Transport w roślinie

Monika Bekalarska
Temat: Transport w roślinie.
1) Tkanki przewodzące: jest to typowy przykład tkanki stałej
niejednorodnej. Jej zadaniem jest przewodzenie wody z podziemnych
części roślin do liści oraz asymilatów z liści do łodygi i korzeni.
a) Przewodzenie asymilatów: tę funkcję przejęły głownie zespoły
komórek noszące nazwę rurek sitowych. Ściany rurek sitowych swoją
strukturą przypominają sito, stąd ich nazwa- płytki sitowe. Przez
perforacje w
ścianie
poprzecznej, z
udziałem pasm
plazmatycznych,
asymilaty
przedostają się z
jednego członu
rurki sitowej do
drugiego. Rurki
sitowe zbudowane
są z liniowo
ułożonych, żywych, ale bezjądrzastych komórek, których centralną
częśd stanowi duża, pojedyncza wakuola. Do rurek sitowych
przylegają długie, wąskie komórki, zwane przyrurkowymi, zawierające
żywy protoplast. Pełnią one najprawdopodobniej funkcje pomocnicze(
również mają perforowane ściany poprzeczne). Obok rurek sitowych
w zespołach
przewodzących asymilaty
występuje miękisz łykowy.
Są to komórki stanowiące
spoiwo poszczególnych
elementów floemu.
Miękisz ten pośredniczy w
poziomych transporcie
substancji z wiązek przewodzących do tkanek obwodowych, czasami,
np.: w korzeniach spichrzowych, pełni funkcję tkanki zapasowej.
Ostatnim elementem łyka są włókna łykowe. Są to martwe,
wydłużone komórki, przypominające budową włókna
sklerenchymatyczne. Pełnią funkcję tkanki wzmacniającej.
2) Załadunek i rozładunek łyka:
 ZAŁADUNEK:
1) Asymilaty wytworzone w chloroplastach komórek miękiszowych
liści (donory), są przekształcane w sacharozę i aktywnie
przepompowywane do komórek przyrurkowych.
2) Komórki te posiadają zespół specyficznych enzymów któych
zadanie polega na wykorzystaniu energii z rozkładu ATP do ADP,
do aktywnego transportowania sacharozy: z komórek
fotosyntezujących do komórek przyrurkowych.
3) Zespół takich enzymów to ATP-aza.
4) ATP-aza wyrzuca jony wodorowe na zewnątrz komórki i
powoduje polaryzację błony komórkowej. Powstanie większego
stężenia protonów na zewnątrz komórki towarzyszącej w
porównaniu z jej wnętrzem, dostarcza energi do transportu
sacharozy.
5) Z komórek przyrurkowych sacharoza przenika przez
plazmodesmy do rurek sitowych.
 ROZŁADUNEK:
1) W pobliżu przeciwległego kooca rurek sitowych znajdują
się komórki, dla których sacharoza jest przeznaczona:
akceptory.
2) Akceptorami mogą byd np.: komórki miękiszowe
korzenia.
3) Po dostarczenia do miejsca docelowego sacharoza jest
aktywnie wycofywana z rurek sitowych do komórek:
akceptorów. W tym przypadku również ważną rolę pełni
energia z rozkładu ATP.
3) Przewodzenie wody i soli mineralnych: tę funkcję przejęła tkanka
przewodząca: ksylem. Rozprowadza wodę i sole mineralne pobrane z
roztworu glebowego. W skład ksylemu(drewna) wchodzi wiele
elementów. Naczynia, to szeregi wydłużonych, martwych komórek,
których ściany mają zlignifikowane wzmocnienia. Komórki te utraciły
poprzeczne ściany komórkowe, co zapewnia im drożnośd na całej
długości. Jamki lejkowate naczyo są zwykle mniejsze i liczniejsze niż w
cewkach. Kolejnym elementem są właśnie cewki. Są to martwe komórki
o zdrewniałych ścianach. Bogatych w liczne jamki o lejkowatym kształcie.
Komórki cewek ściśle do siebie przylegają, tworząc system przekazywania
wody. Włókna drzewne, pełnią wyłącznie funkcję wzmacniającą, a
miękisz drzewny, to jedyny żywy element drewna, który pełni funkcję
spoiwa pomiędzy poszczególnymi typami komórek drewna i uczestniczy
w poziomym transporcie substancji przewodzonych naczyniami.
4) Naczynia i rurki
sitowe liścia łączą się z
wiązkami przewodzącymi
łodygi i korzeni, w ten
sposób powstaje sied
przewodów sprawnie
rozprowadzających po
całej roślinie wszystkie
niezbędne substancje:
woda z solami
mineralnymi przepływa z
korzeni do liści, a
wytworzone w liściach
związki organiczne( głównie sacharoza syntezowana z pierwotnych
produktów fotosyntezy) są transportowane do innych części rośliny.
