Transcript taimed
Taimeriiki (Plantae) kuuluvad eukarüootsed, liikumatud, hulkraksed, fotosünteesivõimelised organis- mid, mis on kohastunud eluks maismaal (s.t. maismaataimed). © Sellin 1 Aster subintegerrimus Taimi eristavad evolutsioonilises mõttes alamatest autotroofsetest organismidest mitmed olulised tunnused: isas- ja emasgametangiumite (anteriidid, arhegoonid) eristumine; hulkrakne embrüo, mille areng toimub emasgametofüüdis embrüofüüdid; hulkrakse diploidse sporofüüdi olemasolu; spooride/tolmuterade rakukestad sisaldavad sporopolleniini. Taimede peamiseks toitumisviisiks on fotosüntees - protsess, mille käigus taimed loovad lihtsatest anorgaanilistest ühenditest keerukaid orgaanilisi ühendeid, kasutades selleks Päikeselt saadavat valgusenergiat. Taimedele on iseloomulik eelkõige suguline paljunemine, haploidsete (gametofaas) ja diploidsete (sporofaas) põlvkondade vaheldumisega. © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 2 TAIMED - RIIK EUKARÜOOTIDE DOMEENIS BAKTERID (Bacteria) © Sellin ARHEAD (Archaea) Organismide mitmekesisus. Taimed 1 EUKARÜOODID (Eukarya) 3 TAIMED 290000 PUTUKAD 1000000 TAIMEDE LIIGIRIKKUS VETIKAD 27000 ALGLOOMAD 30000 SEENED 70000 PROKARÜOODID 5300 MUUD LOOMAD 280000 © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 VIIRUSED 1550 4 TAIMEDE PÕLVNEMINE Tänapäeva rohevetikad Lehtsammaltaimed Pärisraigastaimed Keerdlehiktaimed Okaspuutaimed Katteseemnetaimed ca 450-500 milj. a. tagasi Mineviku © Sellin rohevetikad (Charophyceae) Organismide mitmekesisus. Taimed 1 5 TAIMEDE JA VETIKATE ERINEVUSED VETIKAS keha moodustab diferentseerumata tallus TAIM keha on jagunenud organiteks LEHT fotosünteesib Ümbritsev vesi toestab vetikat KUTIIKULA piirab veekadusid ÕHULÕHED võimaldavad gaasivahetust KOGU TALLUS fotosünteesib, absorbeerib vett, hapnikku ja mineraalaineid veest VARS toestab taime (võib fotosünteesida) KINNITUSPLAAT kinnitab vetika veekogu põhja © Sellin JUUR kinnitab taime mulda, absorbeerib mullast vett ja mineraalaineid Organismide mitmekesisus. Taimed 1 6 PEAMISED ERINEVUSED TAIMEDE NING LOOMADE JA SEENTE VAHEL Autotroofsus - taimed sünteesivad ise anorgaanilistest ühenditest keerukaid orgaanilisi aineid, kasutades peamiselt valguskiirguse energiat. Prototroofsus - asendamatute orgaaniliste ainete süntees. Liikumatus - taimed (ja seened) saavad keskkonda kasutada üksnes piiratud ruumi ulatuses. Taimedes on põhiliseks varu-polüsahhariidiks tärklis, loomades ja seentes glükogeen. Taimed (ja loomad) on koeline ehitusega, seenorganismi keha moodustab mütseel. Taimerakkude ehitus erineb looma- ja seenerakkudest: - tselluloosne rakukest - plastiidide olemasolu - tsentraalvakuooli / vakuolaarsüsteemi olemasolu. Taimerakkudel on rediferentseerumisvõime. Taimedel (ja seentel) pole närvisüsteemi, hormonaalseid organeid ega meeleelundeid. Taimede (ja seente) kasv on tavaliselt piiramatu. © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 7 TAIMERIIGI JAOTUS xxx - hõimkondade rühm zzz - hõimkond © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 8 TAIMELIIKIDE ARV EESTIS I. SOONTETA TAIMED Sammaltaimed maksasammaltaimed, Hepatophyta (117) kõdersammaltaimed, Anthocerophyta (2) lehtsammaltaimed, Bryophyta (418) II. SOONTAIMED A. SEEMNETETA TAIMED