Τζανουδάκης Δημήτριος Καθηγητής τμήματος Βιολογίας Πανεπιστημίου Πάτρας Τηλ. / Fax:

Transcript

1 Βιολογία Φυτών Ι 2017: Η επιστήμη της Βοτανικής, Φυτά και Οικοσύστημα, Φυτά και άνθρωπος Τζανουδάκης Δημήτριος Καθηγητής τμήματος Βιολογίας Πανεπιστημίου Πάτρας Τηλ. / Fax: tzanoyd@upatras.gr

2 ΤΟΜΕΑΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ

3 ΣΥΓΚΡΟΤΗΣΗ ΤΟΜΕΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΦΥΤΩΝ Εργαστήριο Βοτανικής Εργαστήριo Φυσιολογίας Φυτών Δραστηριότητα Οικολογίας

4 Αίθουσα Ασκήσεων Εργαστηρίου Βοτανικής

5 Αίθουσα Ασκήσεων Εργαστηρίου Φυσιολογίας Φυτών

6 Αίθουσα Ασκήσεων Οικολογίας Φυτών

7 Βιβλιοθήκη Εργαστηρίου Βοτανικής

8 Βιβλιοθήκη Εργαστηρίου Φυσιολογίας

9 Βοτανικό Μουσείο (Herbarium) Επιστημονική συλλογή αποξηραμένων φυτικών δειγμάτων

10 Δείγματα φυτών στο Βοτανικό Μουσείο Υπάρχουν περίπου δείγματα φυτών

11 Πειραματικός Κήπος

12 Βοτανικός Κήπος (έκταση 30 στρ. υπό διαμόρφωση, επένδυση έως τώρα )

13 Vascular plants of Greece: An annotated checklist

14 Μαθήματα του Τομέα Βιολογίας Φυτών Προπτυχιακά A.Υποχρεωτικά Βιολογία Φυτών I &II Ειδικά μαθήματα Βοτανικής (Συστηματική Βοτανική) Συστηματική Σπερματοφύτων Φυσιολογία Φυτών Οικολογία II Β. Επιλογής Βιογεωγραφία Οικολογία Βλάστησης Οικοφυσιολογία Φυτών Φωτοσύνθεση Διπλωματική Εργασία

15 Περιεχόμενο της επιστήμης και του Μαθήματος «Βιολογία Φυτών =Βοτανική» Βοτανική =Βιολογία Φυτών Βοτανική = Η επιστήμη που μελετά τη βιολογία των φυτικών οργανισμών (Φυτών). Μελέτη της βιολογίας των φυτών σημαίνει μελέτη: μορφής και δομής λειτουργιών Εξελικτικής πορείας και σχέσεων με τα υπόλοιπα έμβια όντα αλληλεπιδράσεων με τα υπόλοιπα έμβια όντα και τα στοιχεία του αβιοτικού περιβάλλοντος. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

16 Επί μέρους επιστήμες της Βοτανικής Μορφής και δομής (Μορφολογία, Ανατομία, κυτταρολογία) Λειτουργιών (Φυσιολογία, Ανάπτυξη, γενετική) Εξελικτικής πορείας και σχέσεων με τα υπόλοιπα έμβια όντα (ταξινόμηση ή συστηματική και εξέλιξη) αλληλεπιδράσεις με τα στοιχεία του αβιοτικού περιβάλλοντος (Οικολογία). Χρησιμότητα- εφαρμογές- Διαχείριση Φυτών (Φυσικό περιβάλλον, Γεωπονία, Δασολογία, Ανθοκομία, φαρμακογνωσία κλπ.) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

17 Διδακτική προσέγγιση της Βοτανικής Μορφολογία: Εστιάζει στα κοινά χαρακτηριστικά (ομοιότητες) των υπό μελέτη ομάδων. Συστηματική: εστιάζει στις διαφορές προκειμένου να διακρίνει τις διάφορες ταξινομικές ομάδες (Taxa) αλλά και στις ομοιότητες προκειμένου καθορίσει τις διάφορες θέσεις στο σύστημα ταξινόμησης. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

18 Χαρακτηριστικά στα οποία στηρίζεται η ταξινόμηση (ομοιότητες και διαφορές) Δομές Μορφή Λειτουργίες Οικολογικές απαιτήσεις Ομοιότητες και διαφορές είναι αλληλένδετες Π.χ. Κυτταρική οργάνωση(ομοιότητα) 1. Προκαρυωτικα 2. Ευκαρυωτικά 3. Μονοκύτταρα 4. Πολυκύτταρα. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

19 Χαρακτηριστικά στα οποία στηρίζεται η ταξινόμηση (ομοιότητες και διαφορές) Ανάγκη πρόσληψης ενέργειας (ομοιότητα) 1. Αυτότροφοι 2. Ετερότροφοι 2a. Φυτοφάγοι 2b. Σαρκοφάγοι ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

20 Ταξινόμηση των έμβιων όντων σχέση των φυτών με τις υπόλοιπες ομάδες Επίπεδο Κυτταρικής οργάνωσης Προκαρυωτικό Ευκαρυωτικό Μονοκύτταρο Πολυκύτταρο Τρόπος εξασφάλισης της αναγκαίας ενέργειας Αυτότροφοι (φωτοσύνθεση) Ετερότροφοι καταναλωτές) Αποικοδομητές ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

21 Τα επίπεδα οργάνωσης του έμβιου κόσμου Χημικά θεμέλια των Φυτών (Χημικά στοιχεία- Μόρια). Μόρια- Μακρομόρια-Μοριακά σύμπλοκα (υποκυτταρικές Δομές). Το φυτικό Κύτταρο -Χαρακτηριστικά του φυτικού κυττάρου.( π.χ. κυτταρικό τοίχωμα, Πλαστίδια, κυτταρική διαίρεση). Από το μονοκύτταρο το πολυκυτταρικό επίπεδο οργάνωσης του φυτικού σώματος και τους ιστούς. Από τους ιστούς στα όργανα και τα συστήματα. Από τα όργανα στο φυτικό σώμα (Άτομο- Οργανισμό) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

22 Ανώτερα επίπεδα οργάνωσης Από τα άτομα στους πληθυσμούς Από τους πληθυσμούς στα είδη Από τους πληθυσμούς και τα είδη στις κοινότητες Αλληλεπίδραση βιοτικών και αβιοτικών στοιχείων δίδει το τύπο οικοτόπου ή ενδιαίτημα. Από τα ενδιαιτήματα στο οικοσύστημα. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

23 Τελειώνει η αποστολή ενός βοτανικού με τη χλωριδική εξερεύνηση μιας περιοχής με την απαρίθμηση των ειδών;..the contribution of the botanists to the science of biology is not restricted to the preparation of the floristic lists. There is an enormous amount of biological information to be gathered especially in the topics where ecology and taxonomy meet each other. Information regarding seedling development, types of vegetative propagation, perennation, phenotypic plasticity, plant response to pets and diseases are not only of biological but also of economical importance Davis & Hedge 1975

