FOTOSINTEZA

SEMINARSKI RAD

Križevci,2013.godine

SADRŽAJ

1.Evolucija biljaka

2. Podjela biljaka

3. Fiziologija biljaka

4.Fotosinteza

1.EVOLUCIJA BILJAKA

Prve biljne stanice nastale su u Pekambriju kada je jedan prokariot „progutao“ modrozelenu bakteriju(cijanobakteriju). Modrozelena bakterija imala je sposobnost obavljanja fotosinteze. Kroz evoluciju te su modrozelene bakterije postale kloroplasti. Tada su nastale alge, prvi eukariotski organizmi koji su mogli obavljati proces fotosinteze. Te prve alge živjele su u oceanima gdje su se razvijale i vršile fotosintezu, a bile su zaštićene od tada velikog Sunčevog zračenja. Najstariji fosilni ostatak potječe iz vremena modrozelenih bakterija nazvanih stromatolitima.

Gomilanjem proizvedenog kisika koji je omogućio stvaranje ozonskog omotača razvili su se uvjeti za život na kopnu.

Prilagodbe biljaka za život na kopnu :

Zbog veće gustoće vode od zraka , prelaskom na kopno biljke su morale razviti čvrstu stabljiku kako bi mogle rasti u visinu

Morale su razviti i drugi oslonac – korijen da ih drži čvrsto povezanim za tlo ( alge su u vodi plutale)

Za rast u visinu trebalo im je više energije koje dobivaju procesom fotosinteze pa su razvile listove da bi imale što veću površinu na kojoj će se odvijati fotosinteza

Da bi hranjive tvari mogle doći do vrha biljke morale su razviti provodne žile , tj. Provodno tkivo koje je omogućavalo razmjenu tvari između gornjeg i donjeg dijela biljke

Kako alge u vodi nisu imale problema sa gubitkom vode , biljke na kopnu morale su razviti voštanu prevlaku(kutikulu) koja je djelomično smanjivala gubitak vode

Za razmnožavanja za koje više nisu imale vodu biljke su morale razviti vlastiti sustav razmnožavanja – nastajanje sjemenke i unutarnje oplodnje

Razvoj kopnenih biljaka počinje sa razvojem grupe poznate kao Embryophyta(slika 1.), koja se razvila iz veoma sličnih vodenih Chlorophyta(slika 1.), zelenih algi. Prve embriofite su bile biljke koje su rasle samo na veoma vlažnom zemljištu, i bile su visoke samo nekoliko milimetara do par centimetara. Ove biljke su bile veoma osjetljive – povlačenje vode je značilo sušenje i smrt. To je dovelo do stvaranja voštanog sloja koji prekriva biljku i sprječava njeno isušivanje. Rizoidi osim da drže biljku vezanom za tlo počinju upijati minerale . Razvojem kopnenih biljaka nastala je grupa Rhyniophyta, u koju spada i biljka poznata kao Cooksonia pertoni (slika2.) . Stablo postaje izduženo i dihotomno se grana (jedna grana se razdvaja na dvije manje, još uvijek nema lišća), sa muškim spolnim organom, sporangijem, na krajevima. Živjele su u močvarnim predjelima.Najjednostavnije riniofite nemaju nikakav sistem prijenosa mineralne tvari i vode , ali kasnije forme pokazuju prvi razvoj traheida, kanala koji prenose mineralne tvari i vodu kroz stablo biljke. Ovi kanali su omogućili biljci da se manje oslanja na pritisak vode, i da više izraste: najveće riniofite su bile i do 20cm visoke. Riniofite su davno izumrle, ali se generalno smatraju direktnim precima svih kopnenih biljaka osim mahovine. Zbog svoje jednostavne građe više su sličile alagma nego biljkama. Kasne riniofite, i još neke prelazne grupe iz ovog perioda pokazuju dalji razvoj transportnih tkiva do prve diferencijacije između ksilema i floema. Ksilem je provodno tkivo koje provodi vodu i mineralne tvari od korijena, a floem provodi asimilate nastale fotosintezom.

 Lycophyta grupa biljaka razvila je strukture slične lišću, takozvane mikrofilme, koji se sastoje od jednog provodnog kanala za prijenos hranjivih tvari i vode koji raste van stabla biljke. Najraniji poznati lycopsid, Baragwanathia, nađen je u sedimentima gornjeg silura Australije kao i u ranodevonskim naslagama Europe i Amerike. Izgledom je najsličniji današnjim crvotočinama. Likofite su počele proizvoditi materijale slične ligninu i izrastaju u sve čvršća i čvršća stabla. Na vrhuncu razvoja, ogromna stabla ovih biljaka su bila i po 35 metara visoka.

Kraj Devona je period eksplozije kopnenog biljnog života na sličan način kao što je broj životinjskih vrsta eksplodirao u Kambriju nekih dvije stotine miliona godina ranije.

