Monika Bekalarska Temat: Transport w roślinie. 1) Tkanki
advertisement
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.
