SZTE NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK

Az előadások a következő témára: "SZTE NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK"— Előadás másolata:

1 SZTE NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK
Fő kutatási területek: Növényi adaptáció ÉLETTANI ÉS MOLEKULÁRIS mechanizmusai stressz-körülmények között A differenciálódás és adaptáció hormonális szabályozása Környezeti- és ökofiziológia Alapkurzus: Növényélettan I-II, kollokvium Specializációs főkurzusok: Növényi stresszélettan (biológusoknak) Növényi molekuláris biológia

2 Melléktárgyaink I. félévben: II. félévben: Növényi biotechnológia
A membrántranszport molekuláris mechanizmusai A nitrogén asszimiláció Fotoszintézis II. félévben: A növények egyedfejlődési programja és a stressz Fitoremediáció Növényi betegségellenállóság genetikai alapjai Magasabbrendű növények genetikai transzformációja A N-fixálás molekuláris biológiája

3 A Növényélettani Tanszék diploma- és szakdolgozati témái
Jelátviteli folyamatok követése fluoreszcenciás mikroszkópiásan Ca2+-koncentráció változások dohány sejtszuszpenzió kultúrákban (Dr. Szabó Margit egy. docens)

4 A Növényélettani Tanszék diploma- és szakdolgozati témái
Fitoremediáció

5 a szemfeltöltődés folyamatának szabályozása szárazság-stressz alatt
BÚZAKALÁSZ: a szemfeltöltődés folyamatának szabályozása szárazság-stressz alatt Hormonális szabályozás Antioxidáns védőmechanizmus enzimatikus elemei Antioxidáns védőmechanizmus molekuláris biológiai háttere GST rokonsági fa

6 Szakdolgozati témák a fotoszintézis tárgykörében
1, A nitrogén monoxid fotoszintézisre gyakorolt hatásának vizsgálata quenching analízis segítségével 2, A piretroid típusú inszekticidek fotoszintetikus elektrontranszport gátlásának finomabb feltárása Technikai háttér: PAM-2000 impulzus amplitúdó modulált fluorométer LCpro+ szén-dioxid fixációs készülék fluoreszcenciás száloptikai modullal Dr. Horváth Ferenc

7 Szakdolgozati témák a növényi membrántranszport tárgykörében
1, A KAT1 ioncsatorna működésének vizsgálata alacsony kálium koncentráció mellett, heterológ expressziós rendszerben 2, A nitrogén monoxid ioncsatorna működést reguláló szerepe zárósejtekben Technikai háttér: Új laboratórium a legmodernebb berendezésekkel HEKA EPC 10 patch clamp erősítő Nikon TS100F fluoreszcens inverz mikroszkóp Rezgésmentes pneumatikus asztal Narishige mikromanipulátor HEK sejtvonalak fenntartásához inkubátor, sterilfülke Dr. Horváth Ferenc

8 NÖVÉNYÉLETTAN GYAKORLAT!
Biológus hallgatók jelentkezését várjuk! Célszerű, hogy elkerüljük a jövő félévi torlódást és zsúfoltságot.

9 SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK
Növényélettan I. Anyagcsereélettan 2005/2006 I. félév ________________________________________________________ 1. hét szept A víz és a növényi sejt, paraméterek 2. hét szept A víz felvétele, transzspiráció 3. hét szept Ásványi táplálkozás 4. hét szept Ásványi tápelemek asszimilációja 5. hét okt Az anyagtranszport mechanizmusa 6. hét okt Floem transzport 7. hét okt Fotoszintézis I.: Pigmentek, fényreakció 8. hét okt Fotoszintézis II.: CO2 fixálás, C3-as út 9. hét nov Őszi szünet 10. hét nov I. Dolgozat 11. hét nov Fotoszintézis III.: C4-es utak, szabályozások 12. hét nov.25. A fotoszintézis ökofiziológiája 13. hét dec Stresszélettan 14. hét dec II. Dolgozat 15. hét dec.16 Pótlások Ajánlott irodalom: Erdei L. (szerk.) Speciális vizsgálati módszerek. Növényélettan. (JATEPress 2000) Láng F. (szerk.) Növényélettan. A növényi anyagcsere. (ELTE Eötvös Kiadó, 1998). Index aláírás feltétele: Egy elfogadott (66%-os) dolgozat. Jegymegajánlás (csak jó és jeles!): mindkét dolgozat 85%-os teljesítményen felül. KOLLOKVIUM

10

11

12 1. A növények vízháztartása: a víz és a növényi sejt, paraméterek

13

14 1.1. A NÖVÉNYEK VÍZSZÜKSÉGLETE (NÉHÁNY FOGALOM)
A növényi részek víztartalma: ~95-98 %-tól ~5 %-ig változik. A víz a protoplazma alkotórésze, kémiai reakciók komponense, szállító közeg, szerepe van a szövetek hőmérséklet szabályozásában. Relatív víztartalom (RWC): friss tömeg – száraz tömeg vízzel telített szövet tömege – száraz tömeg

15 Elpárologtatott és felhasznált víz Transzspirációs együttható
1 kg száraz-anyag létrehozásához szükséges vízmennyiség

16

17 Vízhiányos területen élő növények

18 1.2. A víz struktúrája és ebből eredő tulajdonságai
Nagy dipólusmomentum (1.85 D); Nagy dielektromos állandó (80); nagy fajhő, nagy párolgáshő; Hidrogénhídkötések kialakítása: szerkezetek létrehozása saját molekulákkal (cluster, raj) más molekulákkal, ionokkal orientáció elektromos töltésű felületeken; kohézió, adhézió, nagy felületi feszültség, kapillaritás, nagy szakítószilárdság (30 MPa) 1 atm = 1,013 bar; 1 bar = 0,1 MPa (100 kPa) (1 MPa = 10 bar, azaz 30 MPa = 300 bar)

19

20

21

22 1.3. A növényi sejtek vízviszonyainak
jellemzésére használt paraméterek. A vízpotenciál és komponensei.

23 A vízmozgást befolyásoló tényezők fizikai rendszerekben
Szabad entalpia (G): a belső energia munkavégzésre felhasználható része Ha G negatív (csökken), a rendszer munkát végez (spontán folyamat); Ha G pozitív (növekszik), a környezet végez munkát a rendszeren. A kémiai potenciál: a szabad entalpia mólnyi mennyiségre vonatkoztatva A vízmozgás hajtóereje a kémiai potenciál gradiens (μ)

24 A víz kémiai potenciálját befolyásoló tényezők
Egy adott rendszerben a tiszta vízhez képest növelő tényezők: 0.1 MPa-nál nagyobb nyomás, Hőmérséklet növelés csökkentő tényezők: egyéb oldott molekulák a víz strukturálódása (pl. felületek mentén)

25 A rendszer bármely pontján a víz kémiai potenciál különbsége:
μw – μw,0 = RTln (e/e0) (J/mol, energia/anyagmennyiség) ahol e, gőznyomás, „0” a tiszta vízre vonatkoztatott paraméterek …áttérünk az energia/térfogat használatra (az előző kifejezés/parciális molális térfogattal) A vizes oldat és a tiszta víz kémiai potenciálja közti különbséget VÍZPOTENCIÁLnak nevezzük (Ψw): ΨW = μw – μw,0 / Vw A TISZTA VÍZ POTENCIÁLJÁT 25 C-ON ÉS 0.1 MPa (1 bar) NYOMÁSON 0-NAK TEKINTJÜK

26 A VÍZPOTENCIÁL ÉS AZ ELEKTROKÉMIAI POTENCIÁL
Általánosságban az elektrokémiai potenciál (μ) egy adott j anyagra: μ j = μ *j + 2.3RT log Cj + zjFE + VjP + mj gh Ahol R = egyetemes gázállandó, T = hőmérséklet, C = koncentráció, z = vegyérték, F = Faraday konstans, E = elektromos potenciál, V = parciális moláris térfogat, P = nyomás, m = tömeg, g = gravitációs gyorsulás, h = magasság. A víz koncentrációját (aktivitását) ozmotikus nyomásként (Π) fejezve ki 2.3 log Cw = -Vw Π (- Π = -RTCs; ozmolaritás!), majd visszahelyettesítve, az elektromos és gravitációs tagot elhanyagolva μ w = μ *w - Vw Π + VwP a parciális molális térfogattal osztva és a vízpotenciál (ψ) fogalmát bevezetve μ w - μ *w ψ w = = P - Π V ψ w = ψP - ψ Π

27 A víz mozgása a vízpotenciál gradiense mentén történik.
Definíció: a vízpotenciál az oldatban lévő víz kémiai potenciálja és a tiszta víz kémiai potenciálja közti különbségnek és a víz parciális molális térfogatának hányadosa (energia / térfogat). Képlettel: Ψ W = ΨP Ψπ + Ψ τ ahol: Ψ W = vízpotenciál (MPa), negatív érték ΨP = falnyomás potenciál, vagy turgor (MPa), pozitív érték Ψπ = ozmózisos potenciál (MPa), negatív érték, az ozmózisos nyomás ( Π) ellentettje. Ψτ = mátrix potenciál (MPa), negatív érték, a makromolekulák felületi, szorosan kötött vízrétege

28

29

30 Az ozmózis jelensége

31 Plazmolízis

32 A sejt vízpotenciáljánál magasabb vízpotenciálú oldatban a sejt vizet vesz fel, az alacsonyabb vízpotenciálú oldatnak vizet ad le.

33 Aszály esetén a növények akkor tudnak vizet felvenni, ha ozmotikusan aktív anyagokat szintetizálnak: ozmotikus adaptáció

34 A Höfler diagram

35

36 Az elasztikus modulus (ε)
Kis számérték: nagyobb rugalmasság Nagy számérték: kisebb rugalmasság

37

38

39 A Na+ anorganikus ion, elvonja a makromolekulák hidrátburkát, a fehérjék kicsapódnak.
A prolin szárazság hatására szintetizálódó, kompatibilis ozmotikum, védi a fehérjék struktúráját.

40 A sejtszervecskékben különleges ozmotikumok is szintetizálódhatnak: a glicinbetain a kloroplasztiszra jellemző

41 A cukrok és cukoralkoholok is lehetnek kompatibilis ozmotikumok

42

43 A nyomás-próba és a Schollander-féle nyomáskamra

44 A nyomás-térfogat görbe (P/V görbe)
Leolvasható paraméterek a hozzátartozó RWC értékekkel: Turgor + ozmotikus potenciál („A” szakasz) Zéró turgor („C” pont) Ozmotikus potenciál („B”) -teljes turgornál -zéró turgornál A szimplaszt víztartalma Az apoplaszt víztartalma +”kötött víz” Az adatokból a Höfler-diagram megszerkeszthető

45 A talaj vízpotenciáljának mérése speciális mérőeszközökkel, közvetlenül történhet

46 A talaj, gyökér és levél vízpotenciáljának változása a kiszáradó talajban

47 Köszönöm a figyelmet