        Equisetopsida je jedna od grupa koje su nastale u ovom periodu Karbona. Veoma slične po građi likofitama, ekvisetopside su razvile mikrofile u prvo pravo lišće – mada je ono još uvijek bilo primitivno u odnosu na današnje lišće. Neke od ovih biljaka razvile su stabla visine oko 30m, dok su neke rasle u obliku žbunja. Početkom Perma, dolazi do masovnog istrebljenja u kome nestaje preko 90% životinjskih vrsta na zemlji, a zajedno sa njima umiru i ogromne Karbonske šume. Ekvisetopside će se ponovo pojaviti u periodu Trije, ali će zatim nastaviti da odumiru. Danas imamo samo dvadesetak vrsta iz jednog roda, Equisetum, u narodu poznat kao “konjski rep”.

 Pteridopsida, grupa koja uključuje paprati i još nekoliko izumrlih grupa biljaka. Ogromne paprati, i do deset metara visoke, su vladale šumama tokom doba dinosaurusa, a značajan broj vrsta je preživjelo sve do danas u kišnim šumama. Paprati su razvile jednostavno lišće kakvo vidimo kod ekvisetopsida u karakteristične široke listove . Korijenje , koje se počelo razvijati u glavni apsorbni organ još kod ranih likofita, kod paprati postaje potpuno razvijeno. Vaskularni sistem i slojevita struktura lišća također postaju daleko razvijenije nego bilo što viđeno kod prethodnih vrsta.

Progymnosperma vrsta koje su najvjerojatnije bile preci današnjih sjemenjača. Kod ove grupe se prvi put pojavljuje pravo drvo, koje je sačinjeno od sekundarnih slojeva vaskularnog tkiva. Drugim riječima, kanali koji prenose hranjive tvari i vodu rastu i razvijaju se u mnogo debljim slojevima nego kod drugih biljaka, i kada se konačno sasuše, postaju strukturalna podrška za težinu biljke. Ove biljke su se i dalje razmnožavale pomoću spora, i njihovo lišće je po građi bilo veoma slično papratima.

Najstarij poznati fosil biljke sa sjemenom je vrsta paprati, tzv.“sjemena paprat “ , Elkinsia polymorpha. Ova grupa biljaka je razvila primitivno jednostavnom modifikacijom lišća: list bi izrastao oko sjemena, osušio se i očvrsnuo. Za razliku od spora, sjeme je otpornije na promijene u temperaturi i vlažnosti, zaštićenije je od mikroorganizama i drugih oblika života. Na vrhu ovog primitivnog sjemena nalazio se otvor , mikropil, kroz koji je “muška” spora prolazila da bi oplodila sjeme. Paralelno sa razvojem strukture sjemena, struktura spora se mijenjala i postajala sve sličnija polenu.

Sjemene paprati su potpuno izumrle do danas, ali njihovi potomci postat će najrazvijenije biljke na Zemlji.

Cycadophyta(slika5.) ili cikade, su prva klasa potpuno razvijenih spermatofita nazvanih gimnosperme (“golo sjeme”). Sa mnogim osobinama paprati ( lišće raste iz jednog centra), ali i sa sjemenjem, ove biljke su se naglo razvile u toku perioda Trije, kada je klima postala mnogo toplija, i u velikoj potisnula biljke koje su zavisile od spora. U toku perioda Jure, oko jedna petina svog kopnenog biljnog života su bile cikade. Mada je većina vrsta izumrla u toku perioda Krede, mnoge vrste su opstale i do danas.

Glossopteridae  (slika 6.) su misteriozna grupa biljaka koja je bila prisutna u toku zadnjeg dijela Perma i ranog dijela Trije – misteriozna zato što do danas nitko nije siguran kako su biljke iz ove grupe izgledale. Iz nekog razloga, njihova stabla se nisu fosilizirana u cjelini , već u sitnim komadima koje niko ne zna kako da uklopi u cjelinu. Dvije stvari čine glosopteride zanimljivim.Prvo, njihovo lišće pokazuje liniju kidanja, pomoću koje se lišće listopadnog drveća odvaja od stabla. Mnogo važniji, međutim, je njihov način razmnožavanja. Muški organi sa polenom su se nalazili na zadnjoj strani lišća, slično kao kod paprati; ali ženski organi su kod nekih vrsta bili grupirani unutar posebne vrste lišća koja se savijala oko njih čineći primitivan cvijet.

Ginkgophyte, grupa biljaka koje su se odvojile od cikadolikih predaka i razvile šire lišće i mesnatije sjeme. Ginkofite pokazuju prve znake zaštite sjemena od životinja: prilikom truljenja, sjeme oslobađa veliku količinu butanske kiseline, što ga čini veoma smrdljivim, a mesnati dio sadrži značajnu količinu cijanida. Također, potpuno je sigurno da se radi o listopadnom drveću. Ova grupa biljaka prevladavala je tokom Mezozoika, sa šesnaest poznatih rodova i ogromnim brojem različitih vrsta. Najveći broj njih je, međutim, nestao zajedno sa dinosaurusima, a preostale vrste su se polako izumirale jedna za drugom tokom Kenozoika. Rani naučnici su dugo smatrali da je ova čitava klasa potpuno izumrla, ali od šuma ginkofita koje su prekrivale kontinente, od desetina različitih vrsta, preživjelo je samo sedam stabala vrste Ginkgo biloba(slika8.). Tih sedam stabala je otkriveno krajem osamnaestog stoljeća u jednom budističkom manastiru u istočnoj Kini, i njihovo sjeme je odmah rašireno širom svijeta. Danas je Ginkgo biloba jedno od najčešće uzgajanih ukrasnih stabala na svijetu, ali se koristi i u medicinske svrhe .

