LIETUVOS ŽEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS BOTANIKOS KATEDRA AUGALŲ FIZIOLOGIJOS TESTAI IR ATSAKYMAI I dalis Parengė Regina Malinauskaitė Akademija, 2008
Pratarmė I dalis apima ląstelės biochemiją ir fiziologiją (A), energetiką (B) bei vandens ir mineralinių medžiagų balansą (C). Tokio tipo testai (ir siaura teorinė medžiaga teorinis atsakymo paaiškinimas) padės studentams geriau suprasti studijuojamą dalyką, pasirengti tarpiniams atsiskaitymams bei skatins loginį mastymą. Dažnai, nesuprasdami dalyko esmės, studentai pagrindines sąvokas išmoksta mintinai. Toks žinių įsisavinimo tipas sunkina gebėjimą mąstyti ir rasti ryšį tarp pagrindinių augale vykstančių procesų. Testai ir atsakymai skirti Lietuvos žemės ūkio universiteto augalų fiziologiją studijuojantiems pirmosios studijų pakopos studentams.
A. Ląstelės biochemija ir fiziologija Gyvosios gamtos atstovų ląstelių sudėtyje yra negyvajai gamtai būdingų cheminių junginių ir specifinių, tik jiems būdingų, junginių. Didžiąją dalį, iki 70% citoplazmos, gyvų organizmų sudėties sudaro vanduo. Augalų ir grybų ląstelių vakuolėse vandens kiekis dar didesnis. Iki 2% ląstelėse tenka anorganiniams (neorganiniams) jonams ir 8% - nedidelės molekulinės masės junginiams. Daugelis šių junginių yra metabolitai, dalyvaujantys ląstelės medžiagų apykaitoje. Makromolekuliniai ląstelės junginiai (polimerai) susidarė kondensacijos (jungimosi) būdu. Kai kurie polimerai (celiuliozė) yra sudaryti iš tų pačių monomerų, t.y. homopolimerai, kiti (proteinai, nukleorūgštys) iš skirtingų monomerų, t.y. heteropolimerai. Augalų ir gyvūnų ląstelės turi keletą esminių skirtumų: augalų ląstelės membraną gaubia polisacharidų sienelė, yra centrinė vakuolė, plastidės, plazmodezmos, jų savitas autotrofinis mitybos bei gyvenimo būdas. Gyvi organizmai yra atviros sistemos, kurie su aplinka keičiasi energija, medžiagomis ir informacija. Augalai kaip tik dėl savo mitybos būdo yra pirminiai producentai. Klausimai: 1. Ląstelės proteinų grupės yra: a enzimai; b struktūriniai; c receptoriniai; d translokaciniai; e motoriniai; f atsarginiai. 2. Protomerais vadinami: a pirminės struktūros proteinai; b antrinės struktūros proteinai; c tretinės struktūros proteinai; d ketvirtinės struktūros proteinai. 3. Polisacharidų (glikanų) funkcijos: a rezervinė; b struktūrinė; c receptorinė; d atraminė.
4. Amfipatinių, arba amfipolinių, lipidų skiriamasis bruožas: a pasižymi hidrofilinėmis ir hidrofobinėmis savybėmis; b jų sudėtyje daug sočiųjų riebalų rūgščių; 5. Ląstelės membranų baltymų funkcijos: a struktūros; b transporto; c rezervo; d fermentų. 6. Imuninėmis savybėmis pasižymi: a sacharidai (glikanai); b baltymai (peptidai). 7. Kurie iš šių junginių nepriklauso stambiausioms fundamentaliųjų polimerų grupėms: a nukleorūgštys; b proteinai; c polisacharidai; d vaškai. 8. Kada trigliceridai vadinami riebalais, kada aliejais: a kambario temperatūroje skysti aliejai, o kieti riebalai; b kai sukietėja 5 C temperatūroje riebalai, iki tol aliejai. 9. Kokios savybės būdingos ląstelės sienelei: a hidrofobiškumas; b hidrofiliškumas; c atsparumas. 10. Kas užtikrina ląstelės kompartmentaciją: a branduolys; b vakuolė; c ląstelės membranos. 11. Ląstelės vakuolė yra vandeningiausia ląstelės dalis dėl: a turgoro; b osmoso nulemto medžiagų judėjimo; c atsarginių medžiagų sandėliavimo. 12. Kas bendro tarp mitochondrijų ir chloroplastų: a funkcijos; b pagamintos medžiagos; c sandara. 13. Kurie ląstelės organoidai (organelės) gali atlikti virškinimo funkciją: a lizosomos; b vakuolė; c ribosomos.
