŮV POTENCIÁL
•µK+ = µ0 + RT ln aK+ + zK+F φ
•RT ln fi [K+] + F φi = RT ln fo[K+] + F φo
•EK+ = φi − φo ⇒ EK+ = RT
F ⋅ ln fo[K+]ofi [K+]i
•1 mM
100 mM ⇒ EK+ = −116 mV
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4a
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4b
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4c
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4d
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4e
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4f
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4g
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4h
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4i
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4j
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+
• Glu• Glu/Asp
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4k
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+
• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4l
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+
• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát• citrát (PEP)/malát
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4m
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+
• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát• citrát (PEP)/malát• malát (sukcinát)/Pi
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 4n
VNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT• vnitřní mitochondriální membrána
• H2O, O2, CO2, slabé kyseliny do 150 – prostá difúze• NH+
4 – difúzí jako NH3
• H+ – ATPasa• ADP/ATP (regulace – poměr nukleotidů vně mitochondrie)• Pi/OH−, Pi + H+
• Ca2+ (aktivně)• NADH/NAD+ – kyvadla (shuttles)• pyruvát + H+
• Glu• Glu/Asp• 2-oxoglutarát/malát• citrát (PEP)/malát• malát (sukcinát)/Pi• vyšší MK – karnitinový přenašeč• nižší MK – membrána prostupná
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5aVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5bVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5cVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5dVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5eVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5fVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−
3, SO2−4 , H2PO−
4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5gVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−
3, SO2−4 , H2PO−
4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry
• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5hVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−
3, SO2−4 , H2PO−
4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry
• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání
• K+ 100 mM → cca. 500 mM
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5iVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−
3, SO2−4 , H2PO−
4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry
• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání
• K+ 100 mM → cca. 500 mM• zároveň Cl−
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5jVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−
3, SO2−4 , H2PO−
4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry
• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání
• K+ 100 mM → cca. 500 mM• zároveň Cl−• vznik malátu
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 5kVNITROBUNĚČNÝ TRANSPORT
• vakuola (tonoplast)• H+ – ATPasa• malát, sacharosa – symport s H+
• Na+, Ca2+, K+ – antiport s H+
• ionty• Na+ aktivně ven a do vakuoly• Cl−, NO−
3, SO2−4 , H2PO−
4 – aktivně do buňky, asi spec. H+ kotranspor-téry
• K+ – pasívní hromadění v buňce (memb. potenciál cca. 170 mV)• průduchy – otevírání
• K+ 100 mM → cca. 500 mM• zároveň Cl−• vznik malátu• ATPasa – zdroj energie, aktivace světlem
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6a
FLOÉMOVÝ TRANSPORT
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6b
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6c
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6d
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6e
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6f
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus• vyprazdňování
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6g
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus• vyprazdňování
• apoplasticky (zásobní orgány)
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 6h
FLOÉMOVÝ TRANSPORT• asimiláty, hlavně sacharosa; z listů do ostatních částí• až 2 m/h (mezi buňkami cca. 1 cm/h• až 2 ⋅ 107 pmol/cm2 ⋅ s (mezi buňkami do 10 pmol/cm2 ⋅ s• plnění a transport – tlakoproudový mechanismus• vyprazdňování
• apoplasticky (zásobní orgány)• symplasticky (vegetativní orgány)
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7a
XYLÉMOVÝ TRANSPORT
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7b
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7c
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)
• [H2O] v rostlině < v půdě
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7d
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)
• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7e
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)
• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost
• kapilární síly
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7f
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)
• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost
• kapilární síly•
πr 2hρg = 2πrσ cos α
h = 2σ
rρg ⇒ h = 1,49 ⋅ 10−5/r
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7g
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)
• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost
• kapilární síly•
πr 2hρg = 2πrσ cos α
h = 2σ
rρg ⇒ h = 1,49 ⋅ 10−5/r
• pro průměr 20–60 µm ⇒ cca 1 m
Úvod do biologie rostlin – Transport látek Slide 7h
XYLÉMOVÝ TRANSPORT• transport kapaliny od kořenů k listům• kořenový vztlak (až 0,3 MPa)
• [H2O] v rostlině < v půdě• jaro – hydrolýza + půdní vlhkost
• kapilární síly•
πr 2hρg = 2πrσ cos α
h = 2σ
rρg ⇒ h = 1,49 ⋅ 10−5/r
• pro průměr 20–60 µm ⇒ cca 1 m• pro průměr 10–100 nm ⇒ 300–3000 m