Cordiatales (slika 7.)grupa biljaka koje je davno izumrla, predstavlja prelazni oblik u razvoju četinjača . Lišće je i dalje veliko, ali postaje izduženo, sa vaskularnom strukturom sličnom današnjim četinjačama. Razvoj ploda se odigrava u posebnim lisnatim izraslinama: posebno lišće raste tako da se preklapa jedno sa drugim, dok se plod nalazi između lisnatih slojeva. Ovo lišće se vjerojatno sušilo i postajalo čvrsta zaštita za plod, iz koga ga životinje nisu mogle lako izvući (ptice još nisu postojale, tako da nije bilo ni kljunova koji su mogli da iščupaju plod iz takve ljušture).

Kod Coniferophyta, četinjača, lišće postaje manje i gušće, sa češćim grananjem. Lisnata ljuštura se razvija i očvršćuje, dok kod kasnijih, razvijenih četinjača ne postane ono što danas nazivamo češer(mnogi primitivnije četinjače i dalje imaju ljušturu koja je na pola puta između lisnate ljuske Cordiatalesa i modernih češera). Slojevi voska oko epiderma postaju deblji, a površina lišća se smanjuje. Unutrašnji dijelovi postaju bogati smolom, koja djeluje kao antifriz i omogućava drveću da lakše preživi u veoma hladnim krajevima. Četinjače su na osnovu ovih adaptacija zauzeli ogromne hladne oblasti i formirali tajge kakve vidimo i danas.

Nekoliko vrsta gametofita preživjele su i danas Najpoznatiji predstavnici su Welwitschia mirabilis(slika9.), biljka sa najvećim lišćem na svijetu, i efedra, poznata po svom ekstraktu koji se koristi za povećanje metabolizma i mršavljenje (ovaj ekstrakt je u zadnjih nekoliko godina postao zloglasan i zabranjen na nekim tržištima zbog nuspojave povezane sa izazivanjem srčanog udara).

Kritosjemenjače su dugo bile misterija; najranije vrste iz ove grupe nisu bile drvenaste, i veoma rijetko su se fosilizirane. Međutim, u zadnjih dvadesetak godina je nađeno nekoliko fosila koje pokazuju mnoge primitivne osobine kritosjemenjača , tako da slika polako postaje sve jasnija. Molekularne analize također pomažu da se razluči stablo razvoja kritosjemenjača.

     Sanmiguelia je ključni fosil u ovom prijelazu. Ovaj fosil iz kasnog perioda Trije pokazuje mnoge osobine kasnijih kritosjemenjači.. Što je još značajnije, Sanmiguelia pokazuje mješavinu osobina dikotila i monokotila, dvije osnovne klase kritosjemenjača. Cvjetolike strukture su veoma slične češerima kritosjemenjača, jedva nešto više od lišća koje raste u povezanom obruču; ali svi potrebni elementi za buduće cvjetove su prisutni.

        Archaeofructis (slika 10.)je biljka iz perioda Jure sa daljim razvojem cvjetova. Organizacija organa za razmnožavanje odgovara cvijeću, i polen je na izduženim stamenima. Niz drugih osobina koje se pojavljuju kod kasnijih kritosjemenjača i je također prisutan, ali su prisutne i razlike koje sprečavaju da se Archaeofructis smatra prvom pravom kritosjemenjačom.

U periodu Krede dolazi do eksplozije različitih vrsta kritosjemenjača. Razlog za eksploziju razvoja kritosjemenjača bila je koevolucija insekata. Insekti su počeli da napadaju i jedu plodove kritosjemenjača od samog početka: najbolji fosil Sanmiguelie ima jasno vidljive tragove ujeda insekta blizu osnove ploda. Mada su kritosjemenjače još dugo vremena nastavile da se oslanjaju na vjetar za prijenos peludi, insekti su postajali sve važniji. Najvjerojatniji razlog za naglu eksploziju kritosjemenjača u toku Krede je upravo ova koevolucija, ali i razvoj slatkog nektara sa svrhom da mami insekte na pelud.

Desetine fosila iz ovog perioda pokazuju rani razvoj cvijeća, ali mnoge primitivne osobine četinjača su opstale sve do danas.

Slika 1. Slika 2.

Slika 3. Rekonstrukcija izgleda šume iz perioda Karbona ( u sredini se nalazi Sigillaria, u pozadini s lijeve strane velikapaprat, a s desne strane stablo iz porodice Equiselopsida)

Slika 4. Fosil lista progimnosperme Archaeopteris

Slika 6.

Slika 5.

Slika 8.

