Transcript תהליכי הזנה בצמחים

‫כל התאים‪ ,‬זקוקים לאותם‬
‫החומרים על מנת להתקיים‬
‫ולקיים את כל תהליכי התא‪.‬‬
‫חומרים‬
‫אורגניים‬
‫חומרים‬
‫אנ‪-‬אורגניים‬
‫‪ ‬חומרים המכילים אטומי פחמן ואטומי מימן‪.‬‬
‫‪ ‬בנוסף‪ ,‬חומר אורגני יכול גם להכיל אטומים נוספים‪.‬‬
‫‪ ‬לרוב מדובר במולקולות גדולות יחסית‬
‫‪ ‬חומרים אורגניים נוצרים רק על ידי יצורים חיים‪.‬‬
‫‪ ‬חומרים אורגניים יכולים להישרף באש עד תום‪.‬‬
‫‪ ‬דוגמאות‪ :‬חלבונים‪ ,‬סוכרים‪ ,‬שומנים ופחמימות‪.‬‬
‫‪ ‬נוצרים בתהליכים כימיים‪ ,‬בלי קשר לנוכחות יצורים‬
‫חיים‪.‬‬
‫‪ ‬לרוב‪ ,‬מולקולות קטנות‪.‬‬
‫‪ ‬לרוב‪ ,‬אינם בוערים באש‪.‬‬
‫‪ ‬דוגמאות‪ :‬מים ומינרלים‪.‬‬
‫‪ ‬צמחים הם יצרנים‪ ,‬מכוון שהם יוצרים בעצמם את‬
‫החומרים האורגניים שבגופם מחומרים אי‪ -‬אורגניים‪.‬‬
‫‪ ‬מהיכן מקבלים הצמחים את החומרים הנחוצים‬
‫לגידולם?‬
‫הניסוי של ואן – הלמונט‪ -‬האם מים הם מזונם של הצמחים??‬
‫הניסויים של פריסטלי‬
‫הצמחים זקוקים למים המכילים חמצן ומימן ‪H2O‬‬
‫אך בנוסף לעוד חומר המכיל את היסוד פחמן ‪C‬‬
‫כדי לייצר גלוקוז המכיל פחמן מימן וחמצן ‪C6H12O6‬‬
‫ומהווה את הבסיס לחומרים האורגניים הבונים את הצמח‬
‫מהו החומר?‬
‫החומר הנוסף למים ביצירת החומר‬
‫האורגני בצמחים הינו‪:‬‬
‫הפחמן הדו חמצני‬
‫‪ ‬מהם החומרים הדרושים לבניית החומרים האורגניים‬
‫בצמחים?‬
‫‪ ‬פחמן דו חמצני‬
‫‪ ‬מים‬
‫‪ ‬מלחים‬
‫‪ ‬כל הנ"ל הם חומרים אי‪-‬אורגניים‪.‬‬
‫‪ ‬מאחר והצמחים מייצרים את החומרים האורגנים‬
‫מחומרים אי‪-‬אורגניים שבסביבתם הם נקראים‬
‫יצרנים‪.‬‬
‫פחמן דו חמצני‬
‫‪ +‬מים‪ +‬מלחים‬
‫תהליכי בנייה‬
‫בצמח‬
‫פחמימות‪,‬‬
‫שומנים‪ ,‬חלבונים‬
‫‪ ‬הצמחים קולטים את‬
‫המים והמלחים‬
‫מהאדמה באמצעות‬
‫השורשים‪.‬‬
‫‪ ‬את הפחמן הדו‪-‬‬
‫חמצני הצמחים‬
‫קולטים מהאוויר‬
‫באמצעות העלים‪.‬‬
‫‪ ‬קליטת פחמן דו‬
‫חמצני בעלי הצמח‬
‫קליטת פחמן דו‬
‫חמצני‬
‫קליטת מים‬
‫ומלחים‬
‫=‪http://desert.bgu.ac.il/desert/HebSite.aspx?SiteId=3042&ItemId‬‬
‫‪3487‬‬
‫‪ ‬החומרים האורגניים‬
‫בנויים ממולקולות‬
‫גדולות ומורכבות‬
‫יותר מאלו של‬
‫החומרים האי‪-‬‬
‫אורגניים‪.‬‬
‫‪ ‬לבניית החומרים‬
‫האורגניים דרושה‬
‫אנרגיה‪.‬‬
‫‪http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=14094‬‬
‫‪ ‬הצמחים מסוגלים לנצל‬
‫את אנרגיית האור‪.‬‬