24

25 Φυτά και Άνθρωπος 1. Τα φυτά στο οικοσύστημα(πρωτογενείς παραγωγοί οργανικής ύλης και Ο2 Φυτά(καλλιέργεια) και ανθρώπινες κοινωνίες (σταμάτημα νομαδικού τρόπου ζωής) Φυτά και διατροφή (παραπάνω από είδη, έχουν καταγραφεί, ότι έχουν χρησιμοποιηθεί προς τη κατεύθυνση αυτή από τους διάφορους λαούς. Υδατάνθρακες: Σιτάρι, Καλαμπόκι, ρύζι, ζάχαρη, πατάτα κλπ. Έλαια: Ελιά, Καλαμπόκι, Ηλίανθος, Βαμβάκι, Σόγια κλπ., Πρωτεΐνες, βιταμίνες, ίνες: Όσπρια, φρούτα, λαχανικά, Ροφήματα και Καρυκεύματα: Κρασί, μπύρα, Καφές, τσάι, σοκολάτα, πιπέρι, κανέλα Φυτά και πρώτες ύλες. Ξυλεία, υφάσματα(βαμβακερά, λινά), σχοινιά, Χαρτί, Καουτσούκ, ρετσίνι, φελλός. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

26 Φυτά και Άνθρωπος 2 Φυτά και φαρμακευτικές ουσίες: Ασπιρίνη, Πενικιλίνη, Κινίνη, μορφίνη(όποιον), Ατροπίνη, Από αρχαιοτάτων χρόνων η επιστήμη της Βοτανικής ήταν ταυτόσημη, με αυτήν της ιατρικής και φαρμακευτικής. Ο όρος Βοτανολόγος σήμαινε, για χρόνια Θεραπευτής και μελετητής των θεραπευτικών ιδιοτήτων των «βοτάνων» και μόνο πολύ πρόσφατα, τον μελετητή της χλωρίδας ενός τόπου η το μελετητή της Βιολογίας των φυτών. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

27 Διαχειριστικές κατηγορίες φυτικών ειδών Εδώδιμα (Αυτοφυή ή καλλιεργούμενα) Αρωματικά και Φαρμακευτικά Καλλωπιστικά Αυτοφυή Συγγενικά των παραπάνω για γενετικές βελτιώσεις Σπάνια και ενδημικά ως αξιοθέατα (Φυσική μας κληρονομιά / οικοτουρισμός)

28 Φυσιολατρικός τουρισμός Επιμήκυνση της τουριστικής περιόδου. Τόνωση της ενδοχώρας και γενικά περιοχών με μικρή τουριστική ζήτηση Περιβαλλοντική ενημέρωση και ευαισθητοποίηση Ανάδειξη των ειδών χλωρίδας ως στοιχείων της φυσικής μας κληρονομιάς

29 Φυσιολατρικός τουρισμός Νησίδα Χρυσή (ΝΑ Κρήτη) Limoniastrum monopetalum

30 Φυσιολατρικός τουρισμός Φοινικόδασος Πρέβελης (Phoenix theophrastii)

31 Διάσημα φυτικά είδη, Crocus goulimyi (Φθινοπωρινή ανθοφορία)

32 Ελληνική χλωρίδα: Διάσημοι εξερευνητές και διάσημα φυτικά είδη Έργο μοναδικής επιστημονικής και καλλιτεχνικής αξίας. Το ακριβότερο συλλεκτικό κομμάτι (ια), 20 τόμοι) στο χώρο του Βιβλίου). Περιλαμβάνει περίπου 800 σχέδια (πίνακες) φυτικών ειδών από την Ελλάδα)

33 Η Πάτρα το 1794,εξερευνητική αποστολή στον Ερύμανθο

34 Ρόλος και σημασία των νουκλεινικών οξέων και των πρωτεϊνών Σχέση δομής και λειτουργίας(dna, RNA, πρωτεΐνες), Α-Τ, G-C Έδρα και έκφραση των γενετικών πληροφοριών Βάση της κληρονομικότητας και της Βιοποικιλότητας. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

35 Οργανικές ενώσεις Αν από ένα φυτικό σώμα, με ένα οποιοδήποτε τρόπο αφαιρέσουμε το νερό, το τμήμα που απομένει ονομάζεται ξηρά ουσία και στο σύνολο της σχεδόν συγκροτείται από οργανικές ενώσεις. Σε ποσοστό περίπου 99%του βάρους της, η ξηρά ουσία αποτελείται από 3 κατηγορίες οργανικών ενώσεων. Τις Πρωτεΐνες, τους υδατάνθρακες και τα νουκλεινικά οξέα. Κοινό χαρακτηριστικό των παραπάνω ενώσεων είναι το ότι είναι μακρομοριακά πολυμερή τα οποία «κτίζονται» από κάποιο επαναλαμβανόμενο δομικό λίθο. Για τους Υδατάνθρακες κάποιο Σάκχαρο (κύρια η γλυκόζη) για τα νουκλεινικά οξέα τα νουκλεοτίδια (5) Για τις πρωτεΐνες δομικοί λίθοι είναι τα Αμινοξέα(περίπου 20) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

36 Ποια η σκοπιμότητα και η αναγκαιότητα του μαθήματος? Η ανάγκη για γνώση και μάθηση Η κατανόηση του ρόλου και της σημασίας των φυτών στις λειτουργίες της φύσης Η κατανόηση της διαχρονικής σχέσης των φυτών με τον άνθρωπο Η καλύτερη αξιοποίηση και διαχείριση των φυτών ως φυσικού και βιολογικού πόρου στα πλαίσια των αρχών της βιώσιμης ανάπτυξης (Αειφορική διαχείριση) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

37 Φυτά Βιοποικιλότητα βιώσιμη ανάπτυξη Τα φυτά τα ζώα και οι μικροοργανισμοί αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους και με τα στοιχεία του φυσικού περιβάλλοντος στο οικοσύστημα, συγκροτούν τη βάση της βιώσιμης ανάπτυξης. Η σταθερή μείωση αυτής της ποικιλότητας των γονιδίων, των ειδών και των οικοσυστημάτων, όπως γίνεται σήμερα, υποσκάπτει τις προοπτικές για βιωσιμότητα της κοινωνίας μας. Αν συνεχισθεί η μείωση αυτή σύντομα θα υπάρξει διαταραχή στη σχέση, Παραγωγή της φύσης/ ανθρώπινες ανάγκες. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