Slika 7.Cordiatales stablo i plod prijelazni oblik u razvoju četinjača

Slika 9.

Slika 10.

Slika 11.  Magnolija najprimitivnijia cvjetnica, ima veoma primitivan cvijet i plod koji je veoma sličan češeru (ne samo po vanjskom izgledu, već i po unutrašnjoj građi i po genetskoj strukturi)

2.PODJELA BILJAKA

Carstvo Biljaka(Plantae) dijeli se na dvije grupe : NIŽE BILJKE ili STELJNJAČE VIŠE BILJKE ili STABLAŠICE

Podcarstvo Thallophyta čine „niže biljke“ kojima tijelo nije raščlanjeno na osnovne vegetativne organe ( list, stabiljku i korijen) već im tijelo čini steljka. U tu skupinu spadaju alge, gljive i lišajevi.

Alge(slika 12.) su velika i raznolika skupina autotrofnih organizama koji žive u vodenim ili vlažnim staništima. Obuhvaćaju jednostanične organizme veličine 0,2 do 2 µm i višestanične organizme od kojih neki mogu doseći divovske dimenzije. Alge dijelimo u 7 razreda, a jedan od kriterija klasifikacije višestaničnih vrsta je sastav pigmenata u plastidima. Zelene alge imaju kloroplaste, smeđe alge imaju u stanicama feoplaste, plastide sa visokim sadržajem fukoksantina, smeđeg pigmenta koji prekriva klorofil, a crvene alge imaju rodoplaste sa crvenim pigmentom fikoeritrinom.

Lišajevi(slika 13.) su u morfološkom i fiziološkom smislu samostalna zajednica mikobionta ( gljive) i fotobionta ( alge i/ili modrozelene alge). Kao mikobionti u lišajevima su najčešće gljive mješinarke, rjeđe stapčarke (mala skupina tropskih i suptropskih lišajeva), ali ponekad i tzv. Fungi imperfect, niže gljive, dok su fotobionti alge i modrozelene alge zastupljene brojnim vrstama. Lišajeva ima oko 13 000, a sistematika je analogna sistematici gljiva. U zajednici gljive i alge nastaju spojevi svojstveni samo lišajevima, a neki od njih imaju primjenu u ljekarništvu. Lišajevi su gotovo jedini stanovnici ledenih pustinja (podnose temp i do -196°C), rastu vrlo polagano, a neki su indikatori onečišćenja zraka. Prema obliku steljke razlikujemo koraste, zrnate, listaste i grmaste lišajeve, a prema podlozi za koju su pričvršćeni terestričke (na tlu),epilitske (na stijenama) i epifitske (na drugim biljkama). U anatomskom smislu steljku lišaja koja se sastoji se od hifa (stanica gljiva) i stanica algi možemo podijeliti na koru i srž. Hife su gusto isprepletene na površini lišaja tvoreći koru ispod koje su smještene fotosintetski aktivne stanice algi. U središtu steljke je srž u kojoj se skladište voda i pričuvne tvari, a građena od rijetko isprepletenih hifa.

Podcarstvo Cormophyta, stablašice, „više biljke” čine mahovine, papratnjače i sjemenjače , a tijelo je raščlanjeno na vegetativne organe – korijen, stablo i listove.

Mahovine (slika 14.)su najprimitivnije više biljke, s predstavnicima čije je tijelo

još uvijek u obliku steljke (taložne mahovine), ali i sa vrstama koje imaju izdanak raščlanjen na stablo i listove (foliozne mahovine) poput pravih stablašica. Mahovine su kopnene biljke koje žive na vlažnim mjestima (šume, tresetišta). Primitivnije mahovine još nemaju razvijene žile, već se provođene vode i tvari odvija kapilarno, dok su razvijenije vrste razvile stanice za provođenje vode – hidroide, te za provodnju asimilata – leptoide. Za mahovine je karakteristična izmjena generacija koja je obrnuta u odnosu na sve druge biljke : gematofit(spolna generacija) je dominantna generacija na kojoj se kao reducirana generacija razvija sporofit.

Papratnjače (slika 15.)su razvijene i rasprostranjene kopnene biljke iako su, poput mahovina, najzastupljenije u vlažnim i toplim predjelima. Tijelo papratnjača sastoji se od organa tipičnih za stablašice: korijena, stabla i listova, no cvijet ne razvijaju. Stablo je najčešće podzemno (podanak) i iz njega izbijaju nadzemni pojedinačni listovi i podzemni adventivni korijenčići. Imaju potpuno razvijeno pokrovno i provodno staničje. I u papratnjača se jasno uočava izmjena dviju

generacija - sporofita, koji je razvijeniji, i reduciranog gametofita. Gametofit, spolna generacija (haploidna faza)je samostalna tvorevina - protalij na kojemu se razvijaju arhegoniji i anteridiji, tj. ženski i muški spolni organi.

Sjemenjače su biljke koje su razvojem cvijeta kao i tvorevine za rasprostiranje sjemenke osigurale dominaciju u biljnom svijetu. Danas postoji 250 - 300 000 vrsta sjemenjača, koje mogu biti drvenaste ili zeljaste, jednogodišnje ili trajnice, a njihova se sistematika u najvećoj mjeri temelji na građi cvijeta. U sjemenjača prisutna je izmjena generacija, dominantan oblik je sporofit dok je gametofit skriven u cvijetu, reduciran i potpuno ovisan o sporofitu. Dijele se na kritosjemenjače i golosjemenjače.

Golosjemenjače su starija i primitivna skupina sjemenjača. Danas je poznato oko 800 vrsta. Dijele se na:

Četinjače

Naziv četinjače dolazi od izgleda i građe njihovih, najčešće tvrdih igličastih listova koji su u pravilu vazdazeleni. To su, ponekad vrlo visoka, stabla ili grmovi, rasprostranjeni uglavnom sjevernom hemisferom. Susrećemo ih najčešće u okviru šumske vegetacije. U hrvatskoj flori zastupljeno je dvadesetak vrsta, unutar porodica : borovi(slika 16.), čempresi(slika 17.), tisa(slika 18.) Među četinjače također spadaju najstarija živuća ( do 4000 godina) i najveća stabla današnjice, mamutovci(slika 19.) - izgrađuju šume u planinskom području zapadnih dijelova Sjeverne Amerike.

Perastolisnate sjemenjače

Imaju peraste listove. Zastupljene su unutar porodica : cikadine i kositrenice.

Kod kritosjemenjača sjemeni zameci zatvoreni su u posebnom organu koji se zove plodnica. Na taj način oni više nisu u izravnom dodiru s okolišem, oni su skriveni pa otuda i njihovo ime kritosjemenjače. Plodnica je organ koji sjemenim zamecima pruža dodatnu zaštitu, a razvija se u cvijetu, kao dio tučka. Prilikom razvitka sjemenki iz plodnice razvija se plod. 200.000 do 400.000 poznatih vrsta kritosjemenjača grupirano je u oko 400 do 500 porodica, koje se dijele na jednosupnice(sjemenje ima sjednu supku) i dvosupnice.

Slika 12. Slika 13.

Slika 14. Slika 15.

Slika 16. Slika 17. Arizonski čempres

Slika18. Slika 19.

3.FIZIOLOGIJA BILJAKA

Biljke se po svojoj građi može podijeliti na više načina. Postoje prave vodene biljke i one koje osim u vodi rastu i iznad i izvan vode. Razlikujemo ih po tome što su biljke koje rastu iznad vode vrlo čvrste strukture stabljike, a prave vodene biljke vrlo nježne – ne mogu stajati uspravno, osim u vodi. sve biljke sastoje se od 4 osnovna dijela (organa): korijena, stabljike, listova i cvijeta.

KORIJEN (slika 20. i 21.)

Funkcija korijena biljke jest crpljenje hranjivih tvari iz podloge i dopremanje do listova i

cvijeta kroz stabljiku. Hranjive tvari iz korijena prema lišću provode se kroz ksilem (cjevaste

strukture zadužene za transport tvari kroz biljku). Isto tako korijen je na neki način „temelj“

biljke – on omogućuje učvršćivanje biljke u podlogu (na kamen ili panj), pa čak i za

horizontalno kretanje biljke (koje je minimalno). Kretanja biljke nazivaju se taksije i može ih

izazvati svjetlo, temperatura, tvar iz okoliša, mehanički dodir, sila teže. Postoji pet osnovnih

tipova korijenja:

1) Običan korijen – ima većina akvarijskog bilja. Korijen raste iz baze biljke (donji dio stabljike

ili peteljke). Korijen se sastoji od glavnih grana i perifernih sitnih korijenovih izdanaka. Ovisno

o vrsti, neke biljke imaju vrlo snažan i velik korijen (pogotovo one koje se mogu uzgajati

iznad vode), a neke biljke imaju slabiji korijen. Prema tome možemo zaključiti i koliko

hranjivih tvari biljke crpe kroz korijen, a koliko kroz lišće.

2) Korijen plutajućeg bilja – najčešće je nježne strukture i vrlo razgranat – mora pohvatati

hranjive tvari iz vode. Može biti (prema veličini biljke) izrazito dug.

3) Korijen iz rizoma (podanka). Rizom je dio stabljike u kojem se čuvaju hranjive tvari i koji

nije ukopan u tlo. Biljka se korijenjem može učvrstiti za kamen ili panj, tako da je cijeli korijen

iznad površine podloge.

4) Korijen iz gomolja (lukovice). Gomolj ima istu funkciju kao i rizom, ali je ukopan u podlogu.

Gomolj je kuglasto zadebljanje u bazi stabljike koje služi za čuvanje hranjivih tvari.

5) Korijen s posebnim organom za pohranu hranjivih tvari – organ se nalazi iznad površine

podloge i ima istu funkciju kao i rizom i gomolj.

Slika 20.mikroskopska slika korijena Slika 21.mikroskopska slika korijenovih

dlačica

STABLJIKA

Osnovna funkcija stabljike biljke jest provođenje hranjivih tvari iz korijena do listova ili

cvijeta. Stabljika isto tako služi kao svojevrstan potporanj za biljku kojom se ona bori za

vertikalni prostor pošto listovi moraju dobiti svjetla da bi biljka opstala. Raste u dužinu

(visinu) na vegetacijskom vršku. Stabljika je najčvršći dio biljke. Stabljika se sastoji od tri

osnovna dijela – epiderme, primarne kore i centralnog cilindra(slika 22.). Epiderma je tanak

površinski dio stabljike koji se sastoji od jednog sloja stanica. Primarna kora nalazi se odmah

ispod epiderme i ima oblik šupljeg cilindra. Primarna kora je višeslojna i često strukturirana

tako da sadrži zračne ćelije koje omogućavaju čvrstoću stabljike. Unutar praznog dijela

cilindra primarne kore nalazi se centralni cilindar ili srčika stabljike koja je ispunjena žilama

koje provode vodu i hranjive tvari. U centralnom cilindru se za vrijeme vegetacijskog

mirovanja biljke skupljaju hranjive tvari.

 Slika 22.

Slika 23.

LISTOVI 

Listovi rastu na više načina. Mogu rasti iz glavne stabljike ili iz bočnih stabljika na peteljkama.

Peteljke su obično malo zadebljane na dijelu koji ih spaja sa stabljikom. Točku u kojoj se

spajaju stabljika i peteljka nazivamo čvorište ili koljenica. Ovisno o vrsti biljke lišće na razne

načine može biti raspoređeno po stabljici(slika 24.).

1) Bazalna lisna rozeta

2) Ukršteno raspoređeni listovi

3) Pršljenasto (zavojito) raspoređeni listovi

Slika 24.

Svaki list građen je od nekoliko osnovnih dijelova:peteljke, plojke(prošireni dio lista),glavne

žile i nervatura(žilice)(slika25.) . Glavni dio lista (plojka) građen je slojevito. Kad bismo list

biljke zarezali i mikroskopom se zagledali u presjek lista uočili bismo tri osnovna sloja - gornju

i donju epidermu te srednji sloj - parenhim sa žilama. Gornja epiderma (gornji dio lista)

sastoji se najčešće od pločastih stanica s malo jačom gornjom stjenkom, a sa slabijim bočnim

i unutarnjim. Gornji sloj je presvučen lipofilnom kutikulom. Ista stvar je i s donjom

epidermom, samo je lipofilna kutikula na donjoj strani. Srednji sloj sastoji se od palisadnog

parenhima i spužvastog parenhima. Palisadni parenhim sastavljen je od visokih stanica koje

su krcate kloroplastima. Spužvasti parenhim ima velike međustanične prostore i malo

kloroplasta. Služi za prozračivanje - dakle, u izravnoj je vezi s pučima kroz koje ulaze i izlaze

kisik i ugljični dioksid. Listovi su prošarani žilicama koje služe za provođenje hranjivih tvari i

produkata asimilacije (fotosinteze) po biljci. U žilici postoje kanali koji se nazivaju ksilemi i

floemi. Ksilem je provodni dio biljke kroz koji voda s hranjivim tvarima putuje od korijena

preko stabljike do lišća i cvjetova, a floem provodni dio biljke kroz koji produkti asimilacije

prelaze iz lista u ostale dijelove biljke. Nervatura ili žilice na lišću mogu biti različito

raspoređene i to linearno , ukrštenih vena, dihotomski, longitudinalno, palmovito,

paralelno,boroliko, retikularno, rotacijski.

Slika 25.

      Slika 26. Mikroskopska slika lista            

CVJETOVI

Građa cvijeta lap, plodnica, tučak, prašnici, latice(slika 27.). Cvijet je ustvari organ za

razmnožavanje biljaka. Cvijet sadrži reproduktivne organe biljke, a jedna od funkcija mu je da

proizvodi sjeme. Nakon oplodnje, dijelovi cvijeta se razvijaju u plod. Kod viših biljaka

sjemenke služe za razvoj slijedeće generacije potomaka, kao primarni način razmnožavanja

određene biljne vrste. Cvijet je smješten na cvjetištu, gornjem proširenom dijelu cvjetne

stapke. Vanjski dijelovi cvijeta su čaška i vjenčić. Čašku čine lapovi,a vjenčić čine latice. U

unutrašnjosti cvijeta nalaze se spolni dijelovi cvijeta. Ženski spolni dio cvijeta je tučak.

Građen je od plodnice,vrata i njuške tučka. Donji prošireni dio tučka naziva se plodnica. U

njoj se nalazi jedan ili više sjemenih zametaka,a u svakom od njih je ženska spolna stanica .

Prašnici su muški dijelovi cvijeta. Svaki prašnik građen je od prašničke niti i prašnice u kojoj

su peludna zrnca. U svakom su peludnom zrncu muške spolne stanice. Cvjetovi mogu biti

jednospolni ili dvospolni. Cvjetovi koji imaju tučak i prašnike su dvospolni cvjetovi .