‫‪ ‬הצמחים קולטים את‬
‫אנרגיית האור והופכים‬
‫אותה לאנרגיה כימית‬
‫זמינה‪ ,‬וזו משמשת‬
‫בתאיהם לבניית חומרים‬
‫אורגניים מאי‪-‬אורגניים‪.‬‬
‫‪ ‬תהליך זה נקרא‬
‫פוטוסינתזה‪.‬‬
‫‪http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=14094‬‬
‫‪ ‬מולקולה המסוגלת לקלוט את אנרגיית האור‪ ,‬והיא‬
‫בעלת צבע ירוק‪.‬‬
‫‪ ‬הכלורופיל נמצא בתאי העלים ולרוב גם בגבעולים‪.‬‬
‫‪ ‬אנרגיית האור גורמת לשינוי כימי במולקולת‬
‫הכלורופיל‪ ,‬ובכך מומרת אנרגיית האור לאנרגיה‬
‫כימית‪.‬‬
‫‪ ‬בתהליך זה מתפרקות מולקולות מים לאטומים של‬
‫חמצן ושל מימן ומופקת אנרגיה כימית זמינה‪.‬‬
‫‪ ‬אור השמש שאותו אנו רואים מורכב ממס' רב של‬
‫אורכי גל‪.‬‬
‫‪ ‬קרינה הפוגעת בעצם כלשהו עשויה לעבור דרכו (ולצאת מצדו‬
‫האחר)‪ ,‬להיבלע בעצם (ולא לצאת) או להיות מוחזרת על ידו‪.‬‬
‫‪ ‬עצמים שקופים מעבירים דרכם חלק מהאור‪.‬‬
‫‪ ‬עצמים אטומים אינם מעבירים אור אלא מחזירים חלק מאורכי‬
‫הגל ובולעים את היתר‪.‬‬
‫‪ ‬כאשר עצם מחזיר את כל האור הוא נראה לנו לבן‪.‬‬
‫‪ ‬כאשר עצם בולע את כל האור הוא נראה לנו שחור‪.‬‬
‫‪ ‬הצמחים קולטים את אור השמש בעזרת הפיגמנטים שלהם‬
‫ומשתמשים רק באורכי גל מסוימים‪.‬‬
‫הדמיה‬
‫‪ ‬הפיגמנט העיקרי הקולט את האור בתהליך הפוטוסינתזה הוא‬
‫הפיגמנט הירוק – הכלורופיל‪.‬‬
‫‪ ‬עיקר האור הנבלע ע"י הכלורופיל הוא בתחומי הכחול והאדום‪.‬‬
‫‪ ‬האור הירוק מוחזר ע"י הכלורופיל ולכן הצמח נראה ירוק‪.‬‬
‫‪ ‬האור נקלט בצמח בעיקר בעלים‪.‬‬
‫‪ ‬העלים מסודרים על פני הצמח באופן המאפשר חשיפה‬
‫מיטבית לאור‪.‬‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫‪.5‬‬
‫מבנה הצמח‪ -‬גבעול זקוף‬
‫סידור העלים‪ ,‬חיבור העלים לגבעול‬
‫עמדת העלים‬
‫פוטוטרופיזם‬
‫אתיולציה‬
‫פוטופריודיזם‬
‫‪ ‬יש נטייה להפנות את הגבעול ואת העלים אל האור‪ .‬לתגובה‬
‫זו קוראים פוטוטרופיזם (פוטו=אור‪ ,‬טרופיזם=נטייה)‪ ,‬ויש לה‬
‫חשיבות בהתאמת הצמח לסביבתו‪,‬היא מכוונת את העלים‬
‫לקליטה מרבית של האור ועל ידי כך מייעלת את תהליך‬
‫הפוטוסינתזה‪.‬‬
‫בהעדר אור מופיע צבע‬
‫לבן (העלמות הכלורופיל‬
‫=פגמנט ירוק ‪ .‬חלה‬
‫התארכות מוגברת של‬
‫התאים וצמיחה לכיוון‬
‫האור ‪.‬‬
‫‪ ‬פוטופריודיזם‪" -‬זמן האור"‪.‬‬
‫‪ ‬מספר שעות האור‪ ,‬השינוי במספר שעות האור ‪ -‬התקצרות‬
‫היום או התארכותו כל אלו משפיעים על הצמח(לדוגמה‬