38 Ποιο είναι το επίπεδο των γνώσεων μας «δεν μπορούμε να υπολογίσουμε τον αριθμό των ειδών που υπάρχουν στη Γη ούτε σε μια τάξη μεγέθους, μια κατάσταση τραγική σε όρους που αναφέρονται στη γνώση αλλά και στις δυνατότητες μας να επηρεάσουμε θετικά το μέλλον μας. Πολύ λίγα είναι τα επιστημονικά πεδία για τα οποία οι γνώσεις μας είναι τόσο περιορισμένες, και κανένα από αυτά δεν έχει τόση άμεση σχέση με τον άνθρωπο..» Peter Ravin, Missouri Bot. Garden ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

39 Σε τι επίπεδα βρίσκονται οι γνώσεις μας για τη βιοποικιλότητα, τη βάση για την ανάπτυξη ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

40 Φυτά και Άνθρωπος 1. Τα φυτά στο οικοσύστημα(πρωτογενείς παραγωγοί οργανικής ύλης και Ο2 Φυτά(καλλιέργεια) και ανθρώπινες κοινωνίες (σταμάτημα νομαδικού τρόπου ζωής) Φυτά και διατροφή (παραπάνω από είδη, έχουν καταγραφεί, ότι έχουν χρησιμοποιηθεί προς τη κατεύθυνση αυτή από τους διάφορους λαούς. Υδατάνθρακες: Σιτάρι, Καλαμπόκι, ρύζι, ζάχαρη, πατάτα κλπ. Έλαια: Ελιά, Καλαμπόκι, Ηλίανθος, Βαμβάκι, Σόγια κλπ., Πρωτεΐνες, βιταμίνες, ίνες: Όσπρια, φρούτα, λαχανικά, Ροφήματα και Καρυκεύματα: Κρασί, μπύρα, Καφές, τσάι, σοκολάτα, πιπέρι, κανέλα Φυτά και πρώτες ύλες. Ξυλεία, υφάσματα(βαμβακερά, λινά), σχοινιά, Χαρτί, Καουτσούκ, ρετσίνι, φελλός. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

41 Φυτά και Άνθρωπος 2 Φυτά και φαρμακευτικές ουσίες: Ασπιρίνη, Πενικιλίνη, Κινίνη, μορφίνη(όποιον), Ατροπίνη, Από αρχαιοτάτων χρόνων η επιστήμη της Βοτανικής ήταν ταυτόσημη, με αυτήν της ιατρικής και φαρμακευτικής. Ο όρος Βοτανολόγος σήμαινε, για χρόνια Θεραπευτής και μελετητή των θεραπευτικών ιδιοτήτων των «βοτάνων» και μόνο πολύ πρόσφατα, τον μελετητή της χλωρίδας ενός τόπου η το μελετητή της Βιολογίας των φυτών. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

42 Ιστορία της βοτανικής επιστήμης Παλιά όσο ο άνθρωπος (αναγνώριση των κατάλληλων προς διατροφή, ένδυση, κατασκευή εργαλείων κλπ ειδών) Αρχαίοι Έλληνες κλασικοί. Αριστοτέλης(προσπάθεια ορισμού του είδους), Θεόφραστος, π.χ. (θεμελιωτής της Βοτανικής «περί φυτών ιστορίαι», «Περί φυτών αιτίαι»). Διοσκουρίδης, 40-90μ.χ.(θεμελιωτής της φαρμακογνωσίας) «de Materia medica», Πλίνιος, 23-76, «Φυσική Ιστορία», 27 τόμοι. R. Hooke, , Μικροσκόπιο. Λιναίος, , Αρχές ταξινόμησης και ονοματολογίας (Γένος, είδος, Solanum tuberosum). Scheiden, & Schwan, Κυτταρική θεωρία Μεγάλοι εξερευνητές Φυσιοδίφες. Δαρβίνος , ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

43 Ελληνική Χλωρίς Έργο μοναδικής επιστημονικής και καλλιτεχνικής αξίας. Το ακριβότερο συλλεκτικό κομμάτι(ια) στο χώρο του Βιβλίου. Περιλαμβάνει περίπου 800 σχέδια (πίνακες) φυτικών ειδών) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

44 Διάρθρωση των παραδόσεων με βάση τα επίπεδα οργάνωσης του έμβιου κόσμου Χημικά θεμέλια των Φυτών (Χημικά στοιχεία-μόρια). Μόρια- Μακρομόρια-Μοριακά σύμπλοκα (υποκυτταρικές Δομές). Το φυτικό Κύτταρο -Χαρακτηριστικά του φυτικού κυττάρου.(κυτταρικό τοίχωμα, Πλαστίδια, κυτταρική διαίρεση). Από το μονοκύτταρο το πολυκυτταρικό επίπεδο οργάνωσης του φυτικού σώματος και τους ιστούς. Από τους ιστούς στα όργανα και τα συστήματα. Από τα όργανα στο φυτικό σώμα(άτομο-οργανισμό) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

45 Τα επίπεδα οργάνωσης του έμβιου κόσμου Χημικά θεμέλια των Φυτών (Χημικά στοιχεία- Μόρια). Μόρια- Μακρομόρια-Μοριακά σύμπλοκα (υποκυτταρικές Δομές). Το φυτικό Κύτταρο -Χαρακτηριστικά του φυτικού κυττάρου.( π.χ. κυτταρικό τοίχωμα, Πλαστίδια, κυτταρική διαίρεση). Από το μονοκύτταρο το πολυκυτταρικό επίπεδο οργάνωσης του φυτικού σώματος και τους ιστούς. Από τους ιστούς στα όργανα και τα συστήματα. Από τα όργανα στο φυτικό σώμα (Άτομο- Οργανισμό) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

46 Χημικά στοιχεία Από το σύνολο των χημικών στοιχείων, περίπου 30 συμμετέχουν στη κατασκευή των φυτικών κυττάρων (Φ.Κ.). Κάποια από αυτά έχουν πολύ μεγάλη ποσοτική συμμετοχή π.χ. C, Ο, Η. τα οποία φθάνουν μέχρι και στο 99%της κατά βάρος σύστασης ενός Φυτού ή ενός Φ.Κ. Κάποια άλλα εμφανίζονται σε ελάχιστες ποσότητες (Ιχνοστοιχεία), είναι όμως απαραίτητα για τη λειτουργία των κυττάρων π.χ. B, Cu, Mn, Zn, Mo, κ.α. Ενδιάμεσα εμφανίζονται στοιχεία όπως, τα N, K, Ca, S, Mg, Fe κλπ. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

47 ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

48 Χημικές ενώσεις Ανόργανες. Δεν πρέπει να ξεχνάμε ότι μια ανόργανη ένωση το νερό, αποτελεί βασικό συστατικό στο σώμα κάθε έμβιου όντος. Το ποσοστό συμμετοχής του νερού σε ένα φυτικό κύτταρο η σε ένα φυτικό σώμα μπορεί να ξεπεράσει και το 90%. Σε ένα Φ.Κ. πέρα από το νερό βρίσκουμε και αρκετές άλλες ανόργανες ενώσεις, π.χ. οξέα, άλατα, βάσεις, αέρια ( CO2, O2) είτε ως ενδιάμεσα είτε ως τελικά προϊόντα του μεταβολισμού. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