Oprašivanje je prijenos peludnih zrnaca na njušku tučka. Cvjetovi se oprašuju kukcima i

vjetrom,a rjeđe se i samooprašuju. Oplodnja je proces u kojemu se muška spolna stanica iz

peludnog zrnca spušta kroz cjevčicu do sjemenog zametka,te se u njemu spaja s jajnom

stanicom. Nakon oplodnje plodnica se tučka povećava i od nje se razvije plod,a ostali dijelovi

cvijeta uvenu. Iz sjemenog zametka razvit će se sjemenka,a iz jajne stanice klica.

Slika 27.

BILJNA STANICA 

Biljna stanica(slika 28.) jest osnovni gradbeni živi element svake biljke. Stanica uvijek nastaje

iz stanice (mitozom ili diobom stanice). Svaka stanica ima kompletnu genetičku informaciju

pohranjena u DNA. Stanična membrana je granica između stanice i okoliša. Kao izvor

energije u stanici koristi se ATP.

Slika 28.

Građa biljne stanice (slika 29.)

Biljna stanica obavijena je staničnom membranom kojom je povezana okolišem,druga

ovojnica stanice naziva se stanična stjenka. Stanica je ispunjena citoplazmom . Naziva se i

citosol. U njoj se nalaze svi organeli bitni za život stanice, obavija je lipidna membrana, a

citoplazma se nalazi unutar stanice, jezgre i unutar organela. Najveći organel stanice je jezgra

.Obavijena je sa dvije membrane, jezgrenom membranom koja je odvaja od citoplaze , a u

njoj se nalazi kromatin kojeg čini DNA i bjelančevine te jezgrica koja sadrži RNA i

ribonukleoproteine. Od ostalih organela u stanici se nalaze još i amiloplast (koji sadrži škrob),

vakuola u kojoj se nalazi voda, šećer, sol,proteini i pigmenti, mitohondrij organel za stanično

disanje ,energijska centrala stanice jer se u mitohondriju nalazi najveći udio ATP-a ,

centrosomi, ribosomi, Golgijevo tijelo, endoplazmatska mrežica i kloroplasti(organ

fotosinteze).

Slika 29.

4.FOTOSINTEZA

Fotosinteza se u živom svijetu pojavila relativno rano u toku evolucije kada je gotovo sav život na Zemlji bio u formi mikroorganizama, a atmosfera sadržavala mnogo više ugljikovog dioksida nego danas. Prvi fotosintetski organizmi su vjerojatno evoluirali prije oko 3,5 milijarde godina, a koristili su vodik i sumporovodik kao izvore elektrona, prije nego vodu. Cijanobakterije su se pojavile kasnije, prije oko 3 milijarde godina, te trajno izmijenile izgled Zemlje kada su počele sa ispuštaju kisik u atmosferu prije 2,4 milijarde godina . Tako izmijenjena atmosfera je omogućila evoluciju kompleksnijih oblika života kao što su protisti. Mnogo kasnije, prije oko milijardu godina, neki od protista su formirali simbiotske veze sa cijanobakterijama, čineći tako pretke današnjih biljaka i alga .Kloroplasti u današnjim biljkama su potomci cijanobakterija. APSORPCIJA SUNČEVOG ZRAČENJA

Proces fotosinteze uvijek počinje apsorpcijom Sunčeva zračenja. Na Zemlju padaju zrake valne duljine od 300 do 2600 nanometara. Vidljivi dio Sunčeva spektra iznosi od 390 do 760 nanometara i sadrži ljubičastu(390-492nm), plavu(422-492nm), zelenu(492-535nm), žutu(535-586nm), narančastu(586-647nm) i crvenu (647-760nm). Vidljivi dio spektra služi kao izvor energije za fotosintezu, pa se zato naziva fotosintetski aktivna radijacija (FAR), ili fotosintetski-aktivno zračenje (FAZ). Svjetolosna energija se zrači i rasprostire u obliku diskretnih jedinica – fotona. Fotoni sadrže energiju koja može izazvati reakciju fotosinteze.Energija koju nosi jedan foton naziva se kvant. Energija kvanta je veća ukoliko je valna dužina svjetlosti manja. Najveću energiju kvanta ima ljubičasta, a najmanju crvena svjetlost. Da bi reakcija fotosinteze mogla početi potrebno je da kvant svjetlosti ima neki minimum energije neophodan za aktiviranje molekula klorofila. Ako kvant svjetlosti sadrži taj minimum energije reakcija će početi. Ako kvant svjetlosti ima više energije nego što je potrebno za aktiviranje molekula klorofila višak energije će se izgubiti u vidu topline.

LIST KAO ORGAN FOTOSINTEZE

List adaptiran je tako, da s jedne strane apsorbira što je moguće više svjetlosne energije, a s druge strane obezbjedi pristup ugljikovom dioksidu do svake stanice(slika 30.) . S gornje strane lista, ispod prozračnog epiderma nalaze se palisadni(asimilacijski) parenhim koji se sastoji od dva ili više redova visokih i uskih stanica gusto postavljenih okomito na gornju epidermu. Te su stanice sadrže kloroplaste koji apsorbiraju sunčevu svjetlost. Ispod palisadni parenhima nalazi se spužvasti (transpiracijski) parenhim koji je građen od stanica nepravilnog oblika između kojih se nalazi mreža zračnih prostora kroz koje ulaze plinovi(ugljikov dioksid) .Ugljikov dioksid kroz stromu ulazi u međustanični prostor , pa u citoplazu i dalje u kloroplaste.

Slika 30.

KLOROPLASTI

Kloroplasti (slika 31.) su organele koje se nalaze u citoplazimi biljne stanice. Proces fotosinteze se odvija upravo u kloroplastima gdje se energija sunčevog zračenja pretvara u slobodnu energiju kemijske veze organskih molekula ATP-a i NADPH-a. kloroplasti su obavijeni dvjema membranama, vanjskom i unutrašnjom, između kojih se nalazi međumembranski prostor. Obavijena unutrašnjom membranom je stroma (ili matriks) kloroplasta, u kojoj se nalaze membranske strukture - tilakoidi . Na tilakoidima se nalaze pigmenti i enzimi koji učestvuju u svijetloj fazi fotosinteze. Na njima se nalazi zeleni pigment – klorofil.

KLOROFIL

Kod viših biljaka poznate su dvije vrste klorofila a i b. U okviru a grupe postoji više vrsta. Smatra se da ukupno ima oko 10 vrsta klorofila. Osnovni pigment biljke bez koga nije moguća fotosinteza je klorofil a. klorofil a i b se razlikuju po boji i kemijskom sastavu. klorofil a ima plavo-zelenu boju, a klorofil b žuto – zelenu boju. Klorofil apsorbira sunčevu svjetlost.

Slika 31.

APSORPCIJA VODE

Voda je također potrebna u procesu fotosinteze. Biljka vodu prikuplja pomoću sustava korijena pomoću osnovnih procesa osmoze i bubrenja. Bubrenje je proces u kojem tijelo(korijenove dlačice) koje bubri prima tekućinu ili vodenu paru uz povećanje volumena, a osmozom se ta voda propušta dalje iz područja veće koncentracije vode do područja s manjom koncentracijom vode. Voda dalje putuje ksilemom kroz stabljiku da listova pomoću vodenog potencijala.

FAZE FOTOSINTEZE

SVJETLOSNA(PRIMARNA) REAKCIJA FOTOSINTEZE

Reakcija se odvija na tilakoidima na kojima se nalaze pigmenti i enzimi koji grade dva fotosistema FS1 i FS2. Kada molekula klorofila apsorbira svjetlost njegov elektron na vanjskoj orbitali postaje pobuđeni uslijed viška energije napušta molekulu klorofila. Višak energije pohranjuje se u ATP-u(glavni izvor energije u stanici), a pobuđeni elektron prima NADP i postaje NADPH. Fotosistem 1 svoj izgubljeni elektron nadoknađuje iz fotosistema 2 , a fotosistem 2 svoj elektron nadoknađuje iz vode. Voda se tada cijepa i otpušta se kisik u atmosferu.

REAKCIJA FOTOSINTEZE U TAMI(SEKUNDARNA REAKCIJA)

Proizvodi iz svijetle faze fotosinteze ATP i NADPH se koriste u sekundarnoj fazi fotosinteze za sintezu CO2. Taj se proces još naziva i Calvinov ciklus. Ciklus se odvija u stromi kloroplasta i to u tri faze. Prva faza je vezanje ugljikovog dioksida za ribuloza-1,5-bisfosfata pri čemu nastaju dvije molekule 3-fosfoglicerata,u drugoj fazi reducira se 3 – fosfatglicerat kako bi započela sinteza heksoze . Treća faza je regeneracija ribuloze-1,5-bisfosfata kako bi se mogla ponovo vezati molekula ugljikovog dioksida.

Za asimiliranje tri molekule ugljikovog dioksida utroši se 9 molekula ATP-a i 6 molekula NADPH-apri čemu nastaje jedna molekula triozafosfata(gliceraldehid -3-fosfata).Dvije molekule G3P (odnosno jedna molekula F6P) koje su izašle iz ciklusa se koriste za pravljenje većih ugljikohidrata. Fotosinteza (iz grčkog υώτο- [foto-], "svjetlost" i σύνθεσις [sintesis],"spajanje s nečim") je proces pretvaranja svjetlosne energije u kemijsku i njeno pohranjivanje u molekule šećera. Za proces fotosinteze biljkama je neophodan ugljik dioksid, voda i svjetlosna energija. Proces se odvija u kloroplastima, malim organelima u citoplazmi biljnih stanica koje sadrže zeleni pigment zvani klorofil. Fotosinteza se najvećim dijelom odvija u listovima biljaka, a veoma malo ili nikako u drugim dijelovima biljke (stablu, korijenu i dr.). Poces fotosinteze se odvija prema sljedećoj kemijskoj jednadžbi : 6CO2 + 6H20 →C6H12O6 + 6O2.