Course on plant cytology for advanced students. The course deals with evolution and compartmentation of plant cells, with structure, function and development of plant cell components (endomembrane system, vacuoles, nuclei, mitochondria, plastids, cytoskeleton and cell wall), with cell signalling and cell polarity, ontogenetic development of plant cells and its regulation (cell division, growth, and morphogenesis, cell senescence, and programmed cell death).
Last update: RNDr. Olga Votrubová, CSc. (21.04.2009)
Přednáška z rostlinné cytologie pro pokročilé studenty. Zabývá se evolucí a kompartmentací rostlinné buňky, strukturou,
funkcí a vývojem jednotlivých buněčných složek (endomembránový systém, vakuola, jádro, plastidy, mitochondrie,
cytoskelet a buněčná stěna). Zabývá se dále buněčnou komunikací a signalizací, polaritou buněk, ontogenetickým
vývojem buněk a jeho regulací, včetně programované buněčné smrti.
Přednáška není vhodná pro posluchače, kteří neabsolvovali základní přednášku z Biologie buňky. Je také vhodné předem
absolvovat některou z přednášek Fyziologie rostlin.
Literature -
Last update: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (29.10.2019)
Buchanan, B.B., Gruissem, W., Jones, R.L.: Biochemistry and Molecular Biology of Plants.-American Society of Plant Physiologists, Rockville, Maryland 2001, ISBN 0-943088-39-9
Alberts, B., Bray, D., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P.: Základy buněčné biologie, Espero Publishing, Ústí nad Labem 2001, ISBN 80-902906-0-4
Last update: VOTRUB (07.04.2003)
O. Votrubová: Anatomie rostlin, Vydavatelství Karolinum, UK Praha 2001, ISBN 80-246-0367-5
Buchanan, B.B., Gruissem, W., Jones, R.L.: Biochemistry and Molecular Biology of Plants.-American Society of Plant Physiologists, Rockville, Maryland 2001, ISBN 0-943088-39-9
Alberts, B., Bray, D., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P.: Základy buněčné biologie, Espero Publishing, Ústí nad Labem 2001, ISBN 80-902906-0-4
Beneš, K.: Úvod do biologie buňky (4. vydání), JU České Budějovice 2000, ISBN 80-7040-418-3.
Requirements to the exam - Czech
Last update: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D. (15.03.2019)
Zkouška 1. termín: test 2. termín (opravný): test 3. termín (opravný): ústní zkouška, nutno kontaktovat přednášejícího e-mailem.
Průběžný test: bude se konat po odpřednášení poloviny přednášek (náhradní termín další týden). Průběžný test obsahuje 10 jednodušších otázek, každá bodována maximálně 2 body. Hodnocení průběžného testu se bude následujícím způsobem promítat do hodnocení závěrečného testu:
Získání 20-18 bodů v průběžném testu: v závěrečném zkouškovém testu budou přičteny 2 body. Získání 17-3 bodů: bez bodového zisku či ztráty. Získání 0-2 bodů: v závěrečném zkouškovém testu bude jeden bod odečten. Neabsolvování testu: v závěrečném zkouškovém testu budou odečteny 2 body.
Syllabus -
Last update: VOTRUB (07.04.2003)
1. History of plant cytology
2. Plant cell as a component of photoautotrophic organisms, evolution of plant cells
3. Compartmentalisation of plant cell
Compartmentalisation rules, role of membranes. Composition of membranes (membrane lipids and proteins), transport across membranes. Changes in membrane arrangement and composition during cell ontogeny and as a response to environmental factors
4. Endomembrane system of plant cells
Components of the endomembrane system (endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, transport vesicles) and their mutual relationships.
5. Vacuole
Origin and growth of vacuoles, types of vacuoles. Tonoplast and its transport functions. Functions of vacuoles in maintaining cytoplasmic homeostasis, storage and detoxification. Roles of vacuoles in plant interactions with environment. Vacuoles as a lysosomal compartment. Role of the vacuole in water uptake and osmoregulation. Vacuoles and growth of plant cell.
6. Nucleus
Morphology of non-dividing (interphase) nucleus (nuclear envelope, chromatin, nucleolus). The processes in the interphase nucleus and their regulation. Transport of substances between the nucleus and cytoplasm.
7. Mitochondria
Origin of mitochondria. Morphology of mitochondria. Cell respiration and other mitochondrial functions. The development of mitochondria during cell differentiation, in dormant tissues and in response to environmental factors.
8. Plastids
Origin of plastids. Classification of plastids. Mutual plastid relationships. Chloroplasts - envelope membranes, peripheral reticulum, and transport of metabolites. System of thylakoid membranes and primary reactions of photosynthesis. Chloroplast stroma - functions in secondary reactions of photosynthesis and in nitrogen metabolism and proteosynthesis. Structure and functions of the chloroplasts of plants with C4 and CAM photosynthesis. The development of chloroplasts during leaf ontogeny. Structure, function and development of non-photosynthesizing plastids (proplastids, etioplasts, gerontoplasts, leucoplasts, chromoplasts).
9. Cell wall
Overview of cell wall functions. Macromolecules of the primary cell wall and cell wall architecture - interspecies differences and changes during cell growth and development Apoplastic transport. Biosynthesis and assembly of cell wall components. Cell wall growth.
Secondary cell wall - composition, development and occurrence. Impregnation of cell walls (lignification, suberisation and cutinisation)
10. Cytoskeleton
Organisation of cytoskeleton (microtubules, actin filaments). Cytoskeleton functions in cell arrangement, in transport processes and in cell growth and morphogenesis.
11. Cell signalling
Types of signals, reception and transduction of signals, second messengers
Plasmodesmata, their structure, transport of substances and signals through plasmodesmata, symplasmic domains
12. Development of plant cell
Cell division, growth, and morphogenesis, role of cytoskeleton and cell wall. Cell polarity. Programmed cell death in plant cell development and in response to stress factors
Last update: VOTRUB (10.04.2003)
1. Historie rostlinné cytologie
2. Rostlinná buňka jako součást fotoautotrofního organismu, evoluce rostlinných buněk
3. Kompartmentace rostlinné buňky
Kompartmentační pravidla, význam membrán pro kompartmentaci. Membrány rostlinných buněk, typy lipidů a proteinů, transportní charakteristiky membrán. Změny kompartmentace v ontogenezi buněk a jako odpověď na vnější faktory.
4. Endomembránový systém rostlinných buněk
Složky endomembránového systému (endoplasmatické retikulum, Golgiho aparát, transportní vesikuly a další) a vztahy mezi nimi
5. Vakuola
Vznik a růst vakuol, typy vakuol. Tonoplast a jeho transportní funkce. Funkce vakuol v udržení homeostáze cytoplasmy, zásobní a detoxifikační funkce, funkce vakuol v interakci rostlin s vnějším prostředím. Vakuoly jako lysosomální kompartment. Funkce vakuol v příjmu vody a v osmoregulaci. Vakuolizace jako základní způsob růstu rostlinné buňky
6. Buněčné jádro
Morfologie nedělícího se jádra (jaderný obal, chromatin, jadérko). Procesy v interfázovém jádře a jejich regulace. Transport látek mezi jádrem a cytoplasmou
7. Mitochondrie
Původ mitochondrií. Morfologie mitochondrií. Buněčné dýchání a další funkce mitochondrií. Vývoj mitochondrií v průběhu diferenciace buněk, v dormantních pletivech a ve vztahu k faktorům prostředí
8. Plastidy
Původ plastidů. Klasifikace plastidů. Vzájemné přeměny plastidů.
Chloroplasty - obalové membrány chloroplastů, periferní retikulum a transport metabolitů. Systém thylakoidů a primární reakce fotosyntézy. Chloroplastové stroma - funkce v sekundárních reakcích fotosyntézy, v metabolismu dusíku a v proteosyntéze. Struktura a funkce chloroplastů rostlin s C4 a CAM fotosyntézou. Vývoj chloroplastů v průběhu ontogeneze listu.
Struktura, funkce a vývoj nefotosyntetizujících plastidů (proplastidy, leukoplasty, chromoplasty, etioplasty a gerontoplasty)
9. Buněčná stěna
Přehled funkcí stěny. Architektura a chemické složení primární stěny rostoucích a nerostoucích buněk, mezidruhové rozdíly. Apoplastický transport stěnou. Růst stěny, plasticita a elasticita. Signální funkce stěny. Sekundární stěna - chemismus a výskyt. Modifikace stěn specializovaných buněk (lignifikace, suberinisace, kutinisace aj.) a její důsledky pro funkci stěny
10. Cytoskelet
Základní složky cytoskeletu. Funkce cytoskeletu v uspořádání buňky, v transportních procesech a v morfogenezi buňky
11. Buněčná komunikace
Příjem a zpracování signálů, koncepce sekundárních poslů.
Plasmodesmy a symplast, transport látek a signálů přes plasmodesmy, symplastické domény.
12. Morfogeneze rostlinné buňky
Regulace směru dělení a růstu buněk, význam cytoskeletu a buněčné stěny, vztah k morfogenezi orgánů. Apikální a difusní růst, vznik nepravidelných tvarů buněk.
Polarita buněk. Programovaná buněčná smrt ve vývoji rostlinných buněk a jako odpověď na stresové faktory