49 Οργανικές ενώσεις Αν από ένα φυτικό σώμα, με ένα οποιοδήποτε τρόπο αφαιρέσουμε το νερό, το τμήμα που απομένει ονομάζεται ξηρά ουσία και στο σύνολο της σχεδόν συγκροτείται από οργανικές ενώσεις. Σε ποσοστό περίπου 99%του βάρους της, η ξηρά ουσία αποτελείται από 3 κατηγορίες οργανικών ενώσεων. Τις Πρωτεΐνες, τους υδατάνθρακες και τα νουκλεινικά οξέα. Κοινό χαρακτηριστικό των παραπάνω ενώσεων είναι το ότι είναι μακρομοριακά πολυμερή τα οποία «κτίζονται» από κάποιο επαναλαμβανόμενο δομικό λίθο. Για τους Υδατάνθρακες κάποιο Σάκχαρο (κύρια η γλυκόζη) για τα νουκλεινικά οξέα τα νουκλεοτίδια (5) Για τις πρωτεΐνες δομικοί λίθοι είναι τα Αμινοξέα(περίπου 20) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

50 Ανώτερα επίπεδα οργάνωσης Από τα άτομα στους πληθυσμούς Από τους πληθυσμούς στα είδη Από τους πληθυσμούς και τα είδη στις κοινότητες Αλληλεπίδραση βιοτικών και αβιοτικών στοιχείων δίδει το τύπο οικοτόπου ή ενδιαίτημα. Από τα ενδιαιτήματα στο οικοσύστημα. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

51 Υδατάνθρακες που χαρακτηρίζουν το φυτικό Κύτταρο Άμυλο. Αποταμιευτική σκοπιμότητα Κυτταρίνη. Δομικό και σκελετικό συστατικό, των κυτταρικών τοιχωμάτων. Κοινά χαρακτηριστικά. Βιοπολυμερή με δομικό λίθο τη γλυκόζη Διαφορές. Στο βαθμό και στο τρόπο πολυμερισμού ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

52 Άμυλο Ουσιαστικά είναι μίγμα δυο μακρομοριακών ενώσεων της Αμυλόζης (ευθύγραμμη με περίπου γλυκόζες) και της αμυλοπηκτίνης (διακλαδισμένη με μέχρι 8000 γλυκόζες, και περιέχει μικρή ποσότητα φωσφορικού οξέος) Αποτελεί τη κύρια αποταμιευτική ουσία στο κόσμο των φυτών.( αντίστοιχη για το ζωικό κόσμο είναι το γλυκογόνο) Διασπάται υδρολυτικά με ισχυρά οξέα ή ενζυματικά (αμυλάσες). Ανιχνεύεται με ιώδιο ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

53 Αμυλόκοκκοι Στρωματική διάταξη. Κέντρο στρώσεων. Μέγεθος, σχήμα (χαρακτηριστι κό για κάθε είδος) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

54 Κυτταρίνη Είναι η πλέον διαδεδομένη οργανική ένωση στη φύση.(10 δις τόνοι C δεσμεύονται το χρόνο στα πλαίσια της φωτοσυνθετικής διαδικασίας και μετατρέπονται σε κυτταρίνη. Είναι δομικό στοιχείο των κυτταρικών τοιχωμάτων (ΚΤ) των ανωτέρων φυτών. Δομικός της λίθος είναι ο δισακχαρίτης Κελοβιόζη ( 2 γλυκόζες), με βαθμό πολυμερισμού 6-8 χιλ. Στη φύση διασπάται ενζυματικά από τις κυττάσες που περιέχονται στα κύτταρα των αποικοδομητών.(ανάγκες ανακύκλωσης) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

55 Δομή Κυτταρίνης ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

56 Η κυτταρίνη στα Κ.Τ. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

57 Φωσφολιπίδια: εστέρες λιπαρών οξέων με γλυκερόλη +φωσφορική ομάδα Μικρότερη συμμετοχή σε σχέση με τις 3 προηγούμενες κατηγορίες ενώσεων. Αλλά με σημαντικό ρόλο στη οργάνωση της ζωντανής ύλης και στη διάρθρωση (διαμερισματοποίηση) και λειτουργία των βιολογικών συστημάτων. Ως μόρια εμφανίζουν πολικότητα με τη παρουσία μιας υδρόφιλης και μιας υδρόφοβης ομάδας και για το λόγο αυτό σε υδατικό διάλυμα δημιουργούν οριακά στρώματα (μεμβράνες) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

58 Σχηματισμός κυτταρικών μεμβρανών ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

59 Μοντέλα μεμβράνης ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

60 Ο ρόλος των μεμβρανών Ολοκληρώνουν και οριοθετούν τα βιολογικά συστήματα(κύτταρα, οργανίδια). Διαμερισματοποιούν το κύτταρο. Προσφέρουν επιφάνειες πάνω στις οποίες εδράζονται άλλα συστήματα και λειτουργίες. Μέσα από τη διαφορετικότητα της δομής τους επιτρέπουν την εκλεκτική διέλευση διαφόρων ουσιών. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

61 Λειτουργίες μεμβρανών 1. φαγοκύτωση 2. πινοκύτωση 3, 4. έξω-πινοκύτωση 5. σύνδεση διαφόρων μεμβρανικών συστημάτων. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

62 Το φυτικό Κύτταρο (Φ.Κ.) Σχέση προόδου στη τεχνολογία με την κυτταρολογία και τη σχετική ορολογία. Ο Hook(1667) αυτό που παρατήρησε ήταν το Κ.Τ. νεκρών κυττάρων σε φελλό Όταν διαπίστωσαν ότι υπάρχει και περιεχόμενο το ονόμασαν πρωτοπλάστη Με καλύτερα μικροσκόπια παρατήρησαν ότι ο πρωτοπλάστης δεν είναι ομοιογενής και η πρώτη δομή που παρατήρησαν ήταν ο πυρήνας και το υπόλοιπο το ονόμασαν κυτόπλασμα ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

63 Οργανίδια και άλλες πρωτοπλασματικές διαφοροποιήσεις του Φ.Κ. Χ. χυμοτόπια Ν. Πυρήνας Π. Πλαστίδια Δ. Δικτυοσώματα. Μ. Μιτοχόνδρια ΕΔ. Ενδοπλασματικό δίκτυο. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

64 Ομαδοποίηση των επί μέρους δομών του ΦΚ ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