5) U roślin wieloletnich spotykamy również elementy łyka i drewna
wtórnego, które zostają wytworzone w wyniku działalności miazgi. W
łyku i drewnie wtórnym występują te same typy komórek, co w drewnie i
łyku pierwotnym, a różnią się one tylko tym od pierwotnie
wytworzonych, że zazwyczaj się większe,a w przypadku elementów
martwych (drewno) ich ściany są mocniej zlignifikowane.
6) Transport wody w korzeniu: Drogi migracji wody w korzeniu są
przykładami transportu krótkodystansowego.
a) Szlak symplastyczny: przez cytoplazmę poszczególnych komórek
połączonych plazmodesmami, czyli cienkimi
cytoplazmatycznyminiciami łączącymi protoplasty komórek.
b) Szlak apoplastyczny: apoplast jest utworzony przez system
połączonych ścian
komórkowych, a także
przestworów
międzykomórkowych.
c)Droga osmotyczna:
obejmuje przenikanie
wody przez plazmolemę i
rozbudowany system
błon wewnętrznych. Taki
transport może
zachodzid, ponieważ
potencjał wody komórek
spada w miarę
przesuwania się w głąb korzenia.
*Warto też zaznaczyd że transport szlakiem apoplastycznym jest
znacznie szybszy od transportu przebiegającego szlakiem
symplastycznym, ponieważ nie napotyka bariery w postaci błon.
7) Sposoby pobierania soli mineralnych z gleby:
a) W skład fazy ciekłej gleby
wchodzą związki mineralne
stale rozpuszczone: wchodzą
one w skład roztworu
glebowego.
b) Za pobieranie jonów z
roztworu glebowego
odpowiedzialne są włośniki(
strefa włośnikowa).
c) Pobieranie jonów przez
włośniki ma charakter
selektywny.
d) Selektywnośd tego procesu
możliwa jest dzięki występowaniu w błonach plazmatycznych
komórek włośnikowych specyficznych białek transportujących
poszczególne jony: BIAŁKA PRZENOŚNIKOWE.
e) Rola tych białek polega na przepompowywaniu jonów z
roztworu o mniejszym stężeniu(roztwór glebowy) do roztworu
o większym stężeniu(sok komórkowy). Taki transporty wymaga
dostarczenia energii w postaci ATP( pochodzi ona z oddychania
komórkowego).
f) Oprócz białek przenośnikowych w transporcie jonów biorą
udział kanały jonowe, np.: potasowe, chlorkowe, wapniowe.
g) Na intensywnośd pobierania jonów z roztworu glebowego mają
wpływ:
- skład jonowy roztworu.
-zaopatrzenie rośliny w wodę.
-temperatura i dostępnośd tlenu
-różnica stężeo jonów między komórką włośnikową a
otaczającym ją środowiskiem.
h) Jony po przejściu przez ścianę komórkową i błonę plazmatyczną
komórki włośnika, rozpoczynają wędrówkę w poprzek korzenia-przez komórki
miękiszu kory pierwotnej ku walcowi osiowemu.
i) Na granicy miękiszu i walca osiowego znajduje się śródskórnia, która
jest warstwą trudno przenikliwą dla jonów. Zapobiega ona poruszaniu się
jonów w przeciwnym kierunku.
j) Po przejściu przez śródskórnię jony docierają do naczyo, na zasadzie
dyfuzji. W ten sposób rozprowadzane są po całej roślinie.
8) Transport wody w roślinie: Za transport wody w roślinie, jak już
wcześniej zostało wyjaśnione, odpowiada tkanka przewodząca: drewno.
Jednak trzeba też wyjaśnid na jakiej zasadzie taki transport się odbywa.
 Aby zrozumied w jaki sposób porusza się woda, należy
zrozumied pojęcie potencjału wodnego. Jest to miara zdolności
korzenia do pochłaniania wody na zasadzie osmozy oraz miarą
dążenia wody do wyparowywania z komórek.
 Potencjał czystej wody wynosi 0 barów. Kiedy w wodzie
rozpuszczone są jakieś substancje, wtedy potencjał wody jest
obniżony. Woda przemieszcza się z obszaru o wyższym do
obszaru o niższym potencjale wody.
 Przykładowo: potencjał wody w komórkach korzenia ma
wartośd ujemną, ze względu na obecnośd rozpuszczonych soli
mineralnych i innych substancji. Jednak stężenie substancji
rozpuszczonych w korzeniach jest większe niż w roztworze
glebowym. Oznacza to, że w normalnych warunkach woda
wnika na zasadzie osmozy z gleby do korzeni.
a) parcie korzeniowe (ciśnienie): zachodzi w okresie kiedy transpiracji w
roślinie nie ma, np.: na skutek wysycenia atmosfery parą wodną. Wtedy woda
w naczyniach znajduje się pod cieśnieniem dodatnim pchającym ją od
podstawy do wierzchołka rośliny. Zjawisko parcia korzeniowego powstaje w
tych miejscach drewna, w których nagromadzone substancje rozpuszczone
powodują napływ wody do drewna z żywych komórek korzenia w wyniku
osmozy. Śródskórnia wysycona suberyną (pasemka Caspary’ego) zapobiega
cofaniu się wody. Parcie korzeniowe jest transportem aktywnym., gdyż zużywa
energię metaboliczną.
b) adhezja: cienkie słupy wody przepływają cewkami i naczyniami. Bardzo
istotne jest aby w trakcie tego transportu nie odrywały się od ścianek naczyo.
Zapobiegają temu siły kapilarne generowane przez siły adhezji- przyleganie
cząsteczek wody do cząsteczek substancji z których zbudowana jest ściana
komórkowa.
c) kohezja: podczas parowania w liściach, w naczyniach oraz cewkach
wytwarza się podciśnienie hydrostatyczne, które zasysa i podnosi słup
wody do góry. Ciągłośd słupa wody utrzymywana jest dzięki siłom
kohezji, czyli spoistości wody. Polegają one na wzajemnym
przyciąganiu się dipolowych cząsteczek wody i utrzymywaniu się ich
razem dzięki wiązaniom wodorowym między cząsteczkami.
d) gutacja: inaczej zwana
płaczem rośliny. Jest to
aktywne wydzielanie płynnej
wody przez specjalne otwory
liści: hydatody. Gutacja
zachodzi przy wysokiej
wilgotności powietrza , gdy
transpiracja szparkowa jest
utrudniona. Zjawisko gutacji
jest wynikiem ciśnienia
korzeniowego.
9) Transpiracja: kierunek przepływu wody z gleby ku wierzchołkowi rośliny jest
zgodny ze spadkiem wartości jej potencjału: woda przemieszcza się z obszaru o
wysokim potencjale do obszaru i niskim potencjale. Musi zatem istnied siła,
która utrzymuje gradient potencjału wody: wiecznie napędzany ruch wody ku
górze. Jest to parowanie wody z liści, czyli transpiracja. Dzięki transpiracji
roślina:
-obniża swoją temperaturę
-zaopatrza się w niezbędne składniki mineralne.
Przez transpirację wytwarzana jest siła ssąca, która wywołuje napięcie na
wierzchołku rośliny( proces podobny do ssania wody przez słomkę).
10)Transport wody z gleby do włośników, następnie przez komórki kory
pierwotnej i walca osiowego do naczyo korzenia, a także transport wody z
naczyo liścia do jego komórek miękiszowych i wyparowywanie jej na zewnątrz,
nazywa się transportem międzykomórkowym( transport krótkodystansowy).
Zasadniczą rolę w tym rodzaju transportu wody odgrywa szlak apoplastyczny.
11) Rośliny naczyniowe mogą pobierad wodę oraz rozpuszczone w niej
związki dzięki mechanizmom pasywnym i aktywnym. Mechanizmy
pasywne są zlokalizowane w liściach, natomiast miejscem, w którym
woda jest pobierana w sposób. aktywny jest korzeo. W liściach powstaje
siła ssąca, której następstwem jest podciąganie słupów wodnych w
naczyniach oraz cewkach. Zjawisko to jest możliwe dzięki istnieniu
sił kohezji (spójności), zapobiegającym rozpadaniu się słupów wodnych.
Przemieszczanie się wody w poprzek korzenia jest możliwe albo dzięki
czynnemu wypychaniu wody do cewek oraz naczyo, albo stałym
utrzymywaniem wysokich sił ssących komórek.
 Transport wody w korzeniu z uwzględnieniem endodermy: Na
poprzecznych i promienistych ścianach tych komórek występują
zgrubienia powstałe z substancji nieprzepuszczalnej dla wody. Zgrubienia
tez, zwane pasemkami Caspary’ego, blokują przepływ wody w
apoplaściekomórek endodermy w ten sposób wymuszając wniknięcie jej
do symplastu. Dzięki obecności pasemek Caspary’ego śródskórnia
odgrywa rolę warstwy regulującej przepływ wody przez korzeo.
Bibliografia:
1) Repetytorium „Wiesz że umiesz” Biologia, wydawnictwo WsiP.
2) Biologia dla klasy I liceum ogólnokształcącego, Maria i Zbigniew
Podbielkowscy, wydawnictwo WSiP.
3) Biologia 2, podręcznik zakres rozszerzony, wydawnictwo Operon.
4) Matura 2011 Biologia, vademecum, wydawnictwo Operon.
5) Tablice biologiczne, wydawnictwo Podkowa.
6) Biologia-fizjologia roślin, wydawnictwo Omega.
7) Biologia: Villee, Solomon, Berg, Martin.