Növényélettan 1.

Tartalom

I. kötet
Előszó 19
1. Fejezet. VÍZFORGALOM (Cseh Edit) 21
1.1. A növényi sejtek vízfelvétele 21
1.1.1. A víz szerepe, mennyisége és állapota a sejtben 21
1.1.1.1. A vízmozgást befolyásoló tényezők fizikai rendszerekben 23
1.1.2. Az ozmózis jelenségének értelmezése 24
1.1.2.1. Az ozmózisnyomás és az ozmotikus potenciál közötti viszony 26
1.1.3. A vízmozgást befolyásoló ténye/ők a növényi sejtben 27
1.1.4. A sejtfal szerepe a vízfelvételben 29
1.1.4.1. Az elasztikus modulus 30
1.1.5. A sejtmembránok vízvezető képessége 33
1.1.5.1. A sejtmembránok diffúziós permeabilitása 35
1.1.5.2. A reflexiós koefficiens 36
1.1.5.3. Az aktív vízmozgás kérdése 36
1.1.6. Vízcsatornák a növényi membránokban 37
1.2. A növények vízfelvétele 38
1.2.1. A levágott gyökér vízfelvétele 38
1.2.1.1. A könnyezés (exudáció) jelensége 38
1.2.1.2. A gyökérszövetek vízvezető képessége 40
1.2.2. A víz mozgásának útja a növényben 40
1.2.2.1. Az intakt növény gyökerének vízfelvétele 42
1.2.3. Vízmozgás a talajban a gyökér felületéhez 44
1.2.3.1. Víz a talajban 44
1.2.3.2. A talaj vízpotenciál-értékének kialakulása 44
1.2.4. Vízáramlás a növényben 46
1.2.4.1. A xilem-elemekben lévő vízpotenciál-érték 49
1.2.4.2. Transzspiráció 51
1.2.4.3. A vízhiány kialakulása a növényben 52
1.3. A sztómamozgás élettana 53
1.3.1. A sztómanyitódást és -záródást befolyásoló tényezők 54
1.3.1.1. A CO2 szerepe a sztómamozgásban 55
1.3.1.2. A hőmérséklet hatása 55
1.3.2 A sztómák vízfelvételét befolyásoló tényezők 56
1 3 2 1 A sztómaműködés kemiozmotikus magyarázata 57
1.3.2.2. A sztómaműködés energiaszolgáltató rendszerei 61
Ajánlott irodalom 61
2. Fejezet. ANYAGFELVÉTEL, ANYAGSZÁLLÍTÁS A NÖVÉNYBEN (Cseh Edit) 63
2.1. A sejtfal szerepe a növényben 63
2.1.1. A növényi sejtfal összetétele 64
2.1.1.1. A növényi sejtfalat felépítő cukrok és kötési módjaik 64
2.1.1.2. A cellulóz 65
2.1.1.3. A szekunder sejtfal összetétele 66
2.1.1.4. A primer sejtfal összetétele 66
2.1.1.5. Oldható arabinogalaktán-fehérjék 70
2.1.2. Hol képződnek a sejtfal anyagai? 71
2.1.3. Hogyan tud tágulni a sejtfal? 71
2.1.4. A sejtfal szerepe az anyagfelvételben: az ionok és
a töltés nélküli anyagok kezdeti belépése 73
2.2. A biológiai membránok 74
2.2.1. A vakuólum mint sejtpartikulum: szerepe az anyagtranszportban 76
2.3. Transzportmechanizmusok 77
2.3.1. Közvetített aktív transzport 78
2.3.1.1. A kettős közvetített felvétel 79
2.3.1.2. A tápanyagok felvételének szabályozása 80
2.3.1.3. A belső koncentrációtól függő influxgátlás
mechanizmusának magyarázata 81
2.4. A H+-transzport mechanizmusa 82
2.4.1. A sejt mint biológiai pH-sztát 82
2.4.1.1. A pH-reguláció tényezői 82
2.4.1.2. A protonmozgató erő 83
2.4.2. H+ATPázok 84
2.4.2.1. Vanadátszenzitív ATPázok 34
2.4.2.2. A tonoplaszt típusú ATPáz vagy V-ATPáz 35
2.4.2.3. H+-transzportáló pirofoszfatáz 86
2.4.2.4. Ca-transzport ATPázok 87
2.5. A transzmembrán elektrontranszport 88
2.5.1. A fitoszideroforok: a mugineinsav-család 89
2.5.1.1. Anikociánamin 90