65 Σχηματική απεικόνιση ΦΚ ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

66 Βασικές μεμβράνες του Φ.Κ. Πλασματική μεμβράνη ή Πλασμαλήμμα: ημιπερατή μεμβράνη που περιβάλει το πρωτόπλασμα ενός κυττάρου. Τονοπλάστης : η ημιπερατή μεμβράνη που περιβάλλει το χυμοτόπιο των Φ.Κ. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

67 Χυμοτόπιο(α) Είναι δομές που χαρακτηρίζουν τα Φ.Κ. Περιβάλλονται από μια πλασματική μεμβράνη, τον Τονοπλάστη και το περιεχόμενο τους ονομάζεται κυτταρικός χυμός. Στα νεαρά Φ.Κ. μπορεί να υπάρχουν πολλά χυμοτόπια (Χυμοτοπιακό σύστημα), αλλά στα ενήλικα διαφοροποιημένα, συνήθως, μόνο ένα το οποίο και καταλαμβάνει το μεγαλύτερο όγκο του Φ.Κ. Ο ρόλος των χυμοτοπίων είναι κύρια αποταμιευτικός αποθηκευτικός τόσο για μελλοντικά χρήσιμα όσο και άχρηστα ή τοξικά προϊόντα του μεταβολισμού του Φ.Κ.. Μέσω της εσωτερικής πίεσης (σπαργής) όμως την οποία ασκούν στα Κ.Τ συμβάλουν στη στερεότητα των Φ.Κ και των φυτικών ιστών (σχέση σαμπρέλας ελαστικού) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

68 Πλασματικές μεμβράνες ΦΚ στο στάδιο της Σκυφιακής πλασμόλυσης ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

69 Περιεχόμενο χυμοτοπίων Ο κυτταρικός χυμός είναι υδατικό διάλυμα διαφόρων ουσιών. Άμυλο, πρωτεΐνες, χρωστικές, αλκαλοειδή, έλαια, λίπη, αιθέρια έλαια, ρητίνες, κρύσταλλοι κλπ. Ως επί το πλείστον δηλαδή οι χημικές, τροφικές, φαρμακευτικές, βιομηχανικές κ.α. ιδιότητες των φυτών οφείλονται στις ουσίες που περιέχονται στο χυμοτόπιο. Στα αλκαλοειδή υπάγονται παραπάνω από αζωτούχες ενώσεις όπως καφεΐνη, θεωβρομίνη, κινίνη, μορφίνη κλπ. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

70 Πλαστίδια Είναι κατηγορία και ομάδα συγγενών οργανιδίων που χαρακτηρίζουν τα φυτικά κύτταρα. Με κριτήρια τη μορφολογία τους, τη προέλευση τους και το ρόλο τους διακρίνονται σε: 1. Χλωροπλάστες. Φωτοσυνθετικό ρόλο(συνήθως πράσινοι) 2. Λευκοπλάστες. Κύρια αποταμιευτικό ρόλο (άχρωμοι, Αμυλοπλάστες). 3. Χρωμοπλαστες. έγχρωμοι, εκφυλισμένοι χλωροπλάστες. 4. Προπλαστίδια. Πρόδρομη μορφή από την οποία με σχετική διαφοροποίηση προέρχονται οι παραπάνω κατηγορίες ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

71 Οντογενετικές σχέσεις των πλαστιδίων Γιατί λέμε ότι αποτελούν μία ενιαία ομάδα συγγενών οργανιδίων? 1. Οι 3 κύριες, παραπάνω κατηγορίες πλαστιδίων, μπορούν να προέλθουν από διαφοροποίηση του ίδιου οργανιδίου, του προπλαστιδιου. 2. Κάθε ένας από τους παραπάνω τύπους πλαστιδίων, υπό ορισμένες προϋποθέσεις μπορεί να προκύψει από τον άλλο (Οντογενετικές σχέσεις), σύμφωνα με το παρακάτω σχήμα ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

72 Τρόποι προέλευσης και Οντογενετικές σχέσεις των διαφόρων τύπων πλαστιδίων ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

73 Χλωροπλάστες Οργανίδια τα οποία εμπλέκονται άμεσα στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Φέρουν τις φωτοσυνθετικές χρωστικές. Χαρακτηρίζονται από υψηλού βαθμού οργάνωση. Μαζί με τα μιτοχόνδρια, ανήκουν στη κατηγορία των «ημι- αυτόνομων» οργανιδίων, επειδή περιέχουν DNA και ριβοσωμάτια. Στα ανώτερα φυτά παρουσιάζουν μεγάλη μορφολογική ομοιογένεια, ενώ στα κατώτερα φυτά (Φύκη), μεγαλύτερη ποικιλομορφία σε σχήμα και μέγεθος ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

74 Οντογένεση χλωροπλαστών Σχέση γενετικών καταβολών και περιβάλλοντος ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

75 Χλωροπλάστες. Εσωτερική οργάνωση Διαμόρφωση των θυλακοειδών ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

76 Χλωροπλάστες. Εσωτερική οργάνωση /Διαμόρφωση των θυλακοειδών ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

77 Τυπική δομή και οργάνωση χλωροπλάστη ανωτέρων φυτών ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

78 Χλωροπλάστες (χρωματοφόρα)των Φυκών. Μεγάλο μέγεθος, εμφανή πυρηνώδη. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

79 Φωτοσυνθετικές χρωστικές Χλωροφύλλες α, β, Χλωροφύλλες c, d,e.(φύκη) Βακτηριοχλωροφύλλες Καροτένια ξανθοφύλλες ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

80 Τα C3 και C4 φυτά Στα πιο πολλά φυτά το πρώτο οργανικό παράγωγο είναι ένα οξύ με 3 άτομα C, Κύκλος του Calvin (C3). Σε μερικά άλλα λειτουργεί και ένας άλλος που δίνει οργανικό οξύ με 4 άτομα C. Κύκλος Hatch and Slack. Εμπλέκονται κύτταρα με χλωροπλάστες χωρίς Grana. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

81 Χρωμοπλάστες Δεν φωτοσυνθέτουν και χαρακτηρίζονται από αποχρώσεις του κίτρινου, του κόκκινου και του πορτοκαλί. Προέρχονται είτε από τα Προπλαστίδια είτε από αποδιοργάνωση των χλωροπλαστών (αποδιοργάνωση χλωροφυλλών και κυριαρχία καροτενοειδών. Μορφολογική ποικιλότητα, μη οργανωμένη εσωτερική δομή. Στη περιοχή του στρώματος έχουμε περιορισμένη παρουσία μεβρανικών στοιχείων ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

82 Λευκοπλάστες Οργανίδια χωρίς χρωστικές και με ποικιλία λειτουργιών. Αντιπροσωπευτικότε ρος τύπος οι «Αμυλοπλάστες» με αποταμιευτική σκοπιμότητα. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

