Splošna botanika: kaj je...

Preview:

Citation preview

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.

Recommended