‫המעבר מהמצב הוגטטיבי למצב הרפרודוקטיבי‪ -‬פריחה)‬
‫תופעה זו נקראת פוטופריודיזם ‪.‬‬
‫צמח שגידלו אותו‬
‫‪ 16‬שעת אור‬
‫צמח שגידלו אותו‬
‫מתחת ל‪ 8-‬שעות‬
‫אור‬
http://www.discus.co.il/he_IL/%D7%A6%D7%9E%D7%97%D7%99%D7%9D/%
D7%AA%D7%94%D7%9C%D7%99%D7%9B%D7%99%D7%9D_%D7%91%D
7%A6%D7%9E%D7%97%D7%99_%D7%9E%D7%99%D7%9D.aspx
http://www.factmonster.com/ipka/A0775714.html
‫פחמן דו‪-‬‬
‫חמצני נקלט‬
‫דרך העלים‬
‫אנרגית אור שמקורה‬
‫בשמש מגיעה אל‬
‫הצמח‬
‫אנרגית האור נקלטת‬
‫בעלי הצמח המכילים‬
‫כלורופיל (צבען‬
‫ירוק)‬
‫שורשי הצמח‬
‫קולטים מים‬
‫ומינרלים‬
‫מהקרקע‬
‫‪ ‬מולקולות הסוכר הנוצרות בתהליך הפוטוסינתזה‬
‫מורכבות מאטומי פחמן‪ ,‬מימן וחמצן‪.‬‬
‫‪ ‬מה מקור אטומי הפחמן והחמצן שבסוכר?‬
‫‪ ‬מקורם בפחמן הדו חמצני שנקלט מהאוויר‪.‬‬
‫‪ ‬מה מקור אטומי המימן?‬
‫‪ ‬מקורם במולקולת המים המתפרקת לחמצן ולמימן‪.‬‬
‫המימנים משתלבים במולקולת הסוכר והחמצן‬
‫משתחרר מהצמח לאוויר‪.‬‬
‫‪ ‬האנרגיה הדרושה לפירוק מולקולת מים מקורה‬
‫באנרגיית האור‪.‬‬
‫‪ ‬חנקן – דרוש חבניית‬
‫חלבונים וחמצות‬
‫גרעין (‪.)DNA‬‬
‫‪ ‬כמות החנקן באוויר‬
‫הוא ‪ 80%‬אולם רוב‬
‫היצורים לא מסוגלים‬
‫להשתמש בו בצורתו‬
‫הגזית‬
‫‪ ‬הצמח קולט את‬
‫החנקן מהקרקע‬
‫בצורת מלחי חנקן‪.‬‬
‫‪ ‬מלחי זרחן – דרושים‬
‫לבניית החומר‬
‫התורשתי (‪)DNA‬‬
‫ולבניית מולקולת‬
‫האנרגיה ‪.ATP‬‬
‫‪ ‬מלחי מגנזיום –‬
‫דרושים לבניית‬
‫הכלורופיל‬
‫‪ ‬מלחי הסידן – לבניית‬
‫הדופן של התא‬
‫‪ ‬הסוכרים הנוצרים בפוטוסינתזה מועברים לחלקי‬
‫הצמח השונים‪ ,‬המשתמשים בהם לבניית חומרים‬
‫אורגניים אחרים‪.‬‬
‫‪ ‬חלק מהסוכר נשאר בעלה והעלים משתמשים בו‬
‫לצרכיהם‪ ,‬החלק העודף הופך לעמילן‪.‬‬
‫‪ ‬לכן ניתן לבדוק נוכחות עמילן בעלים בשביל לדעת‬
‫שהתרחש בעלה תהליך הפוטוסינתזה‪.‬‬
‫‪ ‬מהם הגורמים‬
‫המשתתפים בתהליך‬
‫הפוטוסינתזה ויכולים‬
‫להשפיע על קצב‬
‫התהליך?‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫ריכוז הפחמן הדו‬
‫חמצני‬
‫עוצמת האור‬
‫טמפרטורה‬
‫כמות המים‬
‫‪ ‬כמויות המים‬
‫המשתתפות בתהליך‬
‫הן זעירות ביותר‪.‬‬
‫‪ ‬המים משפיעים על‬
‫קצב הפוטוסינתזה‬
‫בעקיפין‪ ,‬באמצעות‬
‫הפיוניות‪.‬‬
‫‪ ‬כאשר פוחתת כמות‬
‫המים בצמח – נסגרות‬
‫הפיוניות שבעלים‪.‬‬
‫‪ ‬כך פוחת איבוד המים‬