83 Το κυτταρικό τοίχωμα ως δομή που χαρακτηρίζει το ΦΚ Είναι προϊόν μεταβολικής δραστηριότητας του πρωτοπλάστη. Περιβάλει και προστατεύει το πρωτόπλασμα, τόσο από εξωτερικές δυνάμεις όσο και από εσωτερικές(εσωτερική πίεση αφού τα εξωκυτταρικά υγρά είναι υποτονικά) και δίνει συγκεκριμένο σχήμα στο ΦΚ. Αποτελεί τον πρώτο «σταθμό» ελέγχου για μόρια και ουσίες που πάνε να περάσουν στο ΦΚ Δεν είναι μια απλή «θήκη» που περιβάλει το Πρωτόπλασμα αλλά μια δομή που συμμετέχει ενεργά στη λειτουργία του ΦΚ (έδρα ενζύμων, άμυνα σε παθογόνα, μορφή αισθητήρα για τη πλασματική μεμβράνη). Μέσα από τις διαφοροποιήσεις του συμβάλει στη διαφοροποίηση των Φυτικών Κυττάρων ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

84 Δομή και διαδικασία σχηματισμού του κυτταρικού τοιχώματος (ΚΤ) Η καλύτερη περίπτωση παρακολούθησης της διαδικασίας σχηματισμού του ΚΤ είναι φάση της διαίρεσης του κυττάρου που ακολουθεί, συνήθως, τη μιτωτική διαίρεση(του πυρήνα) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

85 Κυτταροδιαίρεση ή Κυττοκίνηση Φραγμοπλάστης (προέρχεται από την άτρακτο) Κυτταρική πλάκα --- Πρωτογ. κυτταρικό τοίχωμα ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

86 Επίπεδα οργάνωσης ΚΤ ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

87 Το Πρωτογενές Κυτταρικό Τοίχωμα Χαρακτηρίζει τα ΦΚ που βρίσκονται σε φάση ανάπτυξης και αύξησης του μεγέθους τους. Τα ινίδια της κυτταρίνης εμφανίζουν ακανόνιστη και άτακτη διευθέτηση (γιατί?). Πέραν της κυτταρίνης συμμετοχή στη χημική σύσταση του έχουν οι πηκτίνες και οι ημικυτταρίνες (νερό και γλυκοπρωτεϊνες και ενζυμικές πρωτεϊνες)

88 Επί μέρους δομές (συστατικά)του ΠΚΤ ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

89 ΠΚΤ και ΔΚΤ, Διάταξη μακροινιδίων ΔΚΤ: σχηματίζεται συνήθως μετά το τέλος της ανάπτυξης του κυττάρου Πιο ανθεκτικό, λιγότερο ελαστικό, έχει περισσοτερη κυτταρίνη (όχι πηκτίνες κ γλυκοπρωτεϊνες)

90 Στρωματική διάταξη ΔΚΤ - Με απόθεση κυτταρίνης και ημικυτταρίνης και στις δύο πλευρές της κυτταρικής πλάκας (πρώτο στάδιο δημιουργίας του κυττ. τοιχώματος) σχηματίζονται τα θυγατρικά τοιχώματα. - Μέση πλάκα (πηκτίνες) συνδέει τα γειτονικά κύτταρα. - ΔΚΤ: πλουσιότερο σε κυτταρίνη και συχνά εμποτισμένο με λιγνίνη, γελλίνη κ.ά. Προσδίδει ανθεκτικότητα στο κύτταρο. ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

91 Συζεύξεις ΦΚ στα πλαίσια ενός πολυκύτταρου φυτικού σώματος Το ΚΤ περιβάλλει και προστατεύει το Φ.Κ. αλλά στα πλαίσια ενός πολυκύτταρου ιστού πρέπει τα Φ.Κ. του να «επικοινωνούν» και να συντονίζουν τη δράση τους (ανταλλαγή προϊόντων, αδυναμία απέκκρισης κλπ). Τα κανάλια αυτά επικοινωνίας αρχίζουν να δημιουργούνται από τη φάση της κυτταροδιαίρεσης,

92 Βοθρία ή, βοθριακά πεδία Απάχυντες περιοχές στα Κ.Τ, στις θέσεις που κατά το σχηματισμό της μέσης πλάκας, ενσωματώθηκαν τμήματα του ενδοπλασματικού Δικτύου (πλασμοδέσμες). Προκειμένου να επιτελέσουν το σκοπό τους πρέπει να είναι κατά ζεύγη, δηλαδή και το γειτονικό κύτταρο στην ίδια θέση πρέπει να έχει επίσης απάχυντο το Κ.Τ. του Με τη παρουσία των βοθρίων τα πολυκύτταρα φυτικά όργανα έχουν την ευχέρεια να εκμεταλλεύονται τους μεσοκυττάριους χώρους ως ένα επί πλέον ζωτικό λειτουργικό χώρο (σε όργανα όπως τα φύλλα, η σύνδεση των κυττάρων είναι τόσο χαλαρή που το 50% και πλέον του όγκου τους είναι μεσοκυττάριοι χώροι). ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

93 Επί μέρους δομές του ΚΤ και διαδικασία σχηματισμού τους με την εμπλοκή άλλων δομών του Φ.Κ. (τα ινίδια της ατράκτου, Μικροσωληνίσκοι, δικτυοσώματα, ενδοπλασματικό δίκτυο) Φραγμοπλάστης Μέση πλάκα Πρωτογενές (Π.Κ.Τ.) Πλασμοδέσμες* Δευτερογενές Κυττ. Τοιχ (ΔΚΤ) Βοθρία * Πλασμοδέσμες, λεπτές πρωτοπλασματικές ίνες που συνδέουν τα γειτονικά κύτταρα

94 Το δευτερογενές Κ.Τ. και τα Βοθρία

95 Οργανίδια και άλλες πρωτοπλασματικές διαφοροποιήσεις του Φ.Κ. (ιστορικό/ μικροσκοπία /ορολογία) Χ. χυμοτόπια Ν. Πυρήνας Π. Πλαστίδια Δ. Δικτυοσώματα. Μ. Μιτοχόνδρια ΕΔ. Ενδοπλασματικό δίκτυο.