2.6. Szállítók (karrierek) és csatornafehérjék szerepe az anyagfelvételben 91
2.6.1. A karrier- és a csatornafehérjék azonosítása 94
2.7. Transzlokáció a növényben 96
2.7.1. A sejtek közötti, rövid távú transzport 97
2.7.2. A gyökéren keresztül a hajtásba történő transzport 98
2.7.3. A hajtásba történő transzport regulációja 101
2.8. Az asszimilációs termékek transzportja 103
2.8.1. Anyagtranszport a kloroplasztiszok membránján keresztül 103
2.8.1.1. A plasztiszok felvevő rendszerei 105
2.8.1.2. Cukorfelvétel a plazmalemmán és a tonoplaszton keresztül 105
2.9. Anyagszállítás a háncsban 106
2.9.1. A rostacső felépítése 106
2.9.2. A szállított anyag minősége 108
2.9.3. A szállítás sebessége 109
2.9.3.1 A szállított anyag mennyisége 110
2.9.4. A mozgás irányai 110
2.9.5. A turgornyomás-gradiens 112
2.9.6. A szervesanyag-transzlokáció mechanizmusa 112
2.9.6.1. A gyorsított diffúzió teóriái 113
2.9.7. A floem-feltöltés 114
2.9.7.1. Szállítás a floem régióhoz 116
2.9.8. Az anyagok leadása a floem-elemekből 116
Ajánlott irodalom 118
3. Fejezet. A NÖVÉNYEK ÁSVÁNYOS TÁPLÁLKOZÁSA
(Fodor Ferenc, Zsoldos Ferenc) 119
3.1. A talaj 120
3.1.1. A talaj, mint tápanyagforrás 120
3.1.2. A talaj kémhatása és pufferoló képessége 121
3.1.3. A felvehető tápanyagok mennyiségének meghatározása,
a kapacitás-és intenzitásfaktorok 126
3.2. A gyökér 128
3.2.1. A gyökér növekedése és szerkezete 128
3.2.2. A tápanyagok felvétele 129
3.2.3. A gyökér által leadott anyagok 130
3.2.4. A rizoszféra mikroorganizmusok jelentősége a növény táplálkozásában 131
3.3. Táplálkozás és hozam 133
3.3.1. A tápanyag-ellátottság hatása a növekedésre és a hozamra 133
3.3.2. A tápanyag-utánpótlás (műtrágyázás) élettani alapjai 135
3.3.3. Hidroponikus (talaj nélküli) kultúrák 135
3.4 Az egyes elemek felvétele és fiziológiai hatása 138
3.4.1. A tápelemek fogalma és csoportosítása 138
3.4.2. Esszenciális tápelemek 140
3.4.2.1. A nitrogén 140
3.4.2.2. A kén 143
3.4.2.3. A foszfor 145
3.4.2.4. A kálium 148
3.4.2.5. A kalcium 150
3.4.2.6. A magnézium 153
3.4.2.7. Avas I56
3.4.2.8. A bór 159
3.4.2.9. A mangán 162
3.4.2.10. A cink 164
3.4.2.11. A molibdén 166
3.4.2.12. A réz 168
3.4.2.13. A klór 169
3.4.2.14. A nikkel 170
3.4.3. A növényekben előforduló, esetenként hasznos elemek 171
3.4.3.1. A nátrium 171
3.4.3.2. A szilícium 172
3.4.3.3. A kobalt 173
3.4.3.4. A szelén 173
3.4.3.5. Az alumínium 174
3.4.3.6. Egyéb elemek 175
Ajánlott irodalom 175
4. Fejezet. FOTOSZINTÉZIS (Láng Ferenc) 177
4.1. Bevezetés 177
4.2. A fotoszintetikus apparátus szerkezete 180
4.3. A fotoszintetikus pigmentek 185
4.3.1. A klorofillok 186
4.3.2. A fikobilinek 189
4.3.3. A karotinoidok 190
4.4. Klorofillformák és pigment-protein komplexek 192
4.4.1. Klorofill-protein komplexek 193
4.4.2. Fikobiliproteinek 196
4.5. A fény abszorpciója és a gerjesztési energia sorsa 197
4.6. A gerjesztési energia átadása 201
4.7. A fotoszintézis akcióspektruma és a két fotokémiai rendszer 204
4.8. A fotoszintetikus elektrontranszportlánc 207