Sõnajalgtaimed raagraigastaimed, Psilotophyta (0) pärisraigastaimed, Lycophyta (7) kidataimed, Sphenophyta (11) keerdlehiktaimed, Pterophyta (32) B. SEEMNETAIMED Paljasseemnetaimed palmlehiktaimed, Cycadophyta (0) hõlmikpuutaimed, Ginkgophyta (0) okaspuutaimed, Coniferophyta (4) vastaklehiktaimed, Gnetophyta (0) Katteseemnetaimed õistaimed, Anthophyta (1387) KÕIK KOKKU © Sellin 1978 liiki Organismide mitmekesisus. Taimed 1 xxx - hõimkondade rühm zzz - hõimkond 9 TAIMEDE SUURESKAALALINE LIIGIRIKKUS SOONTAIMEDE LIIKIDE ARV 10000 km2 KOHTA <100 100-200 200-500 500-1000 © Sellin 1000-1500 1500-2000 2000-3000 3000-4000 4000-5000 >5000 Organismide mitmekesisus. Taimed 1 10 SPOROFAASI JA GAMETOFAASI VAHELDUMINE Sporofüüt (hulkrakne, 2n) Sügoot (2n) VILJASTAMINE MMM MEIOOS Gameedid (1n) Haploidsed spoorid (1n) Gametofüüt (hulkrakne, 1n) gametofaas (1n) © Sellin sporofaas (2n) Organismide mitmekesisus. Taimed 1 11 SPOROFAASI JA GAMETOFAASI VAHEKORD sporofüüt (2n) gametofüüt (1n) sporofüüt (2n) sporofüüt (2n) gametofüüt (1n) gametofüüt (1n) SAMMALTAIMED iseseisvusetu sporofüüt gametofüüdi peal © Sellin SÕNAJALGTAIMED suur sporofüüt ja väike, iseseisev gametofüüt Organismide mitmekesisus. Taimed 1 SEEMNETAIMED redutseerunud, iseseisvusetu gametofüüt sporofüüdi peal 12 GAMETOFAASI JA SPOROFAASI VAHEKORRA MUUTUMINE EVOLUTSIOONIS DIPLOIDNE (2n) Gametofaas Sporofaas HAPLOIDNE (1n) Niitrohevetikas Sammal Raagraigas Sõnajalg Okaspuu Õistaim EVOLUTSIOON © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 13 TALLOFÜÜDID Rakis e. tallus - primitiivsematel taimedel esinev vähediferentseerunud hulkrakne taimekeha. Rakistaimed e. tallofüüdid - taimed, mille keha esineb rakisena (maksasammaltaimed, Hepatophyta; kõdersammaltaimed, Anthocerophyta). Lehetaolisi talluseosi nimet. fülloidideks, varretaolisi - kauloidideks ja juuretaolisi kinnitusvahendeid - risoidideks. h. pellia (Pellia epiphylla) © Sellin 14 KORMOFÜÜDID e. TÜVENDTAIMED ladvapung epiderm õis kõrgemad taimed, mille rakud on diferentseerunud kudedeks ja mille keha on liigendatud erineva ülesandega organiteks (sõnajalgtaimed, paljasseemnetaimed, katteseemnetaimed). külgpung sõlm sõlmevahe sõlm leht juhtkoed seeme põhikude juurekael peajuur külgjuur JUURESTIK VÕSUSTIK vili juurekarv juuretipp Vegetatiivsed organid: juur vars leht Generatiivsed e. paljunemisorganid: õied viljad anteriidid ja arhegoonid (sammal- ja sõnajalgtaimed) käbid (paljasseemnetaimed) 15 karusammal (Polytrichym sp.) leptoidid parenhüüm VARRE KESKOSA RISTLÕIK hüdroidid © Sellin eoskupar tanu harjas GAMETOFÜÜT SPOROFÜÜT LEHTSAMBLAD - moodustavad ehituslikult tallofüütide ja kormofüütide vahepealse rühma: eristunud vars ja primitiivsed lehed (mikrofüllid), risoidid on mitmerakulised esinevad õhulõhed primitiivsed juhtkoed (hüdroidid, leptoidid) eos risoid eelniit 16 TAIMEKOED Ühesuguse ehitusega ja ühise talitlusega rakud koonduvad rühmadeks, mida nimet. kudedeks. Lihtkoed (näit. parenhüüm, nurkkollenhüüm) koosnevad vaid üht tüüpi rakkudest, liitkoed (näit. ksüleem, floeem, epiderm) koosnevad eri tüüpi rakkudest. Arenemisvõime ja rakkude diferentseerumise alusel jaotatakse koed 2 suurde rühma: A. Algkoed e. meristeemid - diferentseerumata, pidevalt pooldumisvõimelistest rakkudest koosnevad koed. Algkudedest tekivad kõik püsikoed. B. Püsikoed - diferentseerunud rakkudest koosnevad, spetsiifilise ehituse ja talitlusega koed. Peamised koed, mis esinevad nii juurtes, vartes kui lehtedes, grupeeritakse suuremateks üksusteks - koesüsteemideks - vastavalt nende pidevusele läbi kogu taimekeha. kattekudede süsteem (epiderm, epibleem, periderm) põhikudede süsteem (parenhüüm, kollenhüüm, sklerenhüüm) juhtkudede süsteem (ksüleem, floeem) © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 17 PÜSIKOED TEKIVAD ALGKUDEDEST varre apikaalne meristeem apikaalsed m. protoderm põhimeristeem prokambium juure apikaalne meristeem © Sellin primaarsed koed lateraalsed m. sekundaarsed koed epiderm säsi esikoor esipuit korgikambium kimbukambium esiniin protoderm epibleem põhimeristeem esikoor prokambium steeli koed peritsükkel esipuit korgikambium kimbukambium esiniin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 felleem felloderm teispuit teisniin felleem felloderm teispuit teisniin 18 PÜSIKUDEDE LIIGITUS KATTEKOED VÄLIMISED: epiderm hüpoderm epibleem eksoderm juurenahk periderm SISEMISED: endoderm epiteel PÕHIKOED PÕHIKOED assimilatsiooniparenhüüm - mesofüll säilitusparenhüüm - veesäilituskude aerenhüüm TUGIKOED JUHTKOED JUHTKOED ERITUSKOED KOLLENHÜÜM nurkkollenhüüm plaatkollenhüüm kobekollenhüüm KSÜLEEM trahheiidid - rõngastrahheiid - spiraaltrahheiid - astmiktrahheiid - poortrahheiid trahheed - rõngastrahhee - spiraaltrahhee - võrktrahhee - astmiktrahhee - poortrahhee epiteem soolanääre sekreedi- ja ekskreedimahutid epiteel nektaarium SKLERENHÜÜM niinekiud puidukiud kivisrakud FLOEEM sõeltorud saaterakud IMIKOED epibleem PIIMASOONED lülilised p. lülitud p. © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 19 TAIMEKUDEDE TÜÜPE EPIDERM õhulõhe PARENHÜÜM PARENHÜÜM SKLERENHÜÜM trihhoom kivisrakk KOLLENHÜÜM niinekiud trahhee sõeltoru trahheiid saaterakk FLOEEM KSÜLEEM TAIMERAKU PÕHILISED KOMPONENDID VAKUOOL PROTOPLAST TSÜTOPLASMA PÕHIPLASMA RAKUKEST TAIMERAKK © Sellin MEMBRAANID ORGANELLID ! plasmalemm ! tonoplast ! tsütoplasmavõrgustik ! Golgi kompleks ! ! ! ! ! ! plastiidid mitokonder ribosoom lüsosoom peroksisoom vibur RAKUTUUM MITTEMEMBRAANSED STRUKTUURID ! tsütoskelett ! õlikehake ! kristallid Organismide mitmekesisus. Taimed 1 ! ! ! ! tuumakate nukleoplasma kromatiinaine tuumake 21 TAIMERAKU OLULISEMAD ISEÄRASUSED (1) Tselluloosne rakukest - taimerakke ümbritseb tugev tselluloosne kest, mida läbivad arvukad plasmodesmide kanalid. (2) Vakuolaarsüsteem - suurema osa täiskasvanud taimerakust moodustab suur tsentraalvakuool või protoplasmaväätidest läbistatud vakuolaarsüsteem. (3) Plastiidid - ainult taimerakule omased spetsiifilised organoidid, milles toimub orgaanilise aine esmane süntees. © Sellin 22 RAKUKESTAD (ESIKEST + TEISKEST) - taimerakku ümbritsev jäik tselluloosne kate, mille areng algab kesklamelli kujunemisega tütarrakkude vahele. Funktsioonid: vastupidavus tsentraalvakuooli osmootsele rõhule raku toes raku kuju kaitsevad kahjulike välismõjude (abiootilised + patogeenid) eest signaalide vastuvõtmine väliskeskkonnast ja edastamine protoplasmasse osalevad mitmesuguste ainete transpordis ja sekretsioonis KESK- e. VAHELAMELL seob omavahel naaberrakke. Koostis: pektiinaine hemitselluloosid + tselluloos ESI- e. PRIMAARKESTA koostis: tselluloos hemitselluloosid + pektiinaine, glükoproteiidid TEIS- e. SEKUNDAARKEST esineb tugi- ja juhtkoe rakkudel (3-kihiline: välis-, kesk- ja sisekiht): tselluloos ligniin + hemitselluloosid Rakukestades võivad ladestuda veel: kutiin, suberiin e. korkaine, vahad, limaained, mineraalained (CaCO3, SiO2). © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 23 intertsellulaar tonoplast mitokonder rakutuum TAIMERAKU EHITUS tsentraalvakuool tuumakate kromatiinaine mikrotoruke tuumake aktiini filament karepinnaline endoplasmaatiline retiikulum kloroplast silepinnaline endoplasmaatiline retiikulum peroksisoom rakukest © Sellin Organismide plasmalemm mitmekesisus. Taimed 1 xxx - kaksikmembraaniga struktuurid plasmodesm ribosoom Golgi kompleks 24 MEMBRAANSTRUKTUURID Plasmalemm e. rakumembraan - elementaarmembraan. Funktsioonid: piiritleb rakku väljast ja kontrollib ainevahetust keskkonnaga võtab vastu ning edastab hormonaalseid ja keskkonna signaale tselluloosi süntees Tonoplast - vakuooli ümbritsev elementaarmembraan. silepinnaline Tsütoplasmavõrgustik e. karepinnaline endoplasmaatiline retiikulum (ribosoomidest) võrkjas membraansüsteem, mis läbib kogu tsütoplasmat funktsioonid: ainete pasiivne ja aktiivne transport karepinnaline ER valkude süntees; silepinnaline ER lipiidide süntees Golgi kompleks e. diktüosoomid - koosneb 4-8 lamedast ketasjast membraankotikesest funktsioonid sekretsioon hemitselluloosi ja teiste polüsahhariidide süntees (v.a. tselluloos) vesiikulid on hemitselluloosi- ja pektiinkomponentide transportijad raku jagunemisel moodustub vesiikulitest uus rakumembraan © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 25 ORGANELLID Plastiidid - taimedele spetsiifilised kaksikmembraaniga organellid, mis tekivad embrüonaalstes taimekudedes esinevatest proplastiididest; sisaldavad oma DNA-d ja ribosoome. Kloroplastid: esinevad lehtedes, varte välimistes kudedes, noortes viljades pigmendid - klorofüllid (roheline), karotiinid (rohekas oranž), ksantofüllid (kollane) funktsioonid kaksikmembraan fotosüntees osalevad amino- ja rasvhapete sünteesil ajutine tärklise reserv Leukoplastid: esinevad maa-alustes organites, seemnetes, epidermis, säsis funktsioon - varuainete (tärklis, valgud, lipiidid) säilitamine Kromoplastid: esinevad õiekattelehtedes, viljades, sügisestes lehtedes funktsioon - ereda värvuse andmine õitele ja viljadele © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 graanitülakoid stroomatülakoid 26 Mitokondrid - ellipsoidsed kuni niitjad kaksikmembraaniga organellid. sisaldavad oma DNA-d ja ribosoome tuumast sõltumatu RNA ja valgu süntees funktsioonid org. ühendite aeroobne oksüdatsioon ATP süntees (hingamine) rasvhapete süntees Ribosoomid - ümarad ribonukleproteiidpartiklid, mille komponendid toodetakse tuumakeses. paiknevad tsütoplasmavõrgustikul või vabalt tsütoplasmas, noortes rakkudes ka tuumas, mitokondrites ja kloroplastides ülesanne - valkude süntees Lüsosoomid e. lüsosomaalsed vakuoolid - ümmargused, elementaarmembraaniga ümbritsetud organellid. tekivad Golgi vesiikulitetest või tsütoplasmavõrgustiku põiekestest rohkesti esineb seemnekestade, endospermi ja algkudede rakkudes ülesanne - org. ainete katabolism © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 27 Peroksisoomid e. mikrokehakesed - väikesed ümarad, elementaarmembraaniga organellid. funktsioonid: vesikiperoksiidi lagundamine (katalaas) valgushingamine (glükolaadi oksüdaas) lipiidide konversioon sahhariidideks Viburid - sammal-, sõnajalg- ja mõnede paljasseemnetaimede sugurakkudel esinev liikumisorganoid arv 1 või mitu 2 µm, pikkus kuni 150 µm © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 28 MITTEMEMBRAANSED STRUKTUURID Tsütoskelett - keerukas valgufilamentide võrgustik, mis läbib kogu tsütoplasmat. Mikrotorukesed - pikad torukujulised ja väga dünaamilised struktuurid: kontrollivad tselluloosfibrillide paigutust rakukestade moodustumisel määravad raku kasvu iseloomu juhivad Golgi vesiikulite liikumist moodustavad kääviniidistiku kromatiidide/kromosoomide liikumine rakuplaadikese moodustumine viburite ja ripsmete liikumine Aktiini filamendid - koosnevad 2 lineaarsest, helikaalselt keerdunud aktiinimolekulide ahelast: esinevad tsütoplasmas üksikult, harvem kimpudena osalevad mitmetes protsessides tsütoplasma liikumine rakukestade moodustumine tolmutoru kasv rakutuumas ja tsütoplasmas toimuv liikumine © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 29 Õlikehakesed e. sferosoomid - ümarad, hästi nähtavad, lipiididest koosnevad tilgakesed tsütoplasmas. peaaegu kõigis taimerakkudes, eriti arvukalt viljades ja seemnetes funktsioon - energeetiline ja süsiniku reserv Kristallid - peamiselt vakuoolis, vähem tsütoplasmas ja rakukestades kristalsel kujul esinevad soolad. Koosnevad peamiselt kaltsiumoksalaadist, harvem CaCO3 või SiO2-st. Õlikehakesi ja kristalle kokku nimet. paraplasmaks - ajutised ja mitte kõikidel eluperioodidel esinevad sisaldised, milles ei toimu elusainele omast pidevat eneseuuendumist. © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 30 RAKUTUUM koosneb tihedama konsistentsiga nukleo- e. karüoplasmast, mida ümbritseb topeltmembraan tuumakate. Ülesanded: geneetilise info säilitamine gen. info edastamine tütarakkudele DNA replikatsiooni teel rakus toimuvate protsesside kontroll RNA (transkriptsioon) ja valkude sünteesi kaudu Kromatiinaine - DNA kompleksis valkudega, mille koostisesse kuuluvad nukleotiidide järjestused moodustavad geene. Mitoosi profaasis toimub kromatiinaine spiraliseerumine ja kondenseerumine kromosoomid muutuvad nähtavaks. Kromosoomide arv soontaimede somaatilistes rakkudes on väga varieeruv: üheaastasel kõrbetaimel Haplopappus gracilis 2n=4 maokeelel (Ophioglossum sp.) 2n=1250 © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 31 VAKUOOL Vakuoolid on elementaarmembraaniga (tonoplastiga) ümbritsetud piirkonnad rakus, mis on täidetud vee ja vees lahustunud ühenditega - rakumahlaga. Embrüonaalsetes taimerakkudes on submikroskoopilised vakuoolid, mis tekivad Golgi kompleksi vesiikulitest või tsütoplasmavõrgustiku tsisternidest. Venimiskasvu faasis nad ühinevad vee intensiivse imamise tõttu üksteisega ja moodustavad vakuolaarsüsteemi, mida liigendavad protoplasmaväädid. Funktsioonid: varuainete ja ekskreetide reservuaar raku osmootne ruum turgor alkaloidid on kaitseks parasiitide ja herbivooride vastu © Sellin Organismide mitmekesisus. Taimed 1 32