14. Gerontoplastų ir chromoplastų skirtumai: a kilmė; b statusas ląstelėje; c radimvietė. 15. Infekcijos poveikio išraiškos skirtumai imuninės ir neimuninės (neturinčios imuniteto) ląstelės struktūrai ir savybėms: a vakuolės dydis; b citoplazmos pralaidumas ir hidrofobiškumas; c mitochondrijų, plastidžių ir ribosomų pokyčiai. 16. Apoplasto ir simplasto funkcijų panašumai: a transporto; b struktūros. 17. Kuo skiriasi fotoautotrofai ( fotohidrotrofai ir fotolitotrofai) nuo chemoautotrofų (chemolitotrofų): a energijos šaltiniu; b anglies dioksido šaltiniu; c elektronų donorais. Atsakymai ir paaiškinimai 1. a, b, c, d, e, f proteinai atlieka fermentinę funkciją; struktūriniai proteinai (pvz., mikrotobulinai) užtikrina ląstelės stabilumą; translokaciniai proteinai yra specializuoti membraniniai proteinai, atpažįstantys jonus ar molekules, kuriuos transportuoja per membranas; motorinių proteinų energija panaudojama mechaniniam darbui atlikti; atsarginiai ypač dideli jų kiekiai randami sėklose. 2. f ketvirtinės struktūros proteinai vadinami protomerais. Tai proteinų kompleksas, kai tik supermolekulė (sudaryta iš tokių pat arba skirtingų proteinų) gali atlikti savo funkciją. 3. a, b, d glikanai (polisacharidai), kaip atsarginė medžiaga, randami astrinių, miglinių ir kitų šeimų augaluose. Augaluose, grybuose, dumbliuose, bakterijose jie atlieka atraminę funkciją; kaip struktūrinio komponento ląstelės sienelėje yra hemiceliuliozės. 4. a amfipatiniams lipidams būdingos hihrofobinės ir hidrofilinės savybės, viena iš glicerolio hidroksilo grupių sąveikauja su hidrofilinėmis savybėmis pasižyminčiais junginiais, pvz. galaktoze.
5. a, b, d baltymai yra membranų sudėtinė dalis (įsiterpę į fosfolipidų dvisluoksnį); sudaro baltymų kanalus arba atlieka nešiklių funkciją; chloroplastų ir mitochondrijų vidinėse membranose išsidėstę baltymai fermentai. 6. b baltymai (peptidai), nes infekcijos metu gaminasi specifiniai baltymai. Pažeistoje vietoje gali prasidėti nekrozė dėl baltymų superjautrumo reakcijos arba baltymai lektinai sulipdo patogeninių grybų ir bakterijų glikoproteinus. 7. d vaškai yra lipidai, kurie nepriskiriami makromolekulėms. 8. a aliejai aukštesnėje temperatūroje yra skystos terpės, aliejuose taip pat yra daugiau nei riebaluose polinesočiųjų riebalų rūgščių. 9. b, c sienelė sudaryta iš polisacharidų celiuliozės ir hemiceliuliozės, o pektininės medžiagos suteikia hidrofiliškumo bei atsparumo. 10. c tik ribosomos ir mikrovamzeliai neturi membranų. Kiti ląstelės organoidai (organelės) su plazminėmis membranomis, kurių dėka ląstelės vidus yra padalintas į atskiras, tarpusavyje susietas ir integruotas zonas. 11. a, b, c vakuolės sultyse yra pagrindinės vandenyje tirpiosios atsarginės medžiagos. Dėl tam tikrų ištirpusių medžiagų susidaro koncentracijos skirtumai tarp ląstelės citoplazmos su vakuole ir aplinkos, todėl galimas vandens judėjimas į ląstelę. Taip vakuolė ir palaiko turgorą. 12. c mitochondrijos ir chloroplastai yra organoidai (organelės) su dvigubomis membranomis, kurių išorinė - bendros su kitais organoidais (organelėmis) kilmės, vidinių membranų kilmė skiriasi nuo kitų. Chloroplastai su mitochondrijomis turi savitą paveldimąją medžiagą- RNR ir DNR; susidaro dalijimosi būdu. Tai pusiau autonomiški organoidai (organelės). 13. a, b lizosomose gausu hidrolizės fermentų, vakuolėse taip pat gali būti suvirškintos kai kurios medžiagos. 14. a, b, c chromoplastai yra kilę iš įvairių plastidžių, o gerontoplastai iš chloroplastų; chromoplastų statusas ląstelėje anabolitinis, gerontoplastų
katabolitinis; chromoplastai sutinkami žieduose, vaisiuose, gerontoplastai rudens lapijoje. 15. b, c neimuninių (neturinčių imuniteto) ląstelių citoplazmos pralaidumas padidėja, o hidrofiliškumas mažėja, imuninių mažai kinta; neimuninėse ląstelėse naujos ribosomos nesusidaro, plastinės ir mitochondrijos išbrinksta, plastidžių vidinių membranų struktūra ir mitochondrijų membranų kristos sunyksta. 16. a apoplastas sudaro ląstelės sienelių ir tarpulasčių visumą, o simplastas visų ląstelių protoplastų visumą, kuriais srūva vanduo. 17. a, c fototrofų (fotohidrotrofų ir fotolitotrofų) energijos šaltinis šviesa, elektronų donoras fotohidrotrofams vanduo, fotolitotrofams neorganiniai junginiai, o chemolitotrofų energijos šaltinis oksidacijos reakcijos, elektronų donorai yra neorganiniai junginiai. B. Ląstelės energetika Ląstelių membranos struktūros specifiškumas lemia jos selektyvų pralaidumą. Membranos baltymai padeda į ląstelę patekti stambiamolekuliams junginiams bei jonams, o amfipatiniai lipidai (fosfolipidai) pasižymi hidrofilinėmis (polinėmis) ir hidrofobinėmis (nepolinėms) savybėmis. Hidrofiliškumą suteikia fosfolipidų sudėtyje esantis fosfatas, o hidrofobiškumą riebalų rūgštys. Vandens judėjimo galimybes ir to sukeltus pokyčius ląstelėje galima įvertinti pagal termodinaminius ( ląstelių vandens, ląstelių osmoso, ląstelių slėgio ir brinkimo potencialus) bei kinetinius (siurbiamąją jėgą, osmoso ir turgoro slėgius ) rodiklius. 1. Fermento aktyvumą labiausiai veikia: a aplinkos ph; b fermento ir substrato santykis; c fermento struktūra. Klausimai: 2. Kodėl fermentų veiklai ląstelėje svarbus ph dydis: a dėl fermentų cheminės sudėties; b kiekviename ląstelės kompartmente yra skirtingas ph.
3. Jei per membraną viena kryptimi su vandenilio (H + ) jonais juda kitos medžiagos, tai: a pasyvusis medžiagų transportas; b aktyvusis medžiagų transportas; c simportas; d antiportas. 4. Kokių procesų dėka augalų ląstelėse susiformuoja redokso (oksidacijos redukcijos) potencialas E: a ląstelės kvėpavimas; b fotosintezė; c medžiagų transportas; d augimas. 5. Kokie potencialai sudaro ląstelių vandens potencialą: a brinkimo ir slėgio potencialai; b osmoso ir brinkimo potencialai; c osmoso, slėgio ir brinkimo potencialai. 6. Koks ryšys egzistuoja tarp siurbiamosios jėgos ir ląstelių vandens potencialo: a abu rodikliai turi įtakos ląstelių homeostazei; b abu rodikliai parodo vandens pokyčius augale. 7. Kodėl ląstelių membranoms yra svarbus vandenilio jonų (H+) elektrocheminis potencialas: a yra veiklos jėga daugeliui transporto procesų; b svarbus ATP sintezei chloroplastuose; c svarbus ATP sintezei mitochondrijose. 8. Ląstelių membranų elektrogeninio transporto veikla susijusi su: a elektroforeze; b jonų koncentracijos gradientu. 9. Kodėl ląstelės membranos pralaidumas naudojamas augalo būklės diagnostikai: a pasikeičia medžiagų kiekis ląstelėje; b padidėja ląstelės tūris; c pakinta citoplazmos cheminė sudėtis. 10. Kurie bioelektrinių reiškinių pokyčiai parodo augalo atsparumą stresui: a bioelektrinių kreivių kitimai; b citoplazmos judėjimo greitis; c medžiagų transporto pokyčiai; d biopotencialų pokyčiai. 11. Kada ląstelės bus turgorizuotos: a kai siurbiamoji jėga (S) lygi 0, o osmoso (P) ir turgoro (T) slėgiai susilygina; b kai ląstelių vandens potencialas (Ψw) būna minimalus, o osmoso (Ψπ) ir slėgio (Ψp) potencialai susilygina; c kai turgoro slėgis minimalus arba lygus 0, o siurbiamoji jėga maksimali;
d kai slėgio potencialas yra minimalus, o ląstelių vandens potencialas maksimalus. 12. Kodėl hipertoninio tirpalo osmoso slėgis didesnis už ląstelės osmoso slėgį, o osmoso potencialas mažesnis: a kinetinio rodiklio (P) skaitmeninė išraiška yra teigiama, o termodinaminio (Ψπ) neigiama; b hipertoniniame tirpale įvyksta ląstelės plazmolizė; c osmoso slėgio dydį apsprendžia tirpinio kiekis, o potencialo tirpinių disociacijos laipsnis. 13. Kurioje šaknies zonos dalyje ląstelių vandens potencialą (t.y. vandens prietaką) apsprendžia tik brinkimo potencialas Ψ m : a dalijimosi zonoje; b tįsimo zonoje; c siurbimo zonoje. Atsakymai ir paaiškinimai 1. c fermento specifiškumas konkrečiam substratui yra susijęs su baltymine fermento dalimi, o dikomponenčiuose fermentuose reakcijos vyksmą apsprendžia kofermento buvimas. 2. a, b kiekviename ląstelės kompartmente yra optimalus ph dydis, todėl ten veikia specifines reakcijas atliekantys fermentai, o jonų potencialas svarbus fermentų sudėtyje esančių aminorūgščių izoelektriniam taškui. 3. b, c šiam transportui reikalinga energija (aktyvusis transportas), kuri gaunama iš pirofosfatų hidrolizės, o vandenilio jonai (H + -ATPazė arba H + protonų siurblys) juda kartu su kitomis medžiagomis ta pačia kryptimi (simportas). 4. a, b ląstelės kvėpavimas ir fotosintezė, nes šių procesų metu vyksta oksidacijos redukcijos reakcijos ir susiformuoja redukcijos potencialas E. Elektronai teka iš žemo redokso junginių į aukšto potencialo junginius: 2H + + 2ē H 2 ; NAD + + H + + 2ē NADH ir t.t. 5. c neigiamų verčių osmoso, brinkimo potencialai ir teigiamas slėgio arba hidrostatinis potencialas, nes vandens judėjimas, kurį sąlygoja ląstelių vandens potencialas, augale priklauso ir nuo vandens kiekio (sukeliančio pasipriešinimą vandens prietakai augale), ir nuo tirpinio kiekio bei įvairių, koloidiškai surišančių vandenį augale, medžiagų.
6. a, b ląstelių vandens potencialas (termodinaminis rodiklis) ir siurbiamoji jėga (kinetinis rodiklis) susiję su vandens prietaka ir jo judėjimu augale, kartu užtikrina vandens kiekį ląstelėje, jos homeostazę. 7. a, b, c medžiagų transportui aktyviojo medžiagų transporto tipui svarbus vandenilio jonų H+ siurblys (protonų siurblys); vandens vandenilis yra universalus (absoliutus) elektronų donoras, reikalingas ATP sintezei. 8. a elektroforezė, nes pernešus atitinkamo krūvio jonus į vieną membranos pusę, susidaro membranų elektros potencialo gradientas. 9. a, c streso paveiktame augale medžiagos, paprastai sudarančios tvirtus biopolimerinius ryšius, išnešamos iš ląstelės. Juo didesnis pralaidumas, tuo didesnis pažeidimas. 10. a bioelektrinių pokyčių kreivės parodo augalo pažeidimo stiprumą. Kuo anksčiau prasideda atsakomoji į stresą reakcija ir didesnė kreivės amplitudė, tuo jautresnis objektas. Kiti atvejai b, c, d (citoplazmos judėjimo greitis, medžiagų transporto ir biopotencialo pokyčiai) mažiau demonstratyvūs, nors pagal jų pokyčius taip pat galima spręsti apie streso poveikį. 11. a, b kinetinis rodiklis siurbiamoji jėga S yra minimalus, kai ląstelė turgorizuojasi, ir į ląstelę nebegali daugiau pritekėti vandens, nes susilygina ląstelės osmoso slėgis aplinkoje su turgoro slėgiu ląstelėje. Termodinaminis rodiklis ląstelių vandens potencialas Ψw, atitinkantis kinetinį rodiklį siurbiamoji jėga S, yra šiuo atveju minimalus. Ši būsena gali būti išreikšta: S=0, kai P=T arba Ψw = 0, kai Ψπ = Ψp. 12. a osmoso slėgis yra teigiamas skaitmenine išraiška rodiklis, o potencialas kaip termodinaminis ir mažinantis ląstelių vandens potencialą rodiklis neigiamas. Abiejų rodiklių dydį lemia tirpinio kiekis ir disociacijos laipsnis. Todėl hipertoninių tirpalo koncentracija yra didesnė dėl didesnio tirpinių kiekio nei ląstelės sulčių koncentracija, ir tirpalo osmoso slėgis (teigiamas) yra didesnis, o potencialas (neigiamas) mažesnis.
13. a šaknies dalijimosi zonoje, šioje dalyje nėra didelio vandens poreikio,nes Ląstelėse daug citoplazmos, nėra vakuolės, pirminė ląstelės sienelės struktūra. Vanduo paimamas dėl protoplazmos bei sienelės koloidų brinkimo. Kitose šaknies zonose atsiranda vakuolė, t.y. susiformuoja osmoso potencialas. C. Mineralinių medžiagų ir vandens balansas augale Vanduo yra pagrindinis gyvų organizmų komponentas, augaluose jo kiekis vidutiniškai sudaro 80-90%. Augalo vandens kiekis priklauso nuo organo tipo ir jo amžiaus bei funkcinės būklės. Kritinis vandens kiekis, arba homeostatinis vanduo, reikalingas palaikyti augalo gyvybines funkcijas yra glaudžiai susijęs su augalo atsparumu išdžiūvimui. Augalo biocheminiuose procesuose dalyvauja ne daugiau kaip 1% juose esančio vandens. Tokį didelį bendrą vandens poreikį gyvuose organizmuose lemia paties vandens struktūra bei fizikinės - cheminės savybės. Augalų gyvybinėms funkcijoms palaikyti reikalingi vandenyje ištirpę jonai (katijonai ir anijonai), kurie ląstelėse vykstant sudėtingoms biocheminėms reakcijoms virsta pirminėmis, arba pagrindinėmis, o vėliau iš jų metabolizmo procesų metu pasigamina antrinės medžiagos. Klausimai 1. Kurios ekologinės grupės augaluose didžiausias homeostatinio vandens kiekis: a kserofitų; b mezofitų; c higrofitų. 2. Ląstelės vakuolės sulčių toniškumas yra: a hipertoninis; b hipotoninis; c izotoninis. 3. Kokiais atvejais vanduo ląstelėje judės difuzijos būdu: a simplastu; b apoplastu; c jonų kanalais. 4. Vandens judėjimo kryptis tarp dviejų kompartmentų yra: a abiem kryptimis; b iš teigiamo potencialo į neigiamą; c iš neigiamo potencialo į teigiamą.
5. Kuo augalams pavojingas užmirkimas (vandens perteklius): a šaknyse pradeda trūkti maisto medžiagų; b šaknų ląstelėse trūksta deguonies. 6. Kurios baltymų struktūros jautriausios dehidratacijai: a pirminė; b antrinė; c tretinė; d ketvirtinė. 7. Kuriuos lygmenyse (jonų augalo) gali kisti vandens būklė: a jonų lygmenyje; b makromolekulių lygmenyje; c membranų lygmenyje; d ląsteliniame lygmenyje; e augale. 8. Išsiskyręs iš augalo sulos kiekis parodo: a šaknų sistemos fiziologinį aktyvumą; b šaknų sistemos aktyviojo paviršiaus būklę; c augalo apsirūpinimą vandeniu; d vandens kiekį dirvoje. 9. Kuo skiriasi gutacinis skystis nuo rasos: a išsiskyrimo vieta; b ištirpusių medžiagų kiekiu skystyje; c išsiskyrimo laiku paros bėgyje. 10. Kodėl temperatūra turi įtakos šaknų slėgiui: a pakinta kvėpavimo intensyvumas bei šaknų hidraulinis pralaidumas; b pakinta dirvožemio dalelių vandenį sulaikančios savybės; c keičiasi ląstelės vakuolės dydis. 11. Kaip augimo sąlygos veikia kutikulos transpiracijos intensyvumą: a keičiasi kutikulos ir vaško sluoksnio storis; b keičiasi lapų išsidėstymas; c keičiasi kutikulos išsidėstymas lapo dalyse. 12. Žiotelių transpiraciją gali reguliuoti: a vandens būsenos pakitimas atskirose ląstelės organoiduose (organelėse); b ląstelės sienelės vandeningumo pakitimas; c augalo amžius; d garų kiekio sumažėjimas tarpuląsčiuose. 13. Jei lapo epidermio ląstelės praranda didelį kiekį vandens, ir žiotelės užsiveria, tai: a hidroaktyvusis žiotelių varstymasis; b hidropasyvusis žiotelių varstymasis.
14. Kokios medžiagos varstomąsias ląsteles aprūpina H + (protonais): a obuolių rūgštis; b pirovynuogių rūgštis; c citrinų rūgštis. 15. Kada augaluose stebimas vandens deficitas: a karštą dieną; b šaltose šlapiose dirvose; c druskožemiuose. 16. Kada augaluose stebimas laikinas augalų vytimas: a vidurdienį; b karštą dieną. 17. Kodėl transpiracijos koeficientas (T k ) skirtingas C3, C4 ir CAM tipo augaluose: a kadangi išgarinamas skirtingas vandens kiekis; b kadangi CO 2 fiksavimas vyksta nevienodu paros metu bei skiriasi jį fiksuojantys akceptoriai ir procese dalyvaujantys fermentai. 18. Augalų ištvermingumas vandens trūkumui yra nulemtas: a augalo apsisaugojimu nuo išdžiūvimo; b paties augalo atsparumo; c augalo augavietės specifikos. 19. Atsparių užmirkimui augalų metabolitiniai pokyčiai: a sulėtėja glikolizės procesas; b pakinta anaerobinio kvėpavimo produktai; c laikinai kvėpavimo procese pasikeičia akceptorius. 20. Kodėl N, P, K ir Mg jonų trūkumas matomas senuose, augti baigusiuose lapuose: a tai reutilizuojami elementai; b tai judrūs elementai; c yra pagrindiniai mikroelementai. 21. Suformuotų augalo dalių (lapų, pumpurų ir kt.) pokyčiai rodo: a - elementų perteklių; b - elementų toksiškumą; c - augalo jautrumą. 22. Jonų patekimas į šaknų zoną yra: a selektyvus; b vyksta prieš koncentracijos gradientą; c yra apspręstas šaknų kvėpavimo intensyvumo. 23. Vidinis ląstelių (viduląstelinis) medžiagų transportas vyksta dėl: a cirkuliacinio citoplazmos judėjimo; b difuzijos; c organoidų (organelių) veiklos;
d rotacinio citoplazmos judėjimo. 24. Jonų masinį srautą ksilemoje apsprendžia : a šaknų slėgis; b transpiracija; c vandens būsena dirvoje. 25. Į lapų mezofilį jonai patenka dėl: a pasyvaus medžiagų transporto; b pirminio aktyvaus transporto; c antrinio aktyvaus transporto. 26. Kuriame ontogenezės etape augalams ypatingai svarbi mineralinės mitybos elementų reutilizacija (perdirbimas): a daigų; b žydėjimo; c brendimo. 27. Augalų šaknų sistema gali būti asimetriška, nes: a apspręsta genetiškai; b dėl dirvos granuliometrinės sudėties; c dėl nevienodo dirvoje esančio vandens kiekio. 28. Kurie elementai sudaro apie 50 proc. organinių sausųjų medžiagų kiekio? a C, O, H, N, S, P; b C, H, K, O, P; c C, H, O, N, Mg. 29. Kurių pagrindinių makroelementų šaltinis ne dirva? a C, O, N, S b C, N, P; c C, H, O. 30. Kurios gyvybės formos pagal mineralinių elementų poreikį panašiausios augalams? a dumbliai; b grybai; c bakterijos. Atsakymai ir paaiškinimai 1. c higrofituose homeostatinis vanduo sudaro 65-70% augalų sausosios masės, kitų dviejų ekologinių grupių augaluose homeostatinio vandens mažiau, nes mezofitai, o ypač kserofitai, yra geriau prisitaikę augti sausose vietose. 2. a dėl didesnės koncentracijos (hipertoninis tirpalas) į ląstelę per sienelę ir vakuolę dengiančią plazminę membraną tonoplastą - patenka vanduo.
3. a, b difuzijos būdu ( pasyvaus medžiagų transporto pavyzdys) medžiagos juda gyvojoje ir negyvojoje gamtoje, vandeniui srūvant iš didesnės koncentracijos į mažesnę, o simplaste ir apoplaste nėra membranų, kurios trukdytų laisvam vandens tekėjimui. 4. b iš teigiamo (didesnio) į neigiamą (mažesnį) potencialą juda vanduo tarp dviejų kompartmentų, nes toks judėjimas yra nulemtas osmoso. 5. b šaknyse pradeda trūkti deguonies, todėl jų ląstelėse susidaro anaerobinės sąlygos, pradeda kauptis nuodingos medžiagos, apie šaknis kaupiasi anaerobinės bakterijos. 6. c tretinė struktūra yra jautriausia, nes dehidratacijos metu (mažėjant vandens) kinta baltymo struktūra, lemianti jo individualumą ir atliekamas funkcijas. Todėl dehidratacijai jautriausi fermentų sudėtyje esantys baltymai bei kiti aktyvūs membranų baltymai. 7. a, b, c, d, e sąveikaudami su jonais, vandens molekulės bipoliai orientuojasi jonų elektros lauke. Vanduo, osmoso būdu surištas su jonais bei mažamolekuliais junginiais, gali sąveikauti su makromolekulėmis, taip pat galima hidratacija bei vandens imobilizavimas. Membranose dėl vandens sąveikos su abiem jos kompartmentais užtikrinamas hidrofilinių porų pralaidumas. Ląstelėse vandens kiekis bei jo būklė gali kisti atskiruose kompartmentuose: sienelėje (1/3 hidratuoto ir 2/3 judriojo vandens), protoplazmoje (yra ir autonomiška organelių vandens apykaita), vakuolėse. Visame augale vanduo gali būti konstitucinis, hidratuotas, rezervo bei intersticialinis (atlieka transporto funkciją apoplaste bei vandens induose). 8. a, b, c išsiskyręs sulos kiekis priklauso nuo augalo išsivystymo laipsnio, nes šaknų aktyvumas, tiesiogiai koreliuojantis su išskirtu sulos kiekiu, priklauso nuo šakniaplaukių išsivystymo ir pakankamo jų aprūpinimo vandeniu, o kartu ir maisto medžiagomis. 9. a, b gutacinis skystis išsiskiria konkrečiose vietose (per hidatodes) ir jam prasifiltravus per smulkialąstę parenchimą, yra daug ištirpusių medžiagų.
10. a, b temperatūra pakeičia ląstelių membranų pralaidumą; organinės medžiagos, patenkančios į šaknis, naudojamos kaip kvėpavimo substratai. Temperatūra yra vienas iš veiksnių, padidinančių kvėpavimo intensyvumą bei turinčių įtakos vandens balansui augale, kartu ir šaknų slėgiui. 11. a nepalankiomis sąlygomis suaugę lapai turi storesnius kutikulos bei vaško sluoksnius, taip pakinta kutikulos hidraulinis pralaidumas. 12. a, b, c, d dėl osmosinio ir koloidinio vandens surišimo varstomųjų ląstelių organelėse pakinta jo kiekis, t.y. pasikeičia citoplazmos geba sulaikyti vandenį. Ląstelės sienelės vandeningumo pakitimai bei garų kiekio sumažėjimai atsiranda dėl šaknų reguliavimo (taip apsunkinamas vandens perėjimas į garų būseną). Visiems šiems procesams didelį poveikį turi augalo amžius. 13. b dėl didelio vandens trūkumo apvytusio lapo epidermio ląstelėse sumažėja vandens, todėl dėl turgoro mažėjimo ištempiamos varstomosios ląstelės, žiotelės pasyviai užsiveria. 14. a obuolių rūgštis, nes per tarpines krakmolo hidrolizės reakcijas varstomosiose ląstelėse susidaro tarpinės organinės rūgštys. Iš obuolių acto rūgšties, dalyvaujant NADPH, pasigamina obuolių rūgštis, o nuo NADPH atskyla H + bei lieka NADP +. Taip aprūpinama H +. 15. a vandens deficitas augalo lapai išgarina didesnį vandens kiekį nei iš dirvos paima šaknys būna karštą dieną. Vidurdienį transpiracija dėl termoreguliacijos suintensyvėja, o dirvoje sustiprėja vandens surišimas, ir šaknys nesugeba paimti augalui reikiamo vandens kiekio. Dirvoje karštą dieną taip pat gali sutrikti vandens balansas. 16. a laikinas augalų vytimas įvyksta vidurdienį, nes tik lapai dėl intensyvios transpiracijos praranda turgorą. 17. b transpiracijos koeficiento (Tk) vertė yra nevienoda: C3 tipo augaluose 200-800, C4 200-350, CAM augaluose, kurie anglies dioksidą fiksuoja naktį, 30-150, o CAM augalų, fiksuojančių anglies dioksidą dieną, 150-600. C3 tipo augaluose anglį
fiksuojant dalyvauja akceptorius RuBP bei fermentas RuBP-karboksilazė, C4 ir CAM tipo augaluose PEP ir PEP-karboksilazė. 18. a, b anatominių morfologinių pokyčių dėka augalai apsisaugo nuo išdžiūvimo: susiformuoja kseromorfinė lapo sandara, padidėja šaknų sistema bei vandens kaupimas ir suintensyvėja jo transportas. Citoplazmoje pradeda kauptis mažamolekuliai hidrofiliniai baltymai, kurie gali surišti didelį kiekį vandens. Tokiomis savybėmis pasižymi baltymas prolinas. Daugelio augalų protoplazma yra jautri vandens trūkumui, ypač jautrūs augalų augimo taškai. Atsparių augalų protoplazmai būdingas didesnis tirpinių kiekis joje. 19. a, b, c neatsparių augalų šaknyse dėl suaktyvėjusių glikolizės procesų kaupiasi nuodingos medžiagos, o atsparių veislių šis procesas lėtesnis. Atsparių augalų ląstelių citoplazmoje vietoje etanolio kaupiasi nenuodingi malatas ir sukcinatai. Vietoje deguonies akceptoriaus vaidmenį laikinai atlieka nitratai. 20. a, b kadangi elementai N, P, K, Mg - yra judrūs, todėl gali būti transportuojami iš vienos augalo dalies į kitą. Jie priskiriami reutilizuojamiems, t.y. perdirbamiems, elementams. 21. a, b dėl elementų pertekliaus pakinta susiformavusios augalo dalys, ir tai parodo elemento pertekliaus sukeltą toksiškumą. 22. a, b, c dėl membranų struktūros ne visi jonai gali patekti iš aplinkos į augalo šaknis. Greičiausiai patenka vanduo, o jonų patekimą apsprendžia protonų siurblys (H + siurblys), kai reikalinga energija (nes skiriasi jonų koncentracijos aplinkoje ir augale), todėl pakankama šaknų ląstelių mitochondrijų veikla užtikrina efektyvų jonų transportą. 23. a, b, c dėl citoplazmos cirkuliacinio judėjimo jonai juda difuziškai, užtikrindami jonų maišymąsi. Vidiniame ląstelės (viduląsteliniame) judėjime dalyvauja ir endoplazminio tinklo kanalėliai bei Goldžio aparato vezikulės. 24. a, b, c dėl transpiracijos intensyvumo vanduo kyla į viršų; dėl šaknų slėgio vanduo paimamas ir spaudžiamas į viršų. Laisvasis dirvos vanduo (kapiliarų) yra pagrindinis dirvos vandens šaltinis augalams.
25. a, b vanduo ir ištirpę jonai patenka patenka difuzijos būdu, bet didžioji dalis jonų dėl sudėtingos lapo anatomijos ir morfologijos protonų siurblio (H + siurblio) pagalba. 26. c brendimo, nes šiame laikotarpyje senėjimo procesai pradeda viršyti sintezės, todėl atsilaisvinę reutilizuojami elementai transportuojami į naujai susiformavusius lapus, kad būtų galima sukaupti pakankamą kiekį medžiagų sėklose. 27. c augalų šaknų (ypač šakniaplaukių) augimas vyksta į dirvoje esančio vandens pusę. Dėl augimo į drėgme gausią dirvos zoną šioje zonoje padaugėja šaknų, o priešingoje pusėje šakniaplaukiai apmiršta, sukeldami šaknyno asimetriją. 28. a organogeniniai elementai (C, H, O, N) bei S ir P sudaro pagrindines (peptidai, lipidai, nukleinorūgštys ir kt.) bei antrinės kilmės (organinės rūgštys, fenoliai ir kt.) medžiagas. 29. c anglies dioksido ir vandens augalai gali gauti iš atmosferos. 30. a dumbliai pagal mineralinių elementų poreikį panašiausi į augalus. Jie vykdo fotosintezę (poreikis Mg); jūros dumbliams osmosui užtikrinti reikalingi Na ir Cl jonai (šių elementų reikia druskožemių augalams). Pagal N, P, S, K, Mg, Fe, Mn, Zn ir Cu poreikį augalai, dumbliai, grybai ir bakterijos yra panašūs. Literatūra: Sitte P., Weiler E.W., Kadereit J.W. und a. Lehrbuch der Botanik. 35.Auflage.- Heidelberg; Berlin:Spektrum, Akad. Verl.,2002. Schopfer P., Brennecke A. Pflanzenphysiologie. Műnchen:Elsevier, 2006. Šlapakauskas V. Augalų ekofiziologija. Kaunas-Liututė, 2006. Recenzentai: S.Gliožeris E.Jakienė Redaktorė: M.Židonienė Svarstyta: LŽŪU Botanikos katedroje 2008 08 28, protokolo Nr. 1(146), LŽŪU Agronomijos fakulteto metodinėje komisijoje 2008 09 30, protokolo Nr. 13(63).