4.9. A második fotokémiai rendszer felépítése és működése 213
4.10. Az első fotokémiai rendszer felépítése és működése 224
4.11. A fotoszintetikus elektrontranszportlánc további komponensei 226
4.11.1. A citokróm b6/f-komplex 226
4.11.2. Ferredoxin-NADP+-oxidoreduktáz 228
4.11.3. Az elektrontranszportlánc mobilis komponensei 229
4.12. A fotoszintetikus foszforiláció 230
4.13. A szén-dioxid-fixáció és -redukció mechanizmusa 233
4.13.1. A C02-fixáció C3-as útja (a Calvin-ciklus) 234
4.13.2. A C02-redukciós ciklus regulációja 243
4.13.3. A C02-fixáció C4-es útja 245
4.13.4. C02-fixáció a CAM (Crassulacean acid metabolism) növényekben 253
4.14. A fotorespiráció 256
4.15. A fotoszintézis intenzitásának függése a külső környezeti tényezőktől 259
Ajánlott irodalom 264
5. Fejezet. SZÉNHIDRÁT-ANYAGCSERE ÉS LÉGZÉS (Böddi Béla) 265
5.1. A szénhidrátok és szerepük a növények anyagcseréjében 265
5.1.1. Monoszaharidok 265
5.1.2. Cukorfoszfátok 268
5.1.3. Diszaharidok 269
5.1.4. Oligo- és poliszaharidok 270
5.1.5. A szénhidrátok kapcsolata a növények biokémiai folyamataival 272
5.2. A „légzés" fogalmának értelmezése a növényi biokémiában 274
5.3. A diszaharidok, oligo- és poliszaharidok biokémiája 277
5.3.1. A monoszaharidok aktiválása: a cukornukleotidok képződése 277
5.3.2. A szaharóz bioszintézise és bontása 279
5.3.3. A keményítő bioszintézise és bontása 280
5.3.4. A fruktán polimerek szerkezete, szintézise és depolimerizációja 282
5.3.5. A cellulóz és bioszintézise 287
5. 4 A fotoszintetikus eredetű szénhidrátok átalakulása
a citoplazmában és a sejtkompartmentekben 290
5.4.1. A glikolízis 291
5.4.2. A piroszőlősav oxidációja 295
5.4.3. A pentózfoszfátút 296
5.4.4. A trikarbonsavciklus 300
5.4.5. A glioxálsavciklus és a glukoneogenezis 305
5.4.6. Anaerob anyagcsere a növényekben 309
5.5. A redukált koenzimek oxidációja 313
5.5.1. A NADH és a FADH2 oxidációja a mitokondriális
elektrontranszportláncban a citokrómokon keresztül 313
5.5.2. Az alternatív légzési út (cianidrezisztens légzés) 322
5.5.3. Oxidatív foszforiláció 325
5.5.4. A direkt végoxidázok 327
5.6. A szénhidrát-anyagcsere szabályozása 336
5.6.1. A fény szerepe a szénhidrát-anyagcsere szabályozásában 336
5.6.2. Az O2-tenzió szabályozószerepe 339
5.6.3. A hőmérséklet szabályozószerepe 340
5.6.4. Szubsztrát szintű szabályozás: a fruktóz-2,6-biszfoszfát szabályozószerepe 342
5.7. A növényi légzés speciális vonatkozásai 344
Ajánlott irodalom 347
6. Fejezet. LIPIDANYAGCSERE (Nyitrai Péter) 348
6.1. Bevezetés 348
6.2. A lipidek osztályozása 348
6.2.1. Neutrális lipidek 348
6.2.2. Zsírsavak 350
6.2.3. Összetett lipidek 353
6.2.3.1. Foszfolipidek 353
6.2.3.2. Glikolipidek 354
6.2.3.3. Szfingolipidek 356
6.2.3.4. Terpenoidok 357
6.2.3.5. Viaszok, kutin, szuberin 361
6.3. A növények lipidösszetétele 365
6.4. A lipidek és a membránszerkezet 366
6.5. A lipidek bioszintézise 370
6.5.1. Telített zsírsavak bioszintézise 370
6.5.1.1. Az acetil-CoA eredete 370
6.5.1.2. A malonil-CoA képződése 371
6.5.1.3. A palmitinsav szintézise 372
6.5.2. Telítetlen zsírsavak szintézise 374
6.5.2.1. Az olajsav bioszintézise 374
6.5.2.2. A linolsav és a linolénsav bioszintézise 375
6.5.3. A zsírsavszintézis terminációja 375
6.5.4. A zsírsavszintézis szabályozása 376
6.5.5. A neutrális lipidek bioszintézise és raktározása 376
6.5.6. Az összetett lipidek bioszintézise 380
6.5.6.1. A foszfolipidek bioszintézise 380
6.5.6.2. A galaktolipidek bioszintézise 382
6.5.6.3. A szulfolipidek bioszintézise 386
6.5.6.4. A viaszok bioszintézise 386
6.5.6.5. A kutin és a szuberin bioszintézise 388
6.5.7. Lipid transzfer proteinek 389
6.6. A lipidek lebontása 390
6.6.1. A neutrális zsírok és olajok lebontása 390
6.6.2. A viaszok lebontása 391
6.6.3. Poláros csoportot tartalmazó lipidek lebontása 391
6.6.4. A lipidlebontás oxidatív folyamatai 392
6.6.4.1. Az a-oxidáció 392
6.6.4.2. A B-oxidáció 394
6.6.4.3. Egyéb zsírsav-oxidációs mechanizmusok 396
6.6.4.4. A propionsav oxidációja 397
6.6.4.5. A zsírok lebontásának energetikai oldala 397
6.7. A lipidösszetétel változása 398
6.7.1. A lipidösszetétel változása a növény fejlődése során 398
6.7.2. A környezeti tényezők hatása a lipidanyagcserére 399
6.7.2.1. A fény szerepe a lipidanyagcserében 399
6.7.2.2. Sóstressz hatása a lipidösszetételre 400
6.7.2.3. Hidegstressz hatása a membránlipidekre 401
Ajánlott irodalom
7. Fejezet. NITROGÉN- ÉS KÉNAUTOTRÓFIA (Sárvári Éva) 404
7.1. Bevezetés 404
7.2. A nitrogén körforgalma 404
7.3. A biológiai nitrogénfixáció 407
7.3.1. Nitrogénkötő szervezetek 407
7.3.2. A nitrogenáz felépítése 417
7.3.3. A nitrogenáz működése 420
7.3.4. A nitrogenáz természetes elektrondonorai és elektronszállítói 425
7.3.5. Az ammónia beépülése és szerepe a növényi anyagcserében 427
7.3.6. A nitrogenázműködés kapcsolata az anyagcserével 428
7.3.7. A nitrogénfixáció szabályozása 438
7.3.8. A nitrogénfixáció evolúciój a és a nitrogénfixációs képesség kiterjesztésének lehetősége 449
7.4. A nitrát asszimilációja 450
7.4.1. A nitrát felvétele, transzlokációja és tárolása 450
7.4.2. A nitrát redukciója 452
7.4.3. A nitrátasszimiláció kapcsolata az egyéb anyagcsere-folyamatokkal 456
7.4.4. A nitrátasszimiláció szabályozása 458
7.4.5. A nitrátasszimiláció mezőgazdasági és környezetvédelmi vonatkozásai 463
7.5. Az ammónia újrafelhasználása a növényekben 464
7.5.1. A szállítható és tárolható N-vegyületek anyagcseréje 464
7.5.2. Az aminosavak lebontása mint a redukált nitrogén forrása 470
7.5.3. A fotorespiráció során felszabaduló ammónia beépülése 470
7.6. A kén körforgalma 472
7.7. A kénvegyületek asszimilációja 473
7.7.1. A kénvegyületek felvétele, tárolása és transzlokációja 473
7.7.2. A szulfát aktiválása 474
7.7.3. Szulfát-transzfer reakciók 476
7.7.4. A szulfát redukciója és beépülése 476
7.7.5. A kénasszimiláció szabályozása 481
7.7. A fotoszintézis nemcsak szénhidrát-, hanem
nitrogén- és kénasszimiláció is 484
Ajánlott irodalom 485
Rövidítések jegyzéke 489
Tárgymutató 493

Témakörök