‫אך גם יש ירידה‬
‫בקליטת הפחמן הדו‬
‫חמצני החודר דרך‬
‫הפיוניות‪.‬‬
‫‪ ‬ירידה בכמות הפחמן‬
‫הדו חמצני שבצמח‬
‫מקטינה את קצב‬
‫הפוטוסינתזה‪.‬‬
‫ תפקיד הפיוניות‬
http://www.tau.ac.il/~ecology/virtau/10-salomon/salomon.html
http://science.cet.ac.il/science/transportation/transport7.asp
.‫ תהליך הפוטוסינתזה מתקיים בעיקר בעלים‬
?‫ במה מותאמים העלים לתפקודם‬
.‫ הצבע הירוק ושטח הפנים הגדול‬
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%A7%D7%95%D7%91%D7%A5:Tulip_Tree_Liriodendron_tulipif
era_Leaf_Topside_1890px.jpg
http://www.daf-yomi.com/DYItemDetails.aspx?itemId=3172
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/he/c/c2/%D7%A4%D7%99%D7%9C%D7%95%D7%93%D
7%A0%D7%93%D7%A8%D7%95%D7%9F_%D7%A2%D7%9C%D7%94%D7%9C%D7%91.jpg
‫‪ ‬בשטחו החיצוני של‬
‫העלה מצויות‬
‫הפיוניות‪ ,‬דרכן נעשה‬
‫חילוף הגזים בין‬
‫העלה וסביבתו‪.‬‬
‫‪ ‬התאים ברקמות‬
‫הפנימיות של העלה‬
‫מכילים אברונים‬
‫ירוקים‪ ,‬הנקראים‬
‫כלורופלסטים‪.‬‬
‫‪http://lib.cet.ac.il/pages/item.asp?item=14094‬‬
‫ באברונים אלו‬
‫מתרחש תהליך‬
.‫הפוטוסינתזה‬
‫ כל כלורופלסט מכיל‬
‫ וחמרים‬,‫כלורופיל‬
)‫נוספים (כגון אנזימים‬
.‫המשתתפים בתהליך‬
http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/photosyn.htm
http://evolutionaryroutes.files.wordpress.com/2011/08/kris
tian-peters-fabelfrohplagiomnium_affine_laminazellen.jpeg
http://micro.magnet.fsu.edu/cells/chloroplasts/chloro
plasts.html
http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/photosyn.htm
‫‪ ‬מהסוכרים‪ ,‬שנוצרים בתהליך הפוטוסינתזה‪ ,‬נבנים‬
‫חומרים אורגניים שונים‪ :‬פחמימות מורכבות‪,‬‬
‫ליפידים‪ ,‬חלבונים ועוד‪.‬‬
‫‪ ‬בעלי חיים ניזונים מצמחים במישרין ובעקיפין‪.‬‬
‫‪ ‬מכאן שהפוטוסינתזה היא המקור לחומרים‬
‫האורגניים המשמשים לבנייה ולהפקת אנרגיה כימית‪,‬‬
‫בכל היצורים‪ ,‬צמחים ובעלי חיים‪.‬‬
‫‪ ‬רוב היצורים החיים מפיקים אנרגיה מחומרים‬
‫אורגניים בהשתתפות חמצן‪.‬‬
‫‪ ‬תהליך הנשימה בצמחים זהה לתהליך הנשימה‬
‫בבעלי חיים‪.‬‬
‫‪ ‬בצמחים ובבעלי חיים מפיקים בתאים אנרגיה‬
‫מפירוק גלוקוז לפחמן דו חמצני ולמים‪ ,‬בתהליך‬
‫הדורש חמצן‪.‬‬
‫‪ ‬תהליך הפוטוסינתזה הוא המקור הראשי לחמצן‬
‫באטמוספרה‪.‬‬