96 Σχηματική απεικόνιση ΦΚ ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

97 Μεσοφασικός πυρήνας

98 Ο πυρήνας του Φ.Κ. Χαρακτηρίζει μόνο τα ευκαρυωτικά Φ.Κ. Είναι, συνήθως, το μεγαλύτερο οργανίδιο του κυττάρου και από τα πρώτα που παρατηρήθηκαν με το Μικροσκόπιο. Στα νεαρά μεριστωματικά κύτταρα μπορεί να καταλαμβάνει τα ¾ (75%)του όγκου του Φ.Κ.. Στα διαφοροποιημένα το ποσοστό αυτό μειώνεται. Είναι φορέας του γενετικού υλικού, άρα και της γενετικής πληροφορίας του Φ.Κ. και υπό αυτή την έννοια εμπλέκεται σε θεμελιώδεις λειτουργίες της ζωής και του Φ.Κ. (π.χ. μεταβολισμός και αναπαραγωγή). Ως οργανίδιο αποδιοργανώνεται και επαναδιοργανώνεται στις διάφορες φάσεις του κυτταρικού κύκλου

99 Η μιτωτική διαίρεση και τα χρωμοσώματα. Ως φαινόμενο τόσο η μίτωση όσο και η Κυτταροδιαίρεση αφορά μόνο το νεαρό αδιαφοροποίητο Κύτταρο ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

100 Ο πυρήνας του Φ.Κ. Συνήθως υπάρχει ένας πυρήνας σε κάθε κύτταρο Σε ορισμένα διαφοροποιημένα φυτικά κύτταρα π.χ. ηθμώδη Κύτταρα ηθμοσωλήνων, ο πυρήνας μπορεί να απουσιάζει εντελώς Σε άλλες περιπτώσεις π.χ. Μύκητες, κάποια Φύκη ή στα κύτταρα ιστών του ενδοσπερμίου, μπορεί να υπάρχουν περισσότεροι πυρήνες στο ίδιο κύτταρο (πολυπύρηνα κύτταρα)

101 Πολυπύρηνες υφές στους μύκητες

102 Πυρήνας: Χημική σύσταση Νουκλεϊνικά οξέα (DNA, RNA) Πρωτεΐνες: Ιστόνες (Ανάλογα με την αναλογία λυσίνης, αργινίνης διακρίνονται σε Η1,Η2Α, Η2Β. Η3, Η4) Μη Ιστόνες (DNA-, RNA- Πολυμεράσες, ένζυμα, συνένζυμα κλπ. Νουκλεοπρωτεΐνες (Χρωματίνη), DNA Paradox!!! Στα Φ.Κ. το συνολικό μήκος του DNA, κυμαίνεται σε 1-10 Μ και η χρωματίνη σχηματίζει ινίδια ποικίλου βαθμού συμπύκνωσης κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου (Πυρηνοδιαίρεση / κυτταροδιαίρεση) με μέγιστη συμπύκνωση στα χρωμοσώματα της μετάφασης. Πέρα της γνωστής πλέον διπλής έλικας το DNA του πυρήνα εμφανίζει διάφορα επίπεδα οργάνωσης από το επίπεδο του μορίου μέχρι αυτό της χρωματίνης και του χρωμοσώματος.

103 Τα επίπεδα οργάνωσης του χρωμοσώματος: Από τα Ινίδια διαμέτρου 10μ σε περιέλιξη (Νουκλεοσώματα) σε σωληνοειδείς δομές διαμέτρου 30 μ έως τους βρόγχους τη χρωματίνης (μέχρι βάσεις)

104 Chromatin

105

106 Δομή νουκλεοσωμάτων: το DNA περιελίσσεται γύρω από μια οχτάδα από 4 διαφορετικού τύπου ιστόνες. Οι ιστόνες του τύπου Η1 συνδέουν τα διαδοχικά Νουκλεοσώματα

107 Χρωματίνη Ευχρωματίνη Βαθμός συμπύκνωσης , βάφεται έντονα στις φάσεις της διαίρεσης του πυρήνα (χρωμοσώματα)με βασικές χρωστικές (φουξίνη, ορσείνη) Ετεροχρωματίνη Βαθμός συμπύκνωσης αρκετά υψηλότερος και, συνήθως, δεν μεταβάλλεται κατά τον κυτταρικό κύκλο και βάφεται στους μεσοφασικούς πυρήνες με βασικές χρωστικές. Διακρίνεται σε Συστατική και εναλλακτική η συστατική είναι ανενεργός και δεν μεταγράφεται. Επίσης χαρακτηρίζει συγκεκριμένες περιοχές των χρωμοσωμάτων (κεντρομέρος, τελομέρος, δορυφόρους κλπ) και εμφανίζει εκλεκτική χρώση με κάποιες χρωστικές (Giemsa)

108 Επί μέρους δομές του πυρήνα Πυρηνικός φάκελος (πυρηνική μεμβράνη) Πυρηνίσκοι Χρωμόκεντρα Πυρηνόπλασμα Χρωμοσώματα

109 Πυρηνικός φάκελος

110 Πυρηνίσκοι Είναι αναγνωρίσιμες δομές των πυρήνων (ένας οι περισσότεροι σε κάθε πυρήνα) Περιέχουν ποσότητες RNA γι αυτό και χρωματίζονται διαφορετικά από τον υπόλοιπο πυρήνα Για το σχηματισμό τους είναι υπεύθυνες συγκεκριμένες περιοχές κάποιων χρωμοσωμάτων (SATchromosomes, οργανωτές πυρηνίσκων)

111 SAT-chromosomes

112 Πυρηνίσκοι Σχηματίζονται κατά την τελόφαση της μιτωτικής διαίρεσης και στη φάση αυτή μπορούμε να τους μετρήσουμε Σε γενικές γραμμές ο αριθμός τους είναι συνάρτηση των SATchromosomes Σχετίζονται με το RNA, επομένως και με την πρωτεΐνοσύνθεση και τα ριβοσωμάτια Στα νεαρά κύτταρα με έντονη πρωτεΐνοσύνθεση υπάρχουν περισσότεροι Πυρηνίσκοι απ ότι στα διαφοροποιημένα

113 Χρωμόκεντρα Είναι δομές του πυρήνα που σχετίζονται με την ετεροχρωματίνη η οποία παραμένει συμπυκνωμένη στους μεσοφασικούς πυρήνες, σε αντίθεση με την ευχρωματίνη. Ο αριθμός τους συχνά χαρακτηρίζει κάποια είδη

114 Chromatin

115 Η μιτωτική διαίρεση και τα χρωμοσώματα. Ως φαινόμενο τόσο η μίτωση όσο και η Κυτταροδιαίρεση αφορά μόνο το νεαρό αδιαφοροποίητο Κύτταρο ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

116 Μορφολογικά χαρακτηριστικά των χρωμοσωμάτων

117 Μορφολογικά χαρακτηριστικά των Μεγάλο ή μικρό χρωμοσωμάτων Θέση του κεντρομέρους Παρουσία ή απουσία δευτερογενών περισφίξεων (οργανωτές πυρηνίσκων) Θέση και αριθμός δευτερογενών περισφίξεων ανά χρωμόσωμα

118 Χαρακτηριστικά της χρωμοσωματικής οργάνωσης των κυττάρων /οργανισμών Βασικοί ορισμοί Χρωμοσωματικός αριθμός Βασικός Χρωμοσωματικός αριθμός Απλοειδής σειρά Μορφολογία χρωμοσωμάτων Ομόλογα χρωμοσώματα Καρυότυπος Ιδιόγραμμα

