Transport minerálov do bunky. Transport látok v rastline Transport minerálnych a organických látok v rastline

Prísun minerálov cez koreňový systém

1. Radiálny a xylémový transport prvkov minerálnej výživy
2. Metabolizmus koreňov
3. Vplyv vonkajších a vnútorných faktorov na minerálna výživa rastliny

Radiálny a xylémový transport prvkov minerálnej výživy

Koreňový systém rastlín absorbuje vodu aj minerálne živiny z pôdy. Bunkové steny sa priamo podieľajú ako na absorpcii látok z pôdy, tak aj na ich transporte. Hlavnou hnacou silou absorpčnej aktivity koreňov je práca iónových púmp lokalizovaných v membránach. Radiálny transport minerálov z povrchu koreňa do vodivého systému nastáva v dôsledku interakcie všetkých tkanív v absorpčnej zóne. A končí nakladaním minerálov a ich organických derivátov do tracheíd a xylémových ciev.

Vo všeobecnosti je proces minerálnej výživy rastliny zložitý reťazec biofyzikálnych, biochemických a fyziologických procesov s vlastnou spätnou väzbou a priamymi väzbami a regulačným systémom.

Absorpčná aktivita koreňa je založená na mechanizmoch absorpčnej aktivity vlastných každej rastlinnej bunke (selektívny príjem látok, transmembránový transport iónov, určitá úloha fázy bunkovej steny).

Prostredníctvom difúzie a metabolických procesov vstupujú ióny do bunkových stien rizodermu. Potom sa presúvajú cez parenchým kôry do cievnych zväzkov (radiálny transport). K tomuto pohybu dochádza tak pozdĺž bunkových stien - apoplastu, ako aj pozdĺž sympplastu. Pohyb iónov cez apoplast nastáva v dôsledku difúzie a výmennej adsorpcie pozdĺž koncentračného gradientu a je urýchľovaný prúdom vody.

Pohyb minerálnych látok cez symplast sa uskutočňuje v dôsledku pohybu cytoplazmy, ako aj cez kanály EPS a medzi bunkami prostredníctvom plazmodesmat. Môžem robiť riadený pohyb pozdĺž simplastu! podporovať koncentračné gradienty látok. Veľký význam pre radiálny transport má nerovnomerný vývoj koreňových tkanív. Neskôr sa diferencujú tkanivá ležiace hlboko v koreni: vodivé tkanivo, endoderm a vnútorné zóny koreňového parenchýmu. Preto sú metabolické procesy v nich aktívnejšie ako vo vonkajších tkanivách, ktoré ukončili svoj vývoj, a absorbované látky sa tu metabolizujú vo väčšej miere..

Difúzia iónov a molekúl v apoplaste je prerušená na úrovni endodermis. Keďže kasparské pásy obsahujú suberín, ktorý má hydrofóbne vlastnosti a slúži ako neprekonateľná bariéra pre pohyb látok v celom apoplaste. Jediný spôsob ďalšieho pohybu látok cez endodermu je cez sympplast. Existencia pasážových buniek v endoderme, v ktorých sú kasparské pásy nedostatočne vyvinuté alebo chýbajú, umožňuje malej časti absorbovaných látok uniknúť metabolickej kontrole.

Symplastický transport je základom pre mnohé ióny. V tomto prípade sa aktívne metabolizujú zlúčeniny obsahujúce dusík, uhlík, fosfor a v menšej miere síru, vápnik a chlór. Ostatné ióny prakticky nepodliehajú metabolickej kontrole. Vakuoly zohrávajú významnú úlohu pri symplasickom transporte látok. Súperia s xylémovými cievami o absorbované látky a plnia úlohu regulátora toku látok do ciev. Proces regulácie závisí od stupňa nasýtenia vakuolárnej šťavy rozpustenými látkami. Zároveň, keď sa koncentrácia látok v cytoplazme zníži, môžu opäť opustiť vakuoly, čím predstavujú rezervný fond živín. Absorpcia iónov vakuolami znižuje ich koncentráciu v symplaste a zabezpečuje vytvorenie koncentračného gradientu potrebného na ich transport. Vstup iónov do vakuol môže nastať proti elektrochemickému gradientu, t.j. v dôsledku aktívnych membránových transportných procesov. Ďalej, vďaka práci iónových púmp, minerály sú naplnené do xylémových nádob. Po mineráloch vstupuje voda podľa zákonov osmózy a vyvíja sa koreňový tlak. Transpirácia a tlak koreňov podporujú pohyb prvkov minerálnej výživy cez xylém do iných častí rastliny.

Metabolizmus koreňov

Charakteristika metabolizmu zásadne súvisí s jeho úlohou v celej rastline.

1. Koreň je špecializovaný orgán na vstrebávanie vody a minerálnych prvkov z pôdy. Časť procesov biosyntézy je preto zameraná na vybudovanie absorpčného aparátu a transportných systémov pre ióny, organické zlúčeniny a vodu vstupujúce do koreňa na miesta ich spotreby.

2. V koreni nastáva čiastočné alebo úplné spracovanie prichádzajúcich iónov a ich presun do transportnej formy: redukcia, zaradenie do rôznych Organické zlúčeniny.

3. Korene syntetizujú fyziologicky aktívne látky – fytohormóny cytokiníny a gibberelíny, potrebné pre normálny rast a vývoj celej rastliny.

Najdôležitejšou vlastnosťou koreňového metabolizmu je, že zdrojom uhlíka preň sú produkty fotosyntézy pochádzajúce z nadzemných orgánov. Hlavnou transportnou formou asimilátov je sacharóza. Aminokyseliny a niektoré ďalšie organické zlúčeniny (napríklad tiamín) prichádzajú v menšom množstve z nadzemných častí. Sacharóza je univerzálnym zdrojom pre syntézu organických zlúčenín v koreni. Zlúčeniny vznikajúce pri metabolizácii sacharózy využíva samotný koreň, t.j. na udržanie svojej rastovej a funkčnej aktivity je súčasťou koreňových sekrétov alebo sa dostáva do nadzemných orgánov ako súčasť miazgy.

Metabolizmus koreňových buniek využíva aj minerály a vodu absorbovanú z prostredia, ako aj niektoré organické zlúčeniny vylučované mikroorganizmami rizosféry: vitamíny, aminokyseliny.

Sacharóza, ktorá vstupuje do koreňa, sa rozkladá na monosacharidy, ktoré sa podieľajú na tvorbe polymérov bunkovej steny (celulóza, hemicelulóza, pektínové látky) a používajú sa aj na syntézu škrobu, skladujú sa v rezerve a vynakladajú sa na dýchacie procesy.

Schopnosť syntetizovať aminokyseliny je tiež vlastná vzdušným koreňom. Syntéza aminokyselín je lokalizovaná v určitých oblastiach koreňa. Maximálne množstvo aminokyselín sa tvorí v zóne koreňových vláskov a nadložné oblasti koreňa vykonávajú ich transport do nadzemnej časti rastliny. Syntéza aminokyselín závisí od veku rastliny a dosahuje maximum vo fáze kvitnutia. Existuje denný rytmus syntézy aminokyselín, počas dňa je intenzita syntetických procesov vyššia.

Korene tiež syntetizujú látky obsahujúce dusík, porfyríny, niektoré vitamíny (B1, B6, kyseliny nikotínová a askorbová), rastové látky (cytokinín, ABA, giberelíny), alkaloidy atď.

Vplyv vonkajších a vnútorných faktorov na minerálnu výživu rastlín

Dostupnosť a koncentrácia minerálnych zlúčenín v pôde;

Úroveň kyslosti prostredia;

Podmienky vlhkosti, teploty, prevzdušňovania v koreňovej zóne;

Vek rastlín.

Vonkajšie faktory

Teplota.Pri teplotách blízkych 0°C je absorpcia solí pomalá, potom do 40°C sa zintenzívňuje. Zvýšenie teploty o 10°C môže spôsobiť zdvojnásobenie alebo dokonca trojnásobok absorpcie.

Svetlo.V tme sa vstrebávanie solí spomaľuje a postupne zastavuje a vplyvom osvetlenia sa zrýchľuje. Na svetle pri procese fotosyntézy vznikajú sacharidy potrebné na dýchanie, taktiež na svetle pri procese fotofosforylácie ATP, ktorého energia sa využíva na prísun látok.

hodnota pHovplyvňuje aj vstrebávanie solí. Okyslenie pôdneho roztoku zlepšuje dostupnosť iónov kyseliny fosforečnej, alkalizácia ju naopak znižuje. Náhla zmena pH môže poškodiť bunkové membrány, čo následne ovplyvní rýchlosť vstrebávania minerálov.

Iónová súťaž . Absorpcia jedného iónu závisí od prítomnosti iných iónov. Ióny s rovnakým nábojom si zvyčajne konkurujú.

Vnútorné faktory

Intenzita dýchania . Proces dýchania môže ovplyvňovať prísun solí v niekoľkých smeroch.

1) Počas procesu dýchania uvoľnený oxid uhličitý vo vodnom prostredí disociuje na ióny H + a HC0 3 -. Tieto ióny adsorbované na povrchu koreňa slúžia ako výmenný fond pre prichádzajúce katióny a anióny.

2) V procese prenosu iónov cez membránu sa zúčastňujú špecifické nosné proteíny, ktorých syntéza závisí od intenzity dýchacieho procesu.

3) Energia uvoľnená pri dýchaní sa priamo využíva na príjem solí (aktívny príjem).

Prítok vody a soli v mnohých prípadoch idú nezávisle od seba. V podmienkach vysokej vlhkosti vzduchu transpirácia prudko klesá a prúdenie solí prebieha s dostatočnou intenzitou. V niektorých prípadoch však môže mať zvýšenie rýchlosti transpirácie pozitívny vplyv na vstrebávanie solí. Zvýšená transpirácia vedie k rýchlejšiemu pohybu vzostupný prúd vody s rozpustenými soľami, ktorý podporuje rýchle uvoľnenie koreňových buniek z nich, a tým nepriamo urýchľuje vstrebávanie.

Fotosyntéza.Zvýšenie intenzity fotosyntézy vedie k zvýšeniu obsahu sacharidov a v dôsledku toho k zvýšeniu intenzity dýchania a príjmu solí.

Rastové procesy . Zrýchlenie rýchlosti rastu zvyšuje využitie živín a tým aj ich prísun. Rýchly rast koreňov má navyše priamy vplyv na príjem zväčšením plochy v kontakte s pôdou.

Ióny vstupujú do rastliny v dôsledku ich difúzie z pôdneho roztoku do bunkových stien koreňových vláskov a iných epidermálnych buniek. Potom sú transportované do symplastu alebo apoplastu pred presunom do iných častí rastliny. Ak sa ión dostane do symplastu po prechode cez plazmalemu vonkajšej koreňovej bunky, potom k jeho následnému pohybu z bunky do bunky dôjde pozdĺž plazmodesmat. Okrem toho sa môže pohybovať pozdĺž apoplastu, kým nedosiahne kasparovský pás (pozri obr. 7.14). Pretože ani voda, ani rozpustené ióny nemôžu difundovať cez suberinizované bunkové steny, ktoré tvoria Kasparov pás, všetky ióny musia prejsť cez cytoplazmu endodermálnych buniek, kým sa posunú ďalej. Niektoré ióny môžu preniknúť cez membránové bariéry ľahšie ako iné. Preto sú vlastnosti plazmatickej membrány koreňových buniek dôležité pre riadenie výmeny minerálov medzi pôdou a nadzemnými časťami rastliny. Spolu so selektívnou permeabilitou membrán zohráva dôležitú úlohu aj aktívny transport mnohých iónov. Záporne nabité ióny sú zvyčajne aktívne transportované do bunky, pretože ich pohyb do bunky difúziou je inhibovaný vnútorným negatívnym potenciálom. Nadbytočný prísun niektorých katiónov, napríklad Na +, je neutralizovaný v dôsledku difúzie aktívnym uvoľňovaním týchto iónov z bunky, t. j. aktívne ich uvoľňuje rastlina.

Po preniknutí do cytoplazmy endodermálnej bunky môžu ióny pokračovať v pohybe po dráhe symplastu cez plazmodesmata do ktorejkoľvek bunky pericyklickej vrstvy alebo po opustení symplastu môžu dosiahnuť xylém alebo apoplastickú zónu stély difúziou alebo aktívnym dopravy. Ak ióny pokračujú v transporte pozdĺž stély cez symplast, nakoniec budú musieť opustiť protoplast a prejsť cez bunkovú membránu predtým, ako vstúpia do dutiny akéhokoľvek mŕtveho prvku xylémovej cievy. Vieme, že ióny sa hromadia v xylémových trubiciach počas období, keď je nízky prietok vody. Pretože ióny sa musia pohybovať do az aspoň jednej bunky, je zrejmé, že dve strany niektorých membrán, pravdepodobne endodermálnych buniek, smerujúce k povrchu a vnútri koreňa, musia mať odlišné vlastnosti transportu iónov.

Po vstupe do xylemu sa ióny nemôžu vrátiť späť do symplastu, pretože ich difúzii bráni selektívna permeabilita bunkových membrán, pričom zároveň je ich cesta do pôdy cez apoplast blokovaná Kasparovým pásom. Akumulácia iónov v xyléme zvyšuje koncentráciu rozpustených látok v xylémovej šťave, čo môže viesť k rozvoju koreňového tlaku, o ktorom sa hovorí v kapitole. 6. Ióny v xyléme, prenášané vzostupným transpiračným prúdom, musia byť pred prienikom do protoplastu živej bunky reabsorbované plazmalemou. Bez ohľadu na cestu iónov rastlina zjavne minimalizuje počet bariér plazmatickej membrány, ktoré musí daný ión prekonať, aby dosiahol svoje konečné miesto určenia.

Mobilita minerálnych iónov

Po vstupe do koreňového xylému je väčšina iónov transportovaná do nadzemných častí rastliny, niektoré však vstupujú do floému a sú spolu s ďalšími rozpustenými látkami transportované do konzumných buniek v rastúcom koreňovom vrchole a do oblastí skladovania živín. Novo absorbované ióny sa voľne pohybujú po celej rastline. Avšak použitie týchto iónov v bunke môže súvisieť s ich inklúziou do nejakej štruktúrnej molekuly. Formujúce sa tkanivá vyžadujú nepretržitý prísun všetkých esenciálnych minerálnych iónov. Ak všetky pochádzajú z pôdy, rastlina nemá žiadne ťažkosti. Keď však minerálny ión chýba, môže byť niekedy získaný rozpadom predtým vytvorených molekúl v starých bunkách. N, vznikajúci pri rozklade aminokyselín a Mg 2+, vznikajúci rozkladom chlorofylu, sa tak presúvajú zo starších častí rastliny do mladých rastúcich buniek. K tomuto pohybu pohyblivých živín pravdepodobne dochádza cez floém. Odstránenie týchto prvkov zo starších buniek urýchľuje starnutie a spôsobuje príznaky nedostatku minerálov v starších častiach rastliny.

Niektoré minerálne prvky sú v bunke pevne viazané a keď do nej vstúpia, nie sú odtiaľ odstránené. Príznaky nedostatku takýchto imobilných prvkov sa pozorujú v najmladších tkanivách. Ca 2+ a Fe 2+ (+) sú dva prvky, ktoré sú často deficitné, čo spôsobuje rozvoj nápadných symptómov ich nedostatku v rastúcich tkanivách. Pri nedostatku Ca 2+ sa stredná vrstva nových buniek nemôže vytvoriť. Keďže normálna priepustnosť membrány závisí aj od dostatočného prísunu vápnika, vrchol prestane rásť a čoskoro odumrie. Železo je nevyhnutné pre syntézu chlorofylu. Je tiež súčasťou ferredoxínu a cytochrómov. Pri nedostatku železa rastliny často vykazujú úplnú etioláciu najmladších listov. Bez ohľadu na to, či sú deficitné prvky mobilné alebo nepohyblivé, normálny intenzívny rast rastlín môže byť obnovený až vtedy, keď je skutočne plne vybavený všetkými potrebné prvky výživa.

1. Ako prebieha transport látok cez rastlinu?

Voda s minerálmi sa do rastliny dostáva z pôdy cez koreňové chĺpky. Potom cez bunky kôry tento roztok vstupuje do ciev vodivého tkaniva, ktoré sa nachádzajú v centrálnom valci koreňa. Plavidlá - sú to dlhé rúrky, ktoré sú vytvorené z mnohých buniek, pričom priečne steny medzi nimi sú zničené a vnútorný obsah odumiera. Nádoby sú teda mŕtvymi vodivými prvkami. Cez cievy sa pôsobením množstva faktorov voda a látky v nej rozpustené presúvajú po stonke k listom. Tento smer pohybu roztokov sa nazýva vzostupný tok látok.

Organická hmota transportované z listov pozdĺž stonky smerom ku koreňovému systému. K pohybu týchto látok dochádza najskôr cez sitové rúrky listu a potom stonky. Sitá trubice - sú to živé bunky, ktorých priečne steny majú veľa otvorov a vyzerajú ako sito. Odtiaľ pochádza názov týchto vodivých prvkov. Prúdenie organických látok cez sitové rúrky z listu do všetkých orgánov sa nazýva zostupne.

teda tok smerom hore zabezpečuje transport anorganických látok cez cievy a tok smerom dole — transport organických látok cez sitové trubice.

2. Kde a prečo sa v rastline ukladajú látky?

Rastliny uchovávajú anorganické aj organické látky. Napríklad rastliny suchých biotopov, ako sú rozchodníky, mláďatá, kaktusy, aloe a euphorbia, majú mäsité, šťavnaté stonky alebo listy, v ktorých sa hromadí veľa vody; Vďaka tomu môžu rastliny tolerovať dlhé obdobia sucha. Organické látky rastlina uchováva aj v špeciálnych pletivách stonky, koreňa alebo listu. Rastliny najčastejšie ukladajú sacharidy, bielkoviny a tuky. Sacharidový škrob sa teda zvyčajne ukladá v jadre stoniek stromov, modifikovaných koreňoch - okopanín (napríklad mrkva, repa) a koreňových hľuzách (georgína atď.), modifikovaných výhonkoch - hľúz (zemiaky), podzemkoch (dúhovka, atď.). alebo kosatec ) a cibuľky (tulipán) atď. Rezervné bielkoviny a tuky sa ukladajú najmä v semenách (napríklad kukurica, hrach, fazuľa, orechy), menej často v ovocí (napríklad rakytník, olivy).

Rastliny uchovávajú živiny v modifikovaných vegetatívnych orgánoch alebo v plodoch a semenách. Tieto látky im pomáhajú znášať nepriaznivé podmienky a zabezpečujú vznik nových rastlinných orgánov alebo ich rozmnožovanie.

3. Ako sa od seba odlišujú úpravy strieľania?

Ako už viete, hlavné nadzemné úpravy výhonku alebo jeho častí (stonka a listy) sú tykadlá, tŕne A fúzy. Fúzy- sú to predĺžené tenké výhonky, vďaka ktorým sú rastliny pripevnené k podpore (napríklad hrozno, uhorky) a ostne- sú to skrátené výhonky, ktoré chránia rastlinu pred nadmerným vyparovaním (napríklad kaktusy, bodliak). Nachádzajú sa v pazuchách listov alebo v uzline oproti listu, čo dokazuje ich výhonkový pôvod. Podlhovasté tenké výhonky jahôd, jahôd, skorocelu, alebo vrany nohy sú tzv. fúzy S ich pomocou sa rastliny rozmnožujú. Materiál zo stránky

Najbežnejšie podzemné úpravy výhonkov sú podzemok, hľuza A žiarovka. Rhizome vyzerá ako koreň. Nemá však koreňový uzáver a koreňové chĺpky, ale existujú základy listov, ktoré vyzerajú ako šupiny. V pazuchách týchto šupín sú púčiky, z ktorých sa vyvíjajú podzemné a nadzemné výhonky (napríklad pšeničná tráva, kosatec, konvalinka, valeriána). Stonka podzemku môže byť dlhá (napríklad konvalinka, pšeničná tráva) a krátka (napríklad dúhovka). Z púčikov podzemku sa na jar každoročne vyvinú mladé nadzemné výhonky. Tuber- Ide o zhrubnutú, opuchnutú, mäsitú úpravu výhonku. Hľuzy môžu byť nadzemné (napríklad kaleráb) a podzemné (napríklad topinambur, zemiaky). Pri zemiakoch sa rastom stonky tvorí hľuza, listy sa vôbec nevyvíjajú a majú vzhľad blizny, tzv. obočie. Obličky, ako by mali byť, sú umiestnené vo svojich dutinách a sú tzv oči. Žiarovka- podzemná úprava výhonku, v ktorej sa hromadia živiny (napríklad cesnak, tulