Splošna botanika: kaj je to?botanika.kladnik.xyz/zeleni-skrat/student/PeF/predavanja/P01-Uvod... · Skripta Učbeniki in pribor zpotrebščine za vaje (obvezno!) delovni zvezek risanje:
Post on 06-Sep-2020
2 Views
Preview:
Transcript
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 1
Splošna botanikadoc. dr. Barbara Vilhar
Univerza v LjubljaniBiotehniška fakultetaOddelek za biologijo
barbara.vilhar@bf.uni-lj.si
http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/index.htm
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 2
Vsebina predavanj in vaj
osnovna načela biologije rastlinpoudarek na semenkah
gradimo rastlino od celice do organizmacelice, tkiva, organi, razmnoževanjedelovanje rastline, dedovanje, evolucija, ekologija
pomen rastlin za življenje na našem planetu
vpletenost rastlin v naše vsakdanje življenje
zanimivostiživljenje rastlinzgodovina biologije ...
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 3
Predmet Splošna botanika
Predavanjapregled poglavijteme za razmislekudeležba priporočena
Vajepraktično delodelovni zvezek in priborudeležba obvezna
Domača naloga in sprotni študij
Kolokvij in izpit
povezovanjevsebin
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 4
Gordon Uno, Richard Storey, Randy Moore:Principles of BotanyMcGraw-Hill, 2001
Jasna Dolenc KoceDelovni zvezek – Splošna botanikaSkripta
Učbeniki in pribor
potrebščine za vaje (obvezno!)
delovni zvezekrisanje: navadni svinčnik, radirka, bel A4 papiržiletka, (pinceta z ostro konico), (preparirna igla), krpica, brisačka za roke, ravnilo, kalkulatorNAVODILA ZA VAJE!
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 5
Preizkus znanja in ocenaVaje
sprotni študijkratki kolokvijikončni kolokvij = ocena
pogoj za pristop k kolokviju – opravljene vaje:100% udeležba, domače naloge, pozitivni sprotni kolokviji
Predavanja – teorijasprotni študijizpit = ocena
pogoj za pristop k izpitu: pozitivna ocena iz vaj
Sprotni študijupoštevanje pri končni ocenimožnost izkoriščanja enega neopravljanja sprotnih obveznosti
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 6
Kje je Splošna botanika?
Biološko središče
Botanična vajalnica
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 7
Zeleni škrat
Izpitni roki 2005/06kolokvij: 1.6.2006, 13.6.2006, 29.8.2006izpit: 20.6.2006, 30.6.2006, 6.9.2006
http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/index.htm
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 8
Kdo je bolj zelen –Marsovci ali Zemljani?
Kdo je bolj zelen –Marsovci ali Zemljani?
Barbara VilharUniverza v Ljubljani
Biotehniška fakultetaOddelek za biologijo
barbara.vilhar@bf.uni-lj.sihttp://botanika.biologija.org
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 9
Ali so Marsovci zeleni?
Mars Reconnaissance Orbiterneuradna maskota
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 10
Ali na planetu Zemlja obstaja življenje?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 11
Ali na planetu Zemlja obstaja življenje?
Zemljani so zelo zeleni.
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 12
Zakaj so Zemljani tako zeleni?
Zemljani opravljajo fotosintezo, pri čemer uporabljajo zeleno barvilo klorofil.
6CO2 + 6H2O + svetloba C6H12O6 + 6O2klorofil
(sladkor)
Kaj ta kemijska enačba pravzaprav pomeni?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 13
Kaj je to - klorofil?
R = -CH3: klorofil aR = -CHO: klorofil b
Richard Willstätter (1872-1942)
Nobelova nagrada za kemijo 1915“za raziskave rastlinskih barvil, predvsem klorofila”
Hans Fischer (1881-1945)Nobelova nagrada za kemijo 1930“za raziskave zgradbe hemina in klorofila
in predvsem za sintezo hemina”
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 14
Zakaj je klorofil zelen?
Rel
ativ
na a
bsor
pcija
Valovna dolžina (nm)400 500 600 700
klorofil
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 15
Kje je v listu nameščen klorofil?
svetlobni mikroskop
kloroplast: izraz skovan 1885
?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 16
Kako je zgrajen kloroplast?
zunanja membrananotranja membrana
dvojnamembrana
stroma skladovnicamembranskih vreč
elektronski mikroskop
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 17
Kaj se dogaja na membrani kloroplasta?
Allen (2003) Trends in Plant Science 8: 15-19
membrana
NADPH* * **
klf klf klf
?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 18
Melvin Calvin(1911-1997)
Nobelova nagrada za kemijo1961
?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 19
Kako poteka fotosinteza?
zunanja membrananotranja membrana
sladkorji
svetlobnaenergija
reakcije pretvorbe energije(tilakoidna membrana)
reakcije vezave ogljika(stroma)
Calvinovcikel
6CO2 + 6H2O + svetloba C6H12O6 + 6O2
klorofilkloroplast
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 20
Kaj se dogaja na membrani kloroplasta?
NADPH
fotoni
4 e-
2H2O → 4H+ + O2 + 4e-
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 21
Kaj se dogaja na membrani kloroplasta?
Bionika:pridobivanje goriva H2 iz vode
s pomočjo svetlobe
4 e-
?
Barber in sod. (2004) Science 303: 1831-1838
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 22
Nobelova nagrada za kemijo 1988:Johann Deisenhofer, Robert Huber in Hartmut Michel
za ugotovitev tridimenzionalne zgradbe fotosinteznega reakcijskega centra
Barber in sod. (2004) Science 303: 1831-1838
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 23
ločjivost 3,5 Å
Barber in sod. (2004) Science 303: 1831-1838
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 24
Zakaj rastlina potrebuje fotosintezo?
rastlinska celica
celična stena(celuloza)
plazmodezme
vakuola
kloroplast
amiloplast
plazmalema
mitohondrij
citoskelet
Golgijevo telescevezikli
peroksisom
jedrojedrce
grobi ER
gladki ER
ribosom
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 25
Zakaj rastlina potrebuje fotosintezo?
CO2 O2
sinteza ogljikovih hidratov
fotosinteza
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
kloroplast+ svetloba
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2+ energija (ATP)
sladkorjiH2O O2 CO2
razgradnja ogljikovih hidratov
celično dihanje
mitohondrij
sladkorji H2O
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 26
Zakaj rastlina potrebuje fotosintezo?
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
energetskobogati
energetskoreven
za poganjanje življenjskih procesov in sintezo snovi
gradbeni materialsurovine za sintezo
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
energetskobogati
energetskoreven
za poganjanje življenjskih procesov in sintezo snovi
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATPATP
energetskobogati
energetskobogati
energetskoreven
energetskoreven
za poganjanje življenjskih procesov in sintezo snovi
gradbeni materialsurovine za sintezo
ogljikovi hidrati, beljakovine, maščobe, nukleinske kislinevitamini, alkalodi, eterična olja, barvila, ...
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 27
Rastline in živali
živalska celica
migetalke
centriollizosom
plazmalema
mitohondrij
citoskelet
Golgijevo telescevezikli
peroksisomjedrojedrce
grobi ERgladki ER
ribosom
rastlinska celica
stena(celuloza)
plazmo-dezme
vakuola
kloroplast
amiloplast
plazmalema
mitohondrij
citoskelet
Golgijevo telescevezikli
peroksisom
jedrojedrce
grobi ER
gladki ER
ribosom
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 28
Rastline in živali
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
energetskobogati
energetskoreven
za poganjanje življenjskih procesov in sintezo snovi
gradbeni materialsurovine za sintezo
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 29
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATPATP
energijahranilne snovi
toplota toplota
fotosinteza(proizvajalci)
dihanje(potrošniki,
razkrojevalci)
anorganskesnovi
svetlobnaenergija
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 30
Fotosinteza poganja življenje na Zemlji
50x
vlak tovornih vagonov, napolnjenih s sladkorjem, dolg 50-krat do Lune in nazaj
Letna planetarna proizvodnja ogljikovih hidratov s fotosintezo:240 milijard ton
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 31
Fotosinteza poganja življenje na Zemlji
Letni učinek fotosinteze: vezava 105 milijard ton ogljikapribližno polovica na celinah in polovica v oceanih
(gram ogljika na m2 na leto)
Field in sod. (1998) Science 281: 237-240
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 32
ocean47%
tropski deževni gozd17%
savana16%
gozd listavcev1%
grmi na golih tleh1%
tundra1%
puščava0%
mešani gozd3%
travišča zmernega pasu
2%
gozd iglavcev4%
kmetijske površine
8%
Fotosinteza poganja življenje na Zemlji
Field in sod. (1998) Science 281: 237-240
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 33
Ali na planetu Zemlja obstaja življenje?
Carl Sagan(1934-1997)
8. december 1990
Vesoljska sonda Galileo odkrije življenje na planetu Zemlja.
A search for life on Earth from the Galileo spacecraft C. Sagan, W.R. Thompson, R. Carlson, D. Gurnett & C. Hord
Nature 365: 715 - 721 (1993)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 34
Ali na planetu Zemlja obstaja življenje?
površina celinnenavadna zelena snov
kopenske rastline
ozračje vsebuje petino molekularnega kisikapričakovana zelo majhna količina
fotosinteza
v ozračju metan kljub prisotnosti kisikapričakovana hitra reakcija CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O
metanogene bakterije
nenavadni radijski valoviamplitudno moduliran signal nosilec informacije? / inteligenca?
človek
4 znaki 2 znaka povezana s fotosintezo
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 35
Ali na planetu Zemlja obstaja življenje?
Carl Sagan(1934-1997)
William Golding1911-1993
GajaGaja
James Lovelock
ideja: 1960. leta življenje na Marsu?(NASA - Viking)prva objava hipoteze Gaja: 1972
Lynn Margulis
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 36
Kroženje ogljika
Globalna količina ogljika ( izražena v giga tonah = 1012 ton)
fotosinteza dihanje izgorevanje
razgradnja
razgradnja
dihanje
CO2 v ozračju740
rastlinstvo560
usedline60 000
fosilna goriva4000
humus1000-3000
globoki ocean42 000
raztopljeneorganske snovi
1000-3000
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 37
Kaj pokažejo meritve količineCO2 v ozračju?
Mauna Loa (Havaji)najdaljše nepretrgane meritve CO2 v ozračju (od 1958 dalje)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 38
Kaj pokažejo meritve količineCO2 v ozračju?
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010
Leto
Kol
ičin
a C
O2 (
ppm
)
2003: 376 ppm
1958: 316 ppm
45 let
Razlika: povečanje za 60 ppm ali 20%
predindustrijskoobdobje: 280 ppm
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 39
koncentracija CO2v ozračju:0,037% ali 3-4 molekule na 10000 molekul
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 40
svet
lobn
a en
ergi
ja
topl
ota
(IR)
toplogredni plinCO2
površina Zemljesegrevanje površjasegrevanje površja segrevanje površja
segrevanje površja
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 41
topl
ejše
ozr
ačje
svet
lobn
a en
ergi
ja
topl
ota
(IR)
toplogredni plinCO2
topl
ota
(IR)
površina Zemljesegrevanje površjasegrevanje površja segrevanje površja
segrevanje površja
hlad
nejš
e oz
račj
e
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 42
Učinek tople grede
Venera450ºC
Zemlja15ºC
Mars– 60ºC
brez življenja300ºC
Učinek tople grede ni škodljiv pojav – vzdržuje temperaturo na našem planetu v območju, primernem za življenje
Ojačanje učinka tople grede zaradi dovajanja dodatnih količin toplogrednih plinov v ozračje lahko poruši stabilnost podnebja na planetu.
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 43
Ali nas bi moralo naraščanje količine CO2 v ozračju skrbeti?
Antarktika
postajaVostok
vrtanje izvrtka ledu1970 – 1998
Rusija, Francija, ZDA
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 44
Ali nas bi moralo naraščanje količine CO2 v ozračju skrbeti?
štetje letplastovitost ledene odeje (menjava letnih časov)tudi druge metode
sestava tedanje atmosferekemijska analiza v led ujetih zračnih mehurčkov
rekonstrukcija temperatureizotopi vodika in kisika (izhlapevanje vode)
rekonstrukcija sestave ozračja in temperature na Antarktikiza 420 000 let v preteklost!
globina izvrtka3623 m
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 45
Ali nas bi moralo naraščanje količine CO2 v ozračju skrbeti?
420 000 let
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 46
Nature 399: 429-435 (1999)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 47
CH4
CO2
Temperatura
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 48
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 49
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 50
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 51
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 52
Koncentracija metana
Leto
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 53
EPICA - European Project for Ice Coring in Antarctica
3060 m = 650 000 let
Dome Concordia (Dome C)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 54
EPICA - European Project for Ice Coring in Antarctica
VostokDome C
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 55
EPICA - European Project for Ice Coring in Antarctica
25. november 2005
10. junij 2004
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 56
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 57
Antropocen
nova geološka doba – vpliv človeka !
Paul Crutzen
začetek: konec 18. stoletja= začetek naraščanja količine CO2 in CH4 v ozračju (polarni led)
James Watt – 1784 parni stroj→ industrijska revolucija
Crutzen PJ (2002). Geology of mankind. Nature 415: 22-23
Nobelova nagrada za kemijo 1995“za raziskave atmosferske kemije,
predvsem nastajanja in razgradnje ozona”
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 58
Kako debelo je v resnici “ozračje”?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 59
Kako debelo je v resnici “ozračje”?
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 60
Kako debelo je v resnici “ozračje”?
obseg Zemlje = 40 000 kmpremer Zemlje = 13 000 km
debelina ozračja (troposfera) = 10 km= 0,08% premera Zemlje
“V resnici je naše ozračje v primerjavi z velikostjo našega planeta sorazmerno debelo samo toliko, kolikor je debela plast laka na globusu.”Carl Sagan (Billions and Billions, 1997)
globus s premerom 40 cm:ozračje = 0,3 mm= debelina 3 listov papirja
40 cm
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 61
Kdaj se je v ozračju Zemlje pojavil kisik?
6CO2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
kloroplast+ svetloba
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 62
nastanek Zemlje
4000 3000 2000 1000 00 1000 2000 3000 4000 Čas
(milijoni let)
fotosintetski organizmi,ki sproščajo O2
nastanek oceanov in kontinentovprvi organizmi(preprosti prokarioti)
fotosintetski organizmi
evkarioti
aerobno celično dihanje postane razširjen pojav
fotosintetski evkarioti
večcelične živalivečcelične rastline
vretenčarjiglive
kopenske rastlinevaskularne rastlinekopenske živalisemenke
plazilci
kritosemenke
sodobni človek
sesalciptiči
dinozavri
primati
začetek hitrega kopičenja O2(zaloge Fe2+ v oceanih porabljene)
0.0
0.1
0.2
01000200030004000Čas (milijoni let)
Parcialni tlak O2 v atmosferi (bar)
Catling in Claire (2005), Earth and Planet. Sci. Lett.
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 63
4000 3000 2000 1000 00 1000 2000 3000 4000 Čas
(milijoni let)
fotosintetski organizmi,ki sproščajo O2
aerobno celično dihanje postane razširjen pojav
Museum of Natural History, New York (foto: B. Vilhar)
plasti železovega magnetita (Fe3O4)nastanek: usedlina na dnu oceana pred več milijardami letpomemben vir železove rude
0.0
0.1
0.2
01000200030004000Čas (milijoni let)
začetek hitrega kopičenja O2(zaloge Fe2+ v oceanih porabljene)
Parcialni tlak O2 v atmosferi (bar)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 64
Kdo vzdržuje ozonsko plast?
ozon = O3
UV
ozonska plast vsrka večino UV sevanja – življenje na kopnem
ozon nastaja iz molekul kisika (O2),ki se sproščajo pri fotosintezi
ozonska plast se stalno obnavlja
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 65
nastanek Zemlje
4000 3000 2000 1000 00 1000 2000 3000 4000 Čas
(milijoni let)
večcelične živali
nastanek oceanov in kontinentov
večcelične rastline
prvi organizmi(preprosti prokarioti)
fotosintetski organizmifotosintetski organizmi,ki sproščajo O2
evkarioti
aerobno celično dihanje postane razširjen pojav
fotosintetski evkarioti
vretenčarjiglive
kopenske rastlinevaskularne rastlinekopenske živalisemenke
plazilci
kritosemenke
sodobni človek
sesalciptiči
dinozavri
primati
0.0
0.1
0.2
01000200030004000Čas (milijoni let)
Parcialni tlak O2 v atmosferi (bar)
ozonska plast:prehod življenja na kopno
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 66
Kako debela je v resnici ozonska plast?
obseg Zemlje = 40 000 kmpremer Zemlje = 13 000 km
Če bi ves ozon v ozonski plasti enakomerno porazdelili po površju Zemlje pri 1 atm in 0 °C, bi bila ta plast ozona debela samo 3 mm (= 300 Dobsonovih enot).
globus s premerom 40 cm:ozonska plast (pri stand. pogojih)= 9.10-11 m = 0,09 nm
40 cm
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 67
Kaj je to ozonska luknja?
nekatere snovi antropogenega izvora razgrajujejo ozon v ozonski plast(npr. klorofluoro ogljiki – CFC,freoni)ozonska luknja - območje z močno stanjšano (razredčeno) plastjo ozona
površina ozemlja z manj kot 220 Dobsonovimi enotami
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 68
Kaj je to ozonska luknja?
http://toms.gsfc.nasa.gov/eptoms/dataqual/ozone.html
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 69
Kaj je to ozonska luknja?
Nobelova nagrada za kemijo 1995Paul Crutzen, Mario Molina, F. Sherwood Rowland“za raziskave atmosferske kemije, predvsem nastajanja in razgradnje ozona”
Sreča v nesreči:klorove ali bromove spojine?
Paul Crutzen
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 70
Kaj je to ozonska luknja?
James Lovelock
prisotnost klorofluoroogljikov v ozračju povsod nad Atlantskim oceanom (1973)
Lovelock in sod. (1973). Halogenated hydrocarbons in and over the Atlantic. Nature (241): 194
Molina in Rowland (1974). Stratospheric sink of chlorofluoromethanes: Chlorine atom-catalized destruction of ozone. Nature 249: 810
Crutzen (1974). Estimates of possible future ozone reductions from continued use of fluoro-chloro-methanes. Geophys. Res. Lett. 1: 205
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 71
Ali je pametno, da ljudje spreminjamo razmere na našem planetu?
James Lovelock
“Na Gaji smo ljudje samo ena izmed vrst; nismo ne lastniki ne skrbniki tega planeta. Naša prihodnost je mnogo bolj odvisna od naših dobrih odnosov z Gajo kot od neskončne drame človeških interesov.”
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 72
Kako vzgajamo otroke?
1. Človek je skrbnik planeta.gospodar, lastnik
James Lovelock
Skrbeti za nekoga ali nekaj pomeni:vedno delujem v najboljšem interesu tistega, za kar skrbimtisto, za kar skrbim, zelo dobro poznam
2. Človek je del narave in je zato z njo na veliko načinov povezan.
Človek lahko prenese samo majhne spremembe v okolju.dodatne družbene omejitve – gospodarstvo, migraciječlovek je “slabo prilagojen”
Človek je odvisen od narave. V najboljšem (sebičnem) interesu človeštva je, da v naravo posega čim manj.
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 73
Kako vzgajamo otroke?
Najbolj pomembno je, da imam rad naravo.
kako narava delujekako je človek povezan z naravo
Najbolj pomembno je, da naravo razumem.
razumski odnosRad imam naravo kar tako.
čustven odnosčustven odnos
Mačka poje ptička.
konflikt
Mačka poje ptička.sprejemanjenavdušenje?Rad imam naravo, dokler se obnaša,
kakor jaz pričakujem –dokler se obnaša tako, kot mi je všeč.
Več ko znam, bolj imam naravo rad.V resnici narave nimam rad.
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 74
imeti rad = razumetiimeti rad = razumeti
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 75
Zakaj so rastline pomembne za človeka?
http://botanika.biologija.org/zeleni-skrat/index.htm
Domača naloga:Rastline in živali v mojem domu+ preberi teorijo o rastlinski celici (delovni zvezek, Zeleni škrat ŽT)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 76
Vprašanja o fotosintezi
??
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 77
Ali klorofil res vsrka svetlobno energijo?
foton
klorofil
Raztopinafoton
membrana
Kloroplast Klorofil v raztopini ni vezan na membrano kloroplasta, zato absorbirane energije ne more oddati naprej na druge molekule elektronske transportne verige.Klorofil v raztopini absorbira svetlobno energijo in jo odda kot rdečo svetlobo.Rdeče sevanje je šibko, zato ga opazimo samo ob osvetlitvi raztopine v temnem prostoru.
e-e-
e-
...
foton
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 78
Od kod je prišla energija, ki poganja moje telo?
6CO2 + 6H2O + svetloba
C6H12O6 + 6O2
C6H12O6 + 6O2
6CO2+ 6H2O + energija
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATPATP
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 79
Od kod je prišla energija, ki me greje ob ognju?
6CO2 + 6H2O + svetloba
C6H12O6 + 6O2
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATP
svetlobnaenergija
fotosinteza
celično dihanje
ogljikovi hidrati+ O2
CO2 + H2OATPATP
C6H12O6 + 6O2
6CO2+ 6H2O + energija
nafta, zemeljski plin, premog, oglje, biodizel, etanol
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 80
Od kod je prišel kisik, ki ga diham?
6CO2 + 12H2O + svetloba
kloroplast
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
Nasad koruze, velik 30 m2, sredi rastne sezone proizvede toliko kisika na dan, kot ga na dan porabi en človek.
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 81
Od kod so prišli atomi, ki sestavljajo moj lesen stol in mojo bombažno majico?
celična stena
fibrila
celuloza
celuloza: (C6H10O5)xmasa: C 72g + H 10 g + O 80 g = 162 g
C in O iz plinastega (!) CO2: 94% mase!H iz vode: 6% mase
6CO2 + 12H2O + svetloba
Zelo posplošeno:Fotosinteza spreminja plin v trdno snov!
kloroplast
C6H12O6 + 6H2O + 6O2
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 82
?Kaj je v resnici potrebno za fotosintezo?
6CO2 + 6H2O + svetloba C6H12O6 + 6O2klorofil
glukoza: pri fotosintezine nastane skoraj nič
proste glukoze
kloroplast / rastlinamineralne snovi
voda za transpiracijoali vodno okolje
CO2 + H2O + svetloba (C6H10O5)n + O2
škrob:n = več tisoč
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 83
Zakaj so rastline zelene?
ker vsebujejo klorofil
ker vsebujejo klorofil, ki ga potrebujejo za fotosintezo
ker vsrkajo modro in rdečo svetlobo, zeleno pa odbijejo
Kako človek zaznava barve?
Zakaj rastline niso črne?saj je njihovo preživetje neposredno odvisno od učinkovitosti vsrkavanja svetlobe
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 84
Zakaj je klorofil zelen?
Rel
ativ
na a
bsor
pcija
Valovna dolžina (nm)400 500 600 700
klorofil a
klorofil b
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 85
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
uporaba svetlobne energije?
vir energije:energetsko bogate organske spojine iz okolja
vir ogljika:organske spojine iz okolja
pomanjkanjeorganskih spojin
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 86
Zakaj rastline niso črne?
Valovna dolžina (nm)
Rel
ativ
na in
tenz
iteta
sve
tlobe
0
20
40
60
80
100
400 500 600 700
emisija Sonca (izven ozračja)
intenziteta svetlobev morju
(globina 2 m)
bela svetloba
pramorje
pomanjkanjeorganskih spojin
voda absorbira UV in IR sevanje
na voljo je vidna svetloba
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 87
Zakaj rastline niso črne?
Valovna dolžina (nm)
Abs
orpc
ija o
z. in
tenz
iteta
sve
tlobe
0
20
40
60
80
100
400 500 600 700
intenziteta svetlobe v morju(globina 2 m) bela svetloba
pramorje
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 88
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
Valovna dolžina (nm)
Abs
orpc
ija o
z. in
tenz
iteta
sve
tlobe
0
20
40
60
80
100
400 500 600 700
bakteriorodopsinintenziteta svetlobe v morju
(globina 2 m)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 89
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
Valovna dolžina (nm)
Abs
orpc
ija o
z. in
tenz
iteta
sve
tlobe
0
20
40
60
80
100
400 500 600 700
bakteriorodopsinintenziteta svetlobe v morju
(globina 2 m)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 90
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
Valovna dolžina (nm)
Abs
orpc
ija o
z. in
tenz
iteta
sve
tlobe
0
20
40
60
80
100
400 500 600 700
bakteriorodopsinintenziteta svetlobe v morju
(globina 2 m)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 91
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
Valovna dolžina (nm)
Abs
orpc
ija o
z. in
tenz
iteta
sve
tlobe
0
20
40
60
80
100
400 500 600 700
bakteriorodopsin
klorofil a
intenziteta svetlobe v morju(globina 2 m)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 92
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
retinal
H+
H+H+
H+
H+ H+
H+H+
H+H+
H+H+
H+
ATP
vir energije:svetloba (fotofosforilacija)
vir ogljika:organske spojine iz okolja
vir energije:svetloba (fotosinteza)
vir ogljika:CO2 (fotosinteza)
H+
ATP
H+ H+
H+H+H+
H+H+ H+
klorofil
H+H+
H2SH2O
CO2
sladkorji
e-
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 93
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
retinal
H+
H+H+
H+
H+ H+
H+H+
H+H+
H+H+
H+
ATP
vir energije:svetloba (fotofosforilacija)
vir ogljika:organske spojine iz okolja
vir energije:svetloba (fotosinteza)
vir ogljika:CO2 (fotosinteza)
H+
ATP
H+ H+
H+H+H+
H+H+ H+
klorofil
H+H+
H2SH2O
CO2
sladkorji
e-
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 94
Zakaj rastline niso črne?
pramorje
bela svetloba
prehod na kopno
bela svetloba
težave s preveliko intenziteto svetlobe
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 95
Zakaj nekatere rastline niso zelene?
zelene alge rdeče alge rjave alge
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 96
Zakaj nekatere rastlineniso zelene?
ruj Cotynus sp.
100 µm
50 µm
antociani vvakuolah celicpovrhnjice rdečelistne
okrasne rastline
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 97
Zakaj nekatere rastlineniso zelene?
deli listnih ploskev brez klorofilov in karotenoidov ne opravljajo fotosinteze
takšne rastline niso kompetitivne v naravnem okolju
(okrasne rastline – umetni izbor!)
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 98
Zakaj nekatere rastline niso zelene?
zajedalske rastline ne vsebujejo klorofila
vsebujejo plastide
pojalnik predenica
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 99
Sodobna “biologija”
zgradba delovanje
okolje
evolucija
kemijafizika
matematika
interdisciplinarnost !
od molekule do planeta
= naravoslovje
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 100
Sodobna “biologija”
Zupančič G (2005). Pomen znanja biologije v sodobnem svetu. Proteus 68(2): 94
Barbara Vilhar: Splošna botanika PeF 101
Fotosinteza poganja življenje na planetu Zemlja (lovljenje energije, sinteza organskih snovi).Stranski produkt fotosinteze je kisik, ki omogoča energetsko učinkovito celično dihanje.Fotosinteza sodeluje pri uravnavanju učinka tople grede.Iz kisika, ki nastaja pri fotosintezi, se obnavlja ozonska plast (življenje na kopnem).Človek uporablja produkte fotosinteze za svoje biološke potrebe (prehrana, dihanje) in kot tehnološki vir energije in surovin. Fotosinteza je vir idej za bioniko.
top related