119 Μορφολογία χρωμοσωμάτων και καρυοτύπων (α: 2Χ= 10,β:4Χ =20, γ:4χ=20, Χ=5= 3m+1sm+1st

120 Καρυοτυπική ποικιλότητα: Ασύμμετροι (Α) και συμμετρικοί(β) καρυότυποι

121 Καρυότυποι (καρυογράμματα)

122 Μορφολογία χρωμοσωμάτων Η θέση του κεντρομέρους Η παρουσία δευτερογενών περισφίξεων και η θέση τους ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

123

124 Υπολογισμός του σχετικού μήκους για συγκριτικές μελέτες: l:μήκος του μεγαλύτερου βραχίονα, s: μήκος του μικρότερου βραχίονα,

125 Τύποι χρωμοσωμάτων στο γένος Allium με βάση τη θέση του κεντρομέρους και των δευτερογενών περισφίξεων

126 Χρωμοσωματικοί αριθμοί

127 Ιδιογράμματα (Σχηματική απεικόνιση της Βασικής απλοειδούς χρωμοσωματικής σειράς) σε είδη του γένουςpaeonia :

128 Δομικές χρωμ. ανωμαλίες (Χρωμοσωματικές μεταλλάξεις)

129 Χρωμοσωματικές μεταλλάξεις Μετατοπίσεις Αμοιβαίες ή μη αμοιβαίες Αναστροφές παρακεντρικές περικεντρικές

130 Πολυπλοειδίες Η εμφάνιση περισσότερων των 2 χρωμοσωματικών σειρών στα κύτταρα (3χ, 4χ, 5χ, 6χ κλπ. Αυτοπολυπλοειδία ( σειρές Χ όμοιες) Αλλοπόλυπλοειδία (σειρές Χ διαφορετικές) Μερική αλλοπολυπλοειδία ( σειρές Χ έν μέρει όμοιες

131 Μορφολογία χρωμοσωμάτων και καρυοτύπων (2Χ,4Χ): Απλοειδής χρωμοσωματική σειρά Χ= 3m+1sm+1st

132 Paeonia: Βασικές απλοειδείς σειρές

133 Bellevalia Brevipedicellata(1, 2Χ=8) & B. sitiaca (2, 4χ=16)

134 Bellevalia:Τα διπλοειδή και τετραπλοειδή δεν έχουν ίδιες απλοειδείς σειρές και υποδηλώνουν υβριδογενή προέλευση(μπαρέκα 2008)

135 A. apolloniensis

136 Κυτταρικός κύκλος, κυτταρική διαφοροποίηση και φυτικοί ιστοί Ο κυτταρικός κύκλος περιλαμβάνει 5 φάσεις: Τη Μεσόφαση και τις 4 Φάσεις της Μιτωτικής διαίρεσης (Πρόφαση, μετάφαση, ανάφαση, τελόφαση) G1= grow (του κυττάρου S= Synthesis(του DNA και συγκρότηση των χρωμοσωμάτων) G2=Grow (δομών που εμπλέκονται στη μιτωτική διαίρεση που θα ακολουθήσει ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

137 Μεσόφαση Καταλαμβάνει τα 2/3, περίπου, του Κυτταρικού κύκλου Στη φάση S έχουμε τη σύνθεση του νέου(διπλασιασμό) DNA. Οι Ευχρωματίνη και η Ετεροχρωματίνη αντιγράφονται σε διαφορετικούς (ετεροφασική) χρόνους(πρώτα η Ευχρωματίνη). RNA συντίθεται σχεδόν σε όλη τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου με εξαίρεση μόνο το τέλος της G1 φάσης. Επίσης στα φυτά ο ρυθμός σύνθεσης RNA μειώνεται πολύ κατά τη στις φάσεις της πυρηνοδιαίρεσης όπου έχουμε α[ποδιοργάνωση των πυρηνίσκων.

138 Η μιτωτική διαίρεση και τα χρωμοσώματα. Ως φαινόμενο τόσο η μίτωση όσο και η Κυτταροδιαίρεση αφορά μόνο το νεαρό αδιαφοροποίητο Κύτταρο ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

139 Μειωτική διαίρεση

140 Μίτωση/ Μείωση Στην μιτωτική διαίρεση από ένα πυρήνα (κύτταρο) με π.χ. 2x =10 χρωμοσώματα, παίρνουμε 2 νέα κύτταρα με τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων(2χ= 10) και με την ίδια ακριβώς γενετική πληροφορία το κάθε ένα όπως και με το μητρικό(ισότιμη, συντηρητική διαίρεση). Στη μειωτική διαίρεση από το παραπάνω κύτταρο (2x =10) παίρνουμε 4 κύτταρα(πυρήνες) με το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων (χ=5) το κάθε ένα. Ουσιαστικά στη μειωτική διαίρεση έχουμε δυο διαδοχικές πυρηνοδιαιρέσεις την πρώτη όπου έχουμε τη μείωση (στο μισό) του αριθμού των χρωμοσωμάτων στα 2 νέα κύτταρα και την δεύτερη όπου, στην ουσία, το κάθε ένα από τα 2 παραπάνω κύτταρα υφίσταται μια κανονική μιτωτική διαίρεση και δίνει 2 νέα κύτταρα Που είναι το κλειδί: στην ανάφαση της πρώτης διαίρεσης (ΑΙ)όπου έχουμε μετακίνηση στους πόλους ολόκληρων χρωμοσωμάτων(ένα από τα 2 ομόλογα) και όχι χρωματίδων (μισών χρωμοσωμάτων)

141 Η μειωτική διαίρεση, σε σχέση με τη μιτωτική διαίρεση (αριστερά) ΚΑΘ. ΤΖΑΝΟΥΔΑΚΗΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ

142 Μειωτική διαίρεση, και ποικιλότητα /βιοποικιλότητα Ανακατεύει τα χρωμοσώματα των 2 γονέων στην πρώτη μειωτική διαίρεση (ανάφαση Ι). Π.χ. πόσοι δυνατοί συνδυασμοί μπορούν να προκύψουν στην ΑΙ ενός ανθρώπινου κυττάρου με 2Χ=46 χρωμοσώματα(23 ζευγάρια ομολόγων); Διαχωρίζει συνδεδεμένα γονίδια μέσω του διασκελισμού(ανταλλαγή χρωμοσωματικού υλικού μεταξύ μη αδελφικών χρωματίδων) ομολόγων χρωμοσωμάτων στην μειωτική διαίρεση Συνυπάρχει με την φυλετική αναπαραγωγή

143 Μειωτική διαίρεση: εικόνες των διαφόρων φάσεων (μετάφαση, ανάφαση)

144

145