Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

К + out Cl — out. Са 2+ Закрывание устьиц (30 мин) малат мтх Н 2 О Высокая конц. СО 2 , АБК- (образуется при водном дефиците), снижение водного потенциала клеток листа- факторы закрывания малат СО 2 НАДН ПК глюкоза крахмал Ночь:

Гуттация Каждый лист таро ( Colocasia esculenta ) в течение суток выделяет до 100 мл воды, причем интенсивность гуттации достигает 200 капель в минуту

Гуттация Реабсорбция минеральных веществ

Лист: ВЕРХНИЙ КОНЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ водного потока. 1. Транспирация (контакт с атмосферой) 2. Фиксация СО 2 (образование органических осмотиков) 1. Гуттация 2.

Рециркуляция воды (активный отток по флоэме) 3. Рост молодого листа Корень: НИЖНИЙ КОНЦЕВОЙ ДВИГАТЕЛЬ водного потока. 1. Создание корневого давления (загрузка ксилемы) 2.

Рециркуляция воды (активный обмен ксилемы с флоэмой) 3. Рост молодого корня

Эндодерма Играет роль полупроницаемой мембраны осмотической ячейки Высокое водное сопротивление (R) = низкая проводимость (L p )Низкое водное сопротивление (R) = высокая проводимость (L p )Механизм возникновения корневого давления

почва раст. атм. Механизм работы верхнего концевого двигателя -0, 5 бар Лист -15 бар Стебель -5 бар Корень -2 бар -1000 бар (при относительной влажности воздуха 50%) -70 бар (при относительной влажности воздуха 99%) – даже во время дождя влажность воздуха редко превышает 99%, т. о. листья и при дожде теряют воду)

Схема флоэмного и ксилемного транспорта

Взаимосвязь ксилемного и флоэмного транспорта

Строение флоэмы

Афидная методика (от Aphid – тля )

Состав флоэмного и ксилемного экссудата Компонент или свойство Флоэма Ксилема Сахара 100 – 300 г/л 0 Аминокислоты ( glu, asp, gln, а sn) 5 – 40 г/л 0, 1 – 2 г/л Неорганические соли 1 – 5 г/л 0, 2 – 4 г/л Всего растворено 250 – 1200 m. M π = 0, 6 – 3, 0 M П a 0, 02 – 0, 2 m. M π = 0. 02 – 0, 2 M П a р. Н 7. 3 – 8. 0 5. 0 – 6.

Вещества, не транспортируемые (А) и транспортируемые по флоэме (В) Не транспортируются: Углеводы с альдегидной или кетонной группой (глюкоза, манноза, фруктоза…) Транспортируются: Сахароза – чаще всего; У некоторых видов: Галактопроизводные (раффиноза, стахиоза) — тыквенные Сахароспирты (маннит, сорбит) – розоцветные Уреиды – у видов с симбиотичесой фиксацией азота. Кроме того, короткие РНК, сигнальные молекулы (системин и др).

Клетки-спутницы бывают трех типов. Зачем? A – обычные и промежуточные клетки-спутницы у Mimulus cardinalis В – трансферные клетки у Pisum sativum С — промежуточные клетки у Alonsoa warscewicziij с множеством плазмодесм

Симпластная и апопластная загрузка флоэмы

У трансгенного табака с активной инвертазой загрузки флоэмы не получилось… Сосуд ксилемы Трансферная клетка-спутница ( Transfer Cell)Ситовидный элемент флоэмы.

Апопластическая загрузка флоэмы Клетка флоэмной паренхимы Плазмодесмы, контактирующ ие с мезофиллом. Transfer Cells : 1. Единичные плазмодесмы 2. Толстая клеточная стенка (складки!) 3. Развитый единый хондриом 4.

Сахарозно-протонный симпортер + Н + -АТФаза на мембране (р. Н > 7!) 5. Преимущественный продукт транспорта – сахароза

Симпластическая загрузка флоэмы Сосуд ксилемы Промежуточная клетка-спутница ( Intermediary Cell )Плазмодесм ы, контактирую щие с мезофиллом Ситовидный элемент флоэмы. Intermediary Cells : 1. Обильные плазмодесменные поля 2. Толстая клеточная стенка (ровная!) 3. Развитый единый хондриом 4. Специфические ферменты синтеза 5. Разнообразные продукты транспорта фотоассимилятов (смесь!)

Alonsoa meridionalis (Scrophulariaceae) Вещества, содержащиеся во флоэмном экссудате Alonsoa meridionalis , m. M (C. Knop, 1998) Сахароза 174 85 85 Галактинол traces Мезо-инозитол traces Раффиноза 249 51 51 Стахиоза 397 68 68 Морфология проводящей системы листа Alonsoa Промежуточные клетки со множеством плазмодесм – симпластная загрузка

Роль промежуточных клеток в симпластной загрузке флоэмы: «полимеризационная модель» M esophyll C ell IC S ieve E lement sucrose galactinol raffinose stachyose SEL: 1 -3 k. Da. SEL:

Поглощение воды и минеральных веществ корнем

Корень

Корень — осевой подземный орган растения, обладающий неограниченным концевым ростом. Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Виды корней (рис. 1): Главный корень развивается из зародышевого корешка семени и играет в растении роль центральной оси подземной части. Придаточные корни растут от побега. Боковые корни образуются на главном и придаточных корнях. Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Рис. 1. Виды корней   Вся совокупность корней растения называется корневой системой.   Типы корневых систем В зависимости от развития тех или иных видов корней выделяют два типа корневых систем (рис. 2). Стержневая корневая система состоит из хорошо развитого главного корня и отходящих от него более мелких боковых корней, которые в свою очередь делятся на боковые корни второго, третьего и т. д. порядков. Такая корневая система характерна для двудольных растений и хорошо просматривается только у молодых растений, выращенных из семян. У старых многолетних растений главный корень со временем замедляет рост, а боковые корни догоняют его или даже перерастают. Мочковатая корневая система состоит из многочисленных придаточных и боковых корней. Главный корень не развивается или развивается слабо. Мочковатая корневая система характерна для однодольных растений.   Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Рис. 2. Типы корневых систем Внутреннее строение корня В строении корня различают несколько зон, каждая из которых имеет определенное строение и выполняет определенные функции (рис. 3). Зона делениясостоит из мелких постоянно делящихся клеток верхушечной меристемы. Это зона находится на кончиках всех корней растения. Благодаря верхушечной меристеме осуществляется рост корня в длину. Корневой чехлик — несколько слоёв плотно сросшихся клеток с утолщенными стенками. Функция корневого чехлика: механическая защита зоны деления; выделение слизистых веществ для более легкого проникновения в почву. Клетки снаружи корневого чехлика постоянно разрушаются, а с внутренней стороны он нарастает благодаря клеткам меристемы. Пикировка корня— удаление кончика главного корня — производится с целью прекращения роста главного корня и усиления роста боковых корней: общая площадь корневого питания увеличивается.   Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Рис. 3. Зоны корня Зона растяжения (роста). В ней клетки растут, вытягиваясь в длину, благодаря чему и происходит удлинение корня. В этой же зоне начинается дифференцировка клеток. Поверхностные клетки превращаются в клетки эпидермы. В центре формируются клетки проводящих тканей. Зона всасывания. Зона всасывания снаружи покрыта тонкой покровной тканью эпиблемой(илиризодермой). В этой зоне клетки эпиблемы образуют выросты —корневые волоски. Корневые волоски представляют собой длинные тонкие нитевидные клеточные выросты, в которые перемещается ядро клетки. По мере роста корня они разрушаются, эпидерма замещается пробкой и зона всасывания замещается зоной проведения. Функция корневых волосков: поглощение из почвы воды и минеральных веществ. Зона проведения продолжается до наземных частей растения. В ней находятся сосуды ксилемы, по которым от корня поднимается вода с минеральными веществами, и ситовидные трубки флоэмы, по которым в корень поступают органические вещества из листьев. Корни подавляющего большинства растений выполняют шесть основных функций: 1. Корни удерживают растение в определённом положении. Эта функция очевидна для наземных растений, особенно значима она для крупных деревьев с большой массой ветвей и листьев. У многих водных растений закрепление на дне позволяет выгодно распределить в пространстве листья. У плавающих растений, например у ряски, корни не позволяют растению переворачиваться. 2. Корни осуществляют почвенное питание растения, поглощая из почвы воду с растворёнными в ней минеральными веществами, и проведение веществ к побегу (рис. 1). 3. У некоторых растений в главном корне осуществляется хранение запасных питательных веществ, таких как крахмал и другие углеводы. 4. В корнях происходит образование определённых веществ, нужных организму растения. Так, в корнях осуществляется восстановление нитратов до нитритов, синтез некоторых аминокислот и алкалоидов. 5. Корни могут осуществлять симбиоз с грибами и микроорганизмами, обитающими в почве (микориза, клубеньки представителей семейства Бобовые). 6. С помощью корней может осуществляться вегетативное размножение (например, корневыми отпрысками). Корневыми отпрысками размножаются, например, одуванчик, слива, малина, сирень. Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Поглощение воды и минеральных веществ корнем Эта функция возникла у растений в связи с выходом на сушу. Поглощение воды и минеральных веществ растением происходит независимо друг от друга, так как эти процессы основаны на различных механизмах действия. Вода проходит в клетки корня пассивно, а минеральные вещества поступают в клетки корня в основном в результате активного транспорта, идущего с затратами энергии. Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Рис. 1. Горизонтальный транспорт воды: 1 — корневой волосок; 2 — апопластный путь; 3 — симпластный путь; 4 — эпиблема (ризодерма) 5 — эндодерма; 6 — перицикл; 7 — сосуды ксилемы; 8 — первичная кора; 9 — плазмодесмы; 10 — пояски Каспари. Вода поступает в растение в основном по закону осмоса. Корневые волоски имеют огромную вакуоль с концентрированным клеточным соком, обладающую большим осмотическим потенциалом, который обеспечивает поступление воды из почвенного раствора в корневой волосок.   ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ Вода попадает в тело растения через ризодерму, поверхность которой сильно увеличена благодаря наличию корневых волосков. В этой зоне в проводящем цилиндре корня формируется проводящая система корня — сосуды ксилемы, необходимая для обеспечения восходящего тока воды и минеральных веществ. Вода с минеральными солями поглощается корневыми волосками. Эндодерма перекачивает эти вещества в проводящий цилиндр, создавая корневое давление и не позволяя воде выходить назад. Вода с солями поступает в сосуды проводящего цилиндра и поднимается транспирационным током по стеблю к листьям. Горизонтальный транспорт воды и минеральных веществ происходит по трём путям (рис. 1): · апопластный путь (основной для воды и минеральных веществ) — путь через межклеточные пространства и клеточные стенки; · симпластный путь (для транспорта органических и минеральных веществ) — путь через систему протопластов (внутреннего содержимого) клеток, соединённых посредствомплазмодесм(цитоплазматических мостиков); · вакуолярный путь (только транспорт воды; в корне минимален) — путь из вакуоли в вакуоль через другие компоненты смежных клеток (плазматические мембраны, цитоплазма и тонопласт вакуолей). В корне вода передвигается по межклетникам до эндодермы (апопластный путь). Здесь её дальнейшему продвижению мешают водонепроницаемые клеточные стенки, пропитанные суберином (пояски Каспари). Поэтому вода попадает в стелу по симпласту через пропускные клетки (вода проходит через плазматическую мембрану под контролем цитоплазмы пропускных клеток эндодермы). Благодаря этому происходит регуляция движения воды и минеральных веществ из почвы в ксилему. В стеле вода уже не встречает сопротивления и поступает в проводящие элементы ксилемы.   ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ Корни осуществляют проведение воды и минеральных веществ к наземным органам растения. Вертикальное перемещение воды происходит по мёртвым клеткам ксилемы, которые не способны толкать воду к листьям. Это движение поддерживается транспирационной функцией листьев. Корень представляет собой нижний концевой двигатель, подающий воду в сосуды стебля под давлением. Корневое давление — сила, с которой корень нагнетает воду в стебель. Корень активно перекачивает минеральные и органические вещества в сосуды ксилемы; в результате возникает повышенное осмотическое давление в сосудах корня относительно с давлением почвенного раствора. Величина корневого давления может достигать 3 атм. Доказательством наличия корневого давления служит, например,гуттация (выделение капелек воды листьями). Верхний концевой двигатель, обеспечивающий вертикальный транспорт воды, возникает в результате транспирации (испарения воды с поверхности листьев). При непрерывном испарении воды создаётся возможность для нового притока воды к листьям. Сосущая сила листьев у деревьев может достигать 20 атм. В сосудах ксилемы вода движется в виде непрерывных водяных нитей. Молекулы воды движутся друг за другом за счет когезии (сцепления друг с другом) и адгезии (прилипания к стенкам сосудов). Таким образом, поднятие воды по растению осуществляется благодаря верхнему и нижнему двигателям водного тока и силам сцепления молекул воды в сосудах. Основной движущей силой является транспирация.   ОСМОС И ТУРГОР В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения. Участие живых клеток в принятии веществ обусловливает избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах. Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие. Чем сильнее развита корневая система, тем активнее идёт поглощение воды и солей. Часто возникают ситуации, когда корни растений выполняют некоторые дополнительные функции или одна из основных функций требует большего развития. В таких случаях образуются видоизменения корней .
Читайте также:  Мышечная слабость. Обследование при острой мышечной слабости.

Поглощение воды и минеральных веществ корнем

Эта функция возникла у растений в связи с выходом на сушу.

Поглощение воды и минеральных веществ растением происходит независимо друг от друга, так как эти процессы основаны на различных механизмах действия. Вода проходит в клетки корня пассивно, а минеральные вещества поступают в клетки корня в основном в результате активного транспорта, идущего с затратами энергии.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Рис. 1. Горизонтальный транспорт воды:

1 — корневой волосок; 2 — апопластный путь; 3 — симпластный путь; 4 — эпиблема (ризодерма) 5 — эндодерма; 6 — перицикл; 7 — сосуды ксилемы; 8 — первичная кора; 9 — плазмодесмы; 10 — пояски Каспари.

Вода поступает в растение в основном по закону осмоса. Корневые волоски имеют огромную вакуоль с концентрированным клеточным соком, обладающую большим осмотическим потенциалом, который обеспечивает поступление воды из почвенного раствора в корневой волосок.

  • ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ
  • Вода попадает в тело растения через ризодерму, поверхность которой сильно увеличена благодаря наличию корневых волосков.
  • В этой зоне в проводящем цилиндре корня формируется проводящая система корня — сосуды ксилемы, необходимая для обеспечения восходящего тока воды и минеральных веществ.

Вода с минеральными солями поглощается корневыми волосками. Эндодерма перекачивает эти вещества в проводящий цилиндр, создавая корневое давление и не позволяя воде выходить назад. Вода с солями поступает в сосуды проводящего цилиндра и поднимается транспирационным током по стеблю к листьям.

  1. Горизонтальный транспорт воды и минеральных веществ происходит по трём путям (рис. 1):
  2. · апопластный путь (основной для воды и минеральных веществ) — путь через межклеточные пространства и клеточные стенки;
  3. · симпластный путь (для транспорта органических и минеральных веществ) — путь через систему протопластов (внутреннего содержимого) клеток, соединённых посредствомплазмодесм(цитоплазматических мостиков);
  4. · вакуолярный путь (только транспорт воды; в корне минимален) — путь из вакуоли в вакуоль через другие компоненты смежных клеток (плазматические мембраны, цитоплазма и тонопласт вакуолей).

В корне вода передвигается по межклетникам до эндодермы (апопластный путь). Здесь её дальнейшему продвижению мешают водонепроницаемые клеточные стенки, пропитанные суберином (пояски Каспари).

Поэтому вода попадает в стелу по симпласту через пропускные клетки (вода проходит через плазматическую мембрану под контролем цитоплазмы пропускных клеток эндодермы). Благодаря этому происходит регуляция движения воды и минеральных веществ из почвы в ксилему.

В стеле вода уже не встречает сопротивления и поступает в проводящие элементы ксилемы.

ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ

Корни осуществляют проведение воды и минеральных веществ к наземным органам растения.

Вертикальное перемещение воды происходит по мёртвым клеткам ксилемы, которые не способны толкать воду к листьям. Это движение поддерживается транспирационной функцией листьев.

Корень представляет собой нижний концевой двигатель, подающий воду в сосуды стебля под давлением.

Корневое давление — сила, с которой корень нагнетает воду в стебель.

Корень активно перекачивает минеральные и органические вещества в сосуды ксилемы; в результате возникает повышенное осмотическое давление в сосудах корня относительно с давлением почвенного раствора. Величина корневого давления может достигать 3 атм. Доказательством наличия корневого давления служит, например,гуттация (выделение капелек воды листьями).

Верхний концевой двигатель, обеспечивающий вертикальный транспорт воды, возникает в результате транспирации (испарения воды с поверхности листьев).

При непрерывном испарении воды создаётся возможность для нового притока воды к листьям. Сосущая сила листьев у деревьев может достигать 20 атм.

В сосудах ксилемы вода движется в виде непрерывных водяных нитей. Молекулы воды движутся друг за другом за счет когезии (сцепления друг с другом) и адгезии (прилипания к стенкам сосудов).

Таким образом, поднятие воды по растению осуществляется благодаря верхнему и нижнему двигателям водного тока и силам сцепления молекул воды в сосудах. Основной движущей силой является транспирация.

ОСМОС И ТУРГОР

В живых клетках корня происходит первый отбор веществ, допускаемых внутрь растения.

Участие живых клеток в принятии веществ обусловливает избирательную способность растения, благодаря которой различные вещества поглощаются в разных количествах.

Так как поступление в сильной степени зависит от потребления, растение принимает на различных стадиях развития то одни соли, то другие. Чем сильнее развита корневая система, тем активнее идёт поглощение воды и солей.

Часто возникают ситуации, когда корни растений выполняют некоторые дополнительные функции или одна из основных функций требует большего развития. В таких случаях образуются видоизменения корней

Физиология корня

Корень обладает неограниченным ростом. Растет он верхушкой, на которой располагается апикальная меристема.

Возьмем 3-4 дневные проростки семян фасоли, нанесем на развивающийся корень тушью тонкие метки на расстоянии 1 мм друг от друга и поместим их во влажную камеру. Через несколько дней можно обнаружить, что расстояние между метками на кончике корня увеличилось, в то время как в более высоко расположенных участках корня оно не меняется. Этот опыт доказывает верхушечный рост корня (рис. 12).

Читайте также:  Строение слизистой оболочки языка. Функции слизистой оболочки полости рта.

Данный факт используется в практической деятельности человека. При пересадке рассады культурных растений проводят пикировку — удаление верхушки корня.

Эта приводит к прекращению роста главного корня и вызывает усиленное развитие боковых корней (рис 13).

В результате всасывающая площадь корневой системы значительно увеличивается, все корни располагаются в верхних наиболее плодородных слоях почвы, что приводит к увеличению урожайности растений.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Рис. 12. Рост корня в длину.
Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт. Рис. 13. Пикировка.
Поглощение корнем и передвижение воды и минеральных веществ

Поглощение из почвы и передвижение к наземным органам воды и минеральных веществ — одна из важнейших функций корня. Эта функция возникла у растений в связи с выходом на сушу. Строение корня приспособлено для поглощения воды и элементов питания из почвы.

Вода попадает в тело растения через ризодерму, поверхность которой сильно увеличена благодаря наличию корневых волосков. В этой зоне корня формируется проводящая система корня — ксилема, необходимая для обеспечения восходящего тока воды и минеральных веществ.

Поглощение воды и минеральных веществ

Поглощение воды и минеральных веществ растением происходит независимо друг от друга, так как эти процессы основаны на различных механизмах действия. Вода проходит в клетки корня пассивно, а минеральные вещества поступают в клетки корня в основном в результате активного транспорта, идущего с затратами энергии.

Вода поступает в растение в основном по закону осмоса. Корневые волоски имеют огромную вакуоль, обладающую большим осмотическим потенциалом, который обеспечивает поступление воды из почвенного раствора в корневой волосок.

Горизонтальный транспорт веществ

Поглощению минеральных веществ способствует и выделение корнем различных органических кислот, переводящих неорганические соединения в доступную для поглощения корнями форму.

В корне поперечное движение воды и минеральных веществ осуществляется в следующем порядке: корневой волосок, клетки паренхимы коры, эндодерма, перицикл, паренхима осевого цилиндра, сосуды корня. Горизонтальный транспорт воды и минеральных веществ происходит по трем путям (рис. 14):

© Путь через апопласт. Апопласт — система, включающая в себя все межклеточные пространства и клеточные стенки. Данный путь является основным для транспорта воды и ионов неорганических веществ.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.   Рис. 14. Горизонтальный транспорт воды и минеральных веществ в корне:   1 — клетки эндодермы двудольных растений; 2 — клетки эндодермы однодольных растений; 3 — вакуолярный путь; 4 — апопластный путь; 5 — симпластный путь.

© Путь через симпласт. Симпласт — система протопластов клеток, соединенных посредством плазмодесм. Служит для транспортировки минеральных и органических веществ.

© Вакуолярный путь. Вода переходит из вакуоли в вакуоль через другие компоненты смежных клеток (плазматические мембраны, цитоплазма и тонопласт вакуолей). Этот путь используется исключительно для транспорта воды. Передвижение по вакуолярному пути в корне ничтожно мало.

В корне вода передвигается по апопласту до эндодермы. Здесь ее дальнейшему продвижению мешают водонепроницаемые клеточные стенки, пропитанные суберином (пояски Каспари).

Поэтому вода попадает в стелу по симпласту через пропускные клетки (вода проходит через плазматическую мембрану под контролем цитоплазмы пропускных клеток эндодермы). Благодаря этому происходит регуляция движения воды и минеральных веществ из почвы в ксилему.

В стеле вода уже не встречает сопротивления и поступает в проводящие элементы ксилемы.

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.

Вертикальный транспорт веществ

Корни не только поглощают воду и минеральные вещества из почвы, но и подают их к надземным органам. Вертикальное перемещение воды происходит по мертвым клеткам, которые не способны толкать воду к листьям.

Вертикальный транспорт воды и растворенных веществ обеспечивается деятельностью самого корня и листьев. Корень представляет собой нижний концевой двигатель, подающий воду в сосуды стебля под давлением, называемым корневым.

Под корневым давлением понимают силу, с которой корень нагнетает воду в стебель. Корневое давление возникает главным образом в результате повышения осмотического давления в сосудах корня над осмотическим давлением почвенного раствора.

Оно является следствием активного выделения клетками корня минеральных и органических веществ в сосуды. Величина корневого давления обычно — 1-3 атм.

Доказательство наличия корневого давления служит “плач растения” и гуттация.

Плач растения” — это выделение жидкости из перерезанного стебля. Такую жидкость называют пасокой.

Гуттация — это выделение воды у неповрежденного растения через кончики листьев, когда оно находится во влажной атмосфере или при интенсивном поглощении воды и минеральных веществ из почвы.

Верхний концевой двигатель, обеспечивающий вертикальный транспорт воды — присасывающая сила листьев. Она возникает в результате транспирации — испарения воды с поверхности листьев. При непрерывном испарении воды создается возможность для нового притока воды к листьям. Сосущая сила листьев у деревьев может достигать 15-20 атм.

В сосудах ксилемы вода движется в виде непрерывных водяных нитей. При движении вверх молекулы воды сцепляются друг с другом (когезия), что заставляет их двигаться друг за другом.

Кроме того, молекулы воды способны прилипать к стенкам сосудов (адгезия). Таким образом, поднятие воды по растению осуществляется благодаря верхнему и нижнему двигателям водного тока и силам сцепления молекул воды в сосудах.

Основной движущей силой является транспирация.

Часто корень выполняет функцию накопления запаса питательных веществ. Такие корни называют запасающими. От титпичных корней они отличаются сильным развитием запасающей паренхимы, которая может находиться в первичной (у однодольных) или вторичной коре, а также в древесине или сердцевине (у двудольных). Среди запасающих корней различают корневые клубни и корнеплоды.

©

Апопластный транспорт. Симпластный транспорт. Вакуолярный транспорт.   Рис. 15. Корнеплоды:   1, 2 — морковь, 3, 4 — репа; 5, 6, 7 — свекла. Горизонтальный пунктир показывает границу стебля и корня, черным цветом обозначена ксилема.

Корневые клубни характерны как для двудольных, так и для однодольных растений, и образуются в результате видоизменения боковых или придаточных корней (чистяк, ятрышник, любка). Вследствие ограниченного роста в длину они могут иметь овальную, веретеновидную форму и не ветвятся. У большинства видов двудольных и однодольных клубень является лишь частью корня, а на остальном протяжении корень имеет типичное строение и ветвится (батат, георгина, лилейник).

© Корнеплод образуется, в основном, в результате утолщения главного корня, но его образовании принимает участие и стебель (рис. 15).

Корнеплоды характерны и для многих культурных овощных, кормовых и технических двулетних растений, и для дикорастущих травянистых многолетних растений (цикорий, одуванчик, скорцонер, женьшень, мак восточный ).

Чаще всего корнеплоды образуются в результате вторичного утолщения корней (морковь, пастернак, петрушка, сельдерей, репа, редька, редис). При этом запасающая ткань может развиваться как в ксилеме, так и в флоэме. В утолщении главного корня может принимать участие и перицикл, формируя добавочные камбиальные кольца (у свеклы).

Симпластический и апопластический пути переноса воды и растворенных веществ. Механизм транспорта воды через мембрану

  • Механизмы траспорта воды в растении – пассивный транспорт
  • осмос – диффузия растворителя через полупроницаемую мембрану
  • Пассивный транспорт — перенос веществ по градиенту концентрации из области высокой концентрации в область низкой, без затрат энергии
  • Существует три типа проникновения веществ в клетку через мембраны: простая диффузия, облегчённая диффузия, активный транспорт.

О́смос (от греч. ὄσμος — толчок, давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя.

(Подвижность растворённых веществ в мембране стремится к нулю).

Если такая мембрана разделяет раствор и чистый растворитель, то концентрация растворителя в растворе оказывается менее высокой, поскольку там часть его молекул замещена на молекулы растворенного вещества

Механизмы транспорта воды в растении – активный транспорт

только эндоцитоз — это не основной механизм транспорта воды

Активный транспорт — перенос вещества через клеточную или внутриклеточную мембрану (трансмембранный А.т.) или через слой клеток (трансцеллюлярный А.т.), протекающий против градиента концентрации из области низкой концентрации в область высокой, т. е. с затратой свободной энергии организма. В большинстве случаев, но не всегда, источником энергии служит энергия макроэргических связей АТФ.

Апопласт — это система соприкасающихся клеточных стенок, образующая непрерывную сеть по всему растению. До 50% такого целлюлозного каркаса представляет собой как бы «свободное пространство», которое может быть занято водой.

При ее испарении в межклетники с поверхности клеток мезофилла в непрерывном апопластном слое воды возникает натяжение, и весь он по механизму объемного потока подтягивается к месту убывания благодаря когезии («сцеплению») водных молекул.

Читайте также:  Фаспик - инструкция по применению, аналоги, отзывы и формы выпуска (таблетки 400 мг, гранулы или порошок для приготовления раствора) препарата для лечения боли и воспаления при артрите, мигрени, месячных у взрослых, детей и при беременности

В апопласт вода поступает из ксилемы

Симпласт — это система взаимосвязанных протопластов растения. Протопласты соседних клеток соединяются между собой плазмодесмами — цитоплазматическими тяжами, проходящими через поры в клеточных стенках.

Вода с любыми растворенными в ней веществами, попав в протопласт одной клетки, может двигаться дальше по симпласту, не пересекая никаких мембран. Это движение иногда облегчается благодаря упорядоченному току цитоплазмы.

Симпластный транспорт воды для растения важнее вакуолярного.

75.Химический потенциал воды, водный потенциал, компоненты водного потенциала клетки.

  1. Водный потенциал.
  2. Растворимые вещества понижают активность молекул воды, находящихся в клетке.
  3. Кинетическая энергия молекул воды в клетке и в вакуоли ниже, чем в чистой воде снаружи, в частности, в свободном пространстве.
  4. Энергетический уровень молекул вещества, который характеризуется скоростью их диффузии, получил название химического потенциала.
  5. Водный потенциал характеризует способность воды диффундировать, испаряться или поглощаться.
  6. Он имеет размерность энергии, поделенной на объем (что совпадает с размерностью давления). Его величину выражают в атмосферах или барах
  7. (1 атм = 1,013 бар = 105 Па).

Водный потенциал раствора меньше, чем чистой воды, поэтому молекулы воды в вакуоли обладают меньшей свободной энергией, меньшим потенциалом, чем находящиеся снаружи клетки. Водн.потенциал чистой воды=0.!!

  • Водный потенциал клетки, ткани или органа, целого растения – величина интегральная (комбинированная).
  • Он состоит из осмотического Ψр, матричного Ψw, тургорного Ψt и гравитационного Ψg потенциалов:
  • Ψw = Ψр+ Ψm+ Ψt + Ψg
  • Матричный потенциал Ψm характеризуется снижением активности воды за счет гидратации коллоидных веществ и адсорбции на границе раздела фаз.

Осмотический потенциал Ψр обусловлен наличием в клетках осмотически активных веществ и отражает их влияние на активность воды. Величина его равна величине осмотического давления с обратным знаком.

Химический потенциал воды (mw) выражает максимальное количество внутренней энергии молекул воды, которое может быть превращено в работу, т. е. означает количество свободной энергии (размерность ккал/моль или Дж/моль):

  1. mw = mw + RT ln aw
  2. mw– химический потенциал чистой воды (принят равным нулю); аw– активность молекул воды; множитель RT необходим, чтобы перевести активность в единицы энергии.
  3. Любое вещество, в том числе вода, движется в направлении уменьшения ее свободной энергии, или (что то же самое) в направлении ее более низкого химического, потенциала.

Химический потенциал, как и другие виды потенциальной энергии, является относительной величиной, поэтому в выражение химического потенциала включен стандартный химический потенциал .

Поскольку при расчетах движущих сил транспорта воды используют разность химических потенциалов в двух рассматриваемых точках системы, а не их абсолютные значения, то Сокращаются при вычитании и не фигурируют в выражении градиента химического потенциала, определяющего направление перемещения воды. Величина Соответствует стандартному состоянию системы, определение которому будет дано ниже.

Транспорт веществ, газообмен, выделение

Содержание:

Восходящий ток воды и минеральных веществ

  • Восходяший ток — ток воды и растворенных в ней минеральных веществ от корня растения через его стебель к листьям и другим органам; это ток «вверх».
  • Вода из почвы поступает в тело растений путем всасывания клетками корня (главным образом в области кончика корня, где имеется множество мелких корневых волосков) за счет осмоса и (иногда) активного переноса.
  • Из корневых волосков вода по клеткам корня перемещается к центральному цилиндру: либо по цитоплазме клеток через специальные органеллы, обеспечивающие межклеточные цитоплазматические контакты у растений — плазмодесмы (симпластный путь); либо через вакуоли (вакуолярный путь); либо диффузией по оболочкам между клетками (апопластный путь).

Проникновение воды в центральный цилиндр регулируется слоем эндодермы — ткани, расположенной на границе первичной коры и центрального цилиндра и содержащей водонепроницаемое вещество суберин. Центральный цилиндр содержит проводящую ткань — ксилему, по которой вода поднимается вверх к листьям.

Минеральные соли проникают в корневые волоски и затем поступают в клетки коры и центрального цилиндра путем диффузии и активного переноса.

Растения не имеют никакого «насосного» механизма для передвижения веществ, что резко отличает их от животных с развитой сердечно-сосудистой системой. Вода в растении перемещается из областей с большей концентрацией ее молекул в области с меньшей концентрацией молекул.

В листьях в сухую погоду вода диффундирует наружу через устьица и испаряется (процесс транспирации; испарение воды происходит также с наружных клеток эпидермиса листьев и зеленых стеблей через покрывающий их восковой налет — кутикулу, а у листопадных растений после сбрасывания листьев — через чечевички). Испарение воды приводит к уменьшению концентрации ее молекул в листьях растений. В корнях же растений во влажной почве концентрация этих молекул велика. В результате разности концентраций молекул возникает ток молекул воды от корня к листьям. Вместе с током воды перемещаются растворенные в ней минеральные вещества. Этот восходящий ток воды и минеральных веществ осуществляется по ксилеме, содержащей транспортные трахеиды или сосуды и находящейся обычно во внутренних частях многочисленных пучков проводящих тканей, идущих от корня через стебель к листьям.

Растворенные в воде вещества, достигнув места назначения (верхушечной или пазушной меристемы, молодого листа, развивающегося цветка, плода и т.п.), «выделяются» из ксилемы на тончайших концах ее жилок и затем поступают в клетки путем диффузии и активного поглощения.

Нисходящий ток органических веществ

Нисходящий ток — ток органических веществ, прежде всего продуктов фотосинтеза, от листьев к другим органам растения.

Транспортировка органических веществ по телу растения осуществляется по флоэме — проводящей ткани, состоящей из ситовидных клеток и клеток-спутниц, а также клеток механической и основной ткани, и находящейся обычно в наружных слоях проводящих пучков. Передвижение веществ по флоэме осуществляется путем активного переноса; необходимая для этого энергия вырабатывается молекулами АТФ, содержащимися в клетках-спутницах.

Органические вещества по флоэме транспортируются не только вниз, но и вверх, т.е. в двух направлениях. Это отличает флоэму от ксилемы, по которой вещества передвигаются только вверх.

Кроме органических веществ, по флоэме в различной форме переносятся азот и сера (в форме аминокислот), фосфор (в виде фосфорилированных сахаров и ионов неорганического фосфата), калий (в виде ионов), витамины, ростовые вещества, вирусы, поступившие через листья из воздуха химические вещества и т.д.

Газообмен у высших растений

Специализированная дыхательная система у высших растений отсутствует.

Водные растения для дыхания используют растворенный в воде кислород, накапливают и хранят его в специальной основной ткани — аэренхиме.

В тело наземных растений кислород поступает из воздуха через устьица в эпидермисе листьев и зеленых стеблей, диффузно через ризодерму корня, а также через чечевички и трещины в коре на одревесневших стеблях и корнях.

Захваченный растением газообразный кислород перемещается по межклетникам, постепенно растворяясь в воде, содержащейся в клеточных оболочках.

В растворенном виде кислород перемещается вместе с водой либо по плазмодесмам из клетки в клетку (симпластный путь), либо по оболочкам клеток (апопластный путь), затем диффундируя вместе с водой внутрь клеток, где и потребляется.

Кислород, выделяемый в процессе фотосинтеза в клетках, содержащих хлорофилл, может сразу же потребляться митохондриями.

Диоксид углерода поступает из воздуха через устьица, затем по межклетникам доходит до клеток, где осуществляется процесс фотосинтеза, и проникает внутрь этих клеток путем диффузии. К фотосинтезирующим клеткам стебля диоксид углерода может также проникать через чечевички.

Выделение у высших растений

Растения синтезируют все необходимые им органические вещества ровно в том количестве, сколько необходимо для потребления в данный момент. Поэтому у растений нет специальной выделительной системы, как у животных.

Избыток диоксида углерода из клеток путем диффузии поступает в межклеточное пространство и через устьица, чечевички или трещины в корке выводится в окружающую среду. Через устьица и чечевички осуществляется также испарение воды и выделенных в межклетники спиртов, альдегидов, терпенов.

Многие органические отходы метаболизма и избыток некоторых минеральных солей, поглощаемых растениями, откладываются у растений в отмерших тканях (например, в древесине) и

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector