BİYO 303 Bitki Fizyolojisi,

Modern Bitki Fizyolojisi: Disiplinlerarası yapısı Biyokimya Genetik Moleküler Biyoloji Biyoteknoloji Yapısal Biyoloji-Anatomi Gelişme Biyolojisi

Bitki …? Bitkiler Ökaryotik Çok Hücreli Fotosentetik, Yeşil alglerden çiçeklere kadar geniş yelpazeye sahip canlı topluluğu. Bu derste genelde karasal bitkiler, eğreltiler, koniferler, yaprak dökenler veya otlar gibi… Bitkiler Ökaryotik Çok Hücreli Fotosentetik, Dölalmaşı görünür Hücre duvarı selülozdan Gülibrişim (Albizia julibrissin)

Bitkiler …? Atmosfer gazı ayarlayıcı A. Atmosferdeki Oksijen fotosentezin bir sonucudur

Bitkiler …? Atmosfer gazı ayarlayıcı B. Atmosferdeki oksijen gazı (O2) stratosferde ozona (O3) dönüşerek UV ışığını absorbe eder. Dünyaya gelen UV ışığının %99 absorbe ederek yeryüzüne ulaşmasına engel olur. Böylece UV ışınlarının zararlı etkisinden canlılar korunmuş olur.

Bitkiler …? C. CO2 Kullanımı. Bitkiler fotosentezde C-asimilasyonu yoluyla şeker üretirler. Bunun için atmosferde “sera etkisi” gibi bazı zararlı etkilere sebep olanCO2‘yi alırlar.

Bitkiler …? Glikoz ve polimerleri A. Bitkiler glikoz ve bundan da nişasta gibi birçok kompleks molekül üretirler. Bu moleküller diğer birçok canlı için enerji kaynağıdır. Bunun dışında diğer hayvansal besinlerin de kaynağı (otoburlar) bitkilerdir.

Bitkiler …? B. Fiber-- 1. Pamuk 2. Kağıt 3. Odun fiberleri

Taxol pacific porsuk ağacı (Taxus bacata) anti-kanser ilaç yapımı. Bitkiler …? Diğer faydalar A. İlaç hammaddesi Bunları dışında aspirin, kinin, ginkgolide ve milyonlarcası ……… Yüksük otunun (Digitalis purpurea) Ürettiği dijitalis, kalp hastalıklarında kullanılmaktadır.. Taxol pacific porsuk ağacı (Taxus bacata) anti-kanser ilaç yapımı. Madagaskar’da yetişen Cezair Menekşesi (Vinca rosea) iki tip kanserde kullanılmaktadır.

Bitkiler …? B. Baharatlar C. Yağlar D. Amino asitler -- Üretemediğimiz 8 amino asiti baklagil ve tahıl gibi bitkilerden sağlarız. E. Kömür, petrol ve doğal gaz gibi birçok fosil yakıtta bitki kaynaklıdır.

Bitki Yaşamı: Birleştirici İlkeler Bitkiler birincil üreticiler-güneş kollektörü Bitkiler hareketsizdir-Sesil Büyüdükçe yapıları kuvvetlenir Su kullanım stratejileri vardır İletim demetleri vardır. Su-mineral-organik madde

Bitki ihtiyaçlarına bağlı Birleştirici ilkeler Büyüme Bileşenleri Enerji veren bileşikler Primer ve sekonder Metabolitler Yapı bileşenleri Kontrol ve düzenleyici bileşenler Temel Bileşenler Su Işık CO2 ve O2 Mineral besinler

Bitki Çeşitliliği’ne Genel Bakış

Bryophyte Küçük (nadiren 4 cm den yüksekliğinden fazla), karasal Bitki, tür sayısı ve populasyon çok az. Bryophyteler- kara yosunları, likenler, ciğerotları bu gruptandır. Bryophyteler özellikle üreme dönemlerinde olmak üzere hayat evrelerinde suya ihtiyaç duyarlar. Su döllenme, gametlerin bölünmesi ve diploid zigot oluşumunda gereklidir. Bryophyteler alglerde olduğu gibi gerçek kök ve yapraklara sahip değillerdir. İletim demetleri (vascular system) de yoktur. Şekillerinin dik durmasını sağlayan yapılara sahip değillerdir. Karasal yaşamda bu yapıların yokluğu Bryophytelerin yaşama ve yayılış alanlarının daha kısıtlı olmasına sebep olmuştur.

Eğrelti Otları Sporla üreyen Vaskular-İletim Demetli- bitkilerin en geniş grubudur. Bryophytelerin tam aksi, eğrelti otları kök, yaprak ve iletim demetlerine sahiptirler ve destek için sert doku oluştururlar. Bu özellikler eğreltilerin küçük ağaç boylarına ulaşmalarını sağlar. Eğreltiler bryophytelere nazaran karasal ortama daha dayanıklı olmalarına karşın, üreme için suya ihtiyaç duyarlar. Hayat evrelerinin önemli bir bölümünde suya bağımlı olan eğrelti otlarının nemli alanlarla sınırlanmasında etkili olmaktadır.

Tohumlu Bitkiler Karasal ortam bitkileri. Tohumlu bitkiler karasal ortamlarda yaşarlar. Embriyo tohum içerisinde korunur ve beslenir. Bu canlının kuraklık gibi istenmeyen durumlarda hayatını sürdürmesini sağlayan dormant-uyku-halidir. Tohum dağılımı da embriyonun ana bireyden uzağa gitmesinde rol oynar. Tohumlu bitkilerde üreme “polen”in rüzgar, böcek ve su yardımıyla erkek üreme organından dişi üreme organına taşınması ile olur. Tozlaşma adı verilen bu olay için suyun zorunlu olmaması bitkilerin karasal ortamlarda en avantajlı oldukları durumdur. Çoğu tohumlu bitki odunsu doku oluşturarak dik ve yüksek bir görünüme sahip olmaktadır. Bu özellikler tohumlu bitkilerin daha geniş alanlarda yayılmalarının en önemli sebeplerindendir.

Tohumlu Bitkiler: CYCAD-Ceratozamia mexicana Gimnosperm (Greek “-Açık Tohumlular”) Gymnosperm; bilinen yaklaşık 700 türü vardır. İçerisinde ekonomik önemi olan çam, köknar, ladin, sedir olan Koniferler (“kozalaklılar"), en geniş grubudur. İki çeşit Kozalak vardır: Polen üreten erkek kozalak, Ovul veren dişi kozalak, Ovul yüzeyde bulunan kozalak pulları içerisinde yeralır. CYCAD-Ceratozamia mexicana

New Jersey’s native Pitch Pine, for example, will remain closed on the tree for years until exposed to temperatures over 130oF.  The strategy here is that the tree will not release seeds until after a forest fire has burned the twig and leaf debris from the forest floor, making the site suitable for seedling germination and growth.

Angiospermler; (Greek “kap içerisindeki tohumlar” 250,000 bilinen tür, daha fazlası tanımlanmamış Angiospermlerde en önemli özellik çiçek : çiçekli bitkiler İki ana grubu vardır; Çift çenekliler-Dicotyledons (dicots) Tek çenekliler-Monocotyledons (monocots)

Anatomik Yapı a) Yapraklar İletim Dokusu Kütikul Mezofil tabaka Stoma ve Bekçi hücreleri b) Gövde İletim demetleri c) Kök Yanal Kökler Kazık Kök Saçak Kökler

Hücre Çeperi Bitki ve hayvan arasındaki temel fark Hücre çeperleri “Orta Lamel” ile birbirine bağlanmıştır. Primer Hücre Çeperi (1 µm); genç ve büyümekte olan hücrelerde Sekonder Hücre Çeperi; büyümüş hücrelerde, dayanıklılığı “Lignin” sağlar. Karasal bitkilerde dayanıklılık için önemlidir.

Meristem Lokalize olmuş hücre bölünme bölgeleri Apikal meristemler Gövde uç kısımda (dikey büyüme-yukarı) Kök uç kısımda (dikey büyüme-aşağı) Nodyumlarda (yanal tomurcuk-dal sürgünleri) Lateral Meristem Vesiküler demet kambiyumu Mantar Kambiyumu Periskl (Kökde içsel meristematik doku-Lateral kökler) Meristematik dokularda meydana gelen uzama ve büyüme sonrası hücreler özelleşerek farklılaşır.

Bitkilerde Doku Sistemleri Örtü (Dermal) Doku; Epidermis; primer büyüme gösteren genç bitkilerin örtü dokusudur (Şekil 1.3). Bitki yüzeyini saran özelleşmiş (yassılaşmış- poligonal) hücreler Sürgün yüzeyi genelde mumsu kütikula ve tüysü çıkıntılarla örtülüdür. Yapraklarda bulunan mikroskobik açıklıklar (Stoma) “Bekçi Hücreleri” adı verilen bir çift özelleşmiş epidermal hücre ile çevrelenmiştir. Kökte bulunan epidermis su ve mineral alımına özelleşmiştir. Kökteki çıkıntılar kök tüylerini oluşturur. Su kaybını engellemek için yapraklar, ve sürgün uçları kütikula ve tüylerle çevrilidir.

Bitkilerde Doku Sistemleri B) Temel (Ground) Doku; Bitkinin çoğunluğunu oluşturan doku, Parankima (Şekil 1.3B); Bitkide fotosentez ve depolama gibi önemli fonksiyonların gerçekleştiği, ince çeperli, metabolik olarak aktif hücrelerden oluşan doku. Kollenkima (Şekil 1.3 C); kalın primer çeperlerle çevrili dar ve uzun hücrelerden oluşmuştur. Bitki büyümesi sırasında özellikle sürgünlerde bulunan kalınlaşmış çeperleri yapısal destek sağlar. Demet, Gövde ve petiollerin etrafını sarar. Kalınlaşmış çeperler lignin içermez. Böylece hücre uzaması dolayısıyla doku büyümesi devam eder. Lignin içeren dokularda uzama ve büyüme durur.

3. Sklerenkima (Şekil 1.3 D); Kalın sekonder çeperli ölü veya olgunlaşmış hücrelerdir. Başlıca fonksiyonu Özellikle çok uzun olmayan bitki bölümlerinin mekanik olarak desteklenmesidir. Sklerid; küresel veya dallanmış şekillere sahip bitki içinde dağılmış hücreler Lifler; çoğunlukla iletim demetleriyle birleşmiş dar ve uzun hücrelerdir.

Bitkilerde Doku Sistemleri Gövdede bulunan Korteks ve Öz temel doku hücrelerinden oluşmaktadır. Öz; İletim demetlerinin ortasında bulunan, hücre arası hava boşluklarıyla dolu süngerimsi yapıdadır. Özde bulunan hücreler gelişmediği takdirde gövdede boşluklar oluşur. Kökte öz bulunmaz. Korteks , epidermis ile iletim demetleri arasında, gövde ve kökte bulunur. Kök ve gövdede temel doku ve iletim dokusu arasında kalan sınırda bulunan özelleşmiş korteks “endodermis” olarak adlandırılır (Şekil 4.3). Tek sıralı hücrelerden oluşan endodermis, iletim demetlerini çevreler. Kökün gelişiminin erken safhalarında “Suberin”den oluşan mumsu dar bant endodermin etrafını sarar. Casparian şeridi olarak bilinen bu suberin yapı endodermal çeperde bariyer oluşturarak su, iyon ve çözünmüş maddelerin iletim demetlerine yönlendirilmelerini sağlar.

Yapraklar iç yapılarında “mezofil” olarak adlandırılan iki tabaka temel doku vardır. Palizat Parankiması; sütunsal hücrelerden oluşan boşlukları az, üst epidermisin altında sıralanmış temel doku hücreleridir. Genelde tek tabaka olarak sıralanan hücreler, fotosentezin gerçekleştiği, kloroplastça zengin hücrelerden oluşur. Sünger mezofil; Palizat parankimasının altında farklı şekillerde hücrelerden oluşmuş dokudur. Aynı zamanda kloroplasta da sahip olan hücrelerden oluşan bu doku, geniş hava boşluklu yapısı sayesinde yapraklarda karbondioksit difüzyonunda rol alır. Ayrıca bu yapı gaz hareketleri ve rüzgara karşı yaprağa esneklik sağlar.

İletim (Vascular) Doku Başlıca iki iletim sisteminden oluşur (Şekil 1.1B ve C);. Ksilem; köklerden bitkinin geri kalan kısımlarına su ve mineral iyonların taşınmasını yapan iletim demeti. Trakeid ve Trake elementleri ksilemin taşıma hücreleridir (Şekil 1.3E). Olgunlaşmış hücrelerde sekonder çeper kalınlaşması görülür. Sitoplazma bu hücrelerde kaybolmuştur. Bu hücreler ölüdürler. Floem; kalburlu hücre (gimnosperm) ve Kalburlu Boru elemanı (Angiosperm) fotosentez ürünleri ve diğer bazı çözünmüş maddelerin yapraklardan bitkinin diğer kısımlarına taşındığı iletim demetidir (Şekil 1.3E). Kalburlu boruyu oluşturan hücrelerin hücre çekirdeği, büyük vakuolleri ve çoğu organeli yoktur, ancak canlıdırlar. Floemde ayrıca mekanik destek sağlamak için depo parankiması ve lifler bulunur. Trakeidler birbiri üzerine binmiş şekildedir. Trake hücreleri ise açık uçlu çeperlere sahiptir. Ve uç uca sıralanarak trakeleri oluşturur. Ksilemde bulunan diğer bazı parankima hücreleri enerji ve fenolik bileşiklerin depolandığı ve sklerenkima içermektedirler. Trakelerde olduğu gibi kalburlu hücre elemanları da dikey olarak istif olmuşlardır. kalburlu hücreler üstüste birleşerek kalburlu tüpleri oluştururlar. Kalbur hücreleri arkadaş hücre olarak bilinen yoğun sitoplazmalı parankima hücreleriyle birlikte çalışırlar. Gimnospermlerde bu hücreler albuminous hücrelerdir. Arkadaş hücreleri kalbur hücrelerine protein ve metabolit sağlarlar.

Bitki Hücresi

Bitki Hücresinin Farkları Hücre çeperi Plastidler Tonoplast Bölünme orta lamelle Plasmodesmata Modüler yapı Kök hücre kapasitesi Totipotent özellik Hayvan Hücresi Hücre çeperi yok Plastidler yok Tonoplast yerine lisozom Boğumla bölünme Gap junction Modüler yapıda değildir Kök hücre kapasitesi az Totipotent özellik yoktur Plasmodesmata (singular: plasmodesma) are microscopic channels which traverse the cell walls of plant cells[2][3] and some algal cells enabling transport and communication between them. Species that have plasmodesmata include members of the Charophyceae, Charales and Coleochaetales (which are all algae), as well as all embryophytes, better known as land plants. [4] Unlike animal cells, every plant cell is surrounded by a polysaccharide cell wall. Neighbouring plant cells are therefore separated by a pair of cell walls and the intervening middle lamella, forming an extracellular domain known as the apoplast. Although cell walls are permeable to small soluble proteins and other solutes, plasmodesmata enable direct, regulated, symplastic intercellular transport of substances between cells. There are two forms of plasmodesmata, primary ones are formed during cell division and secondary ones can form between mature cells. [5] A gap junction or nexus is a specialized intercellular connection between a multitude of animal cell-types[1][2][3]. It directly connects the cytoplasm of two cells, which allows various molecules and ions to pass freely between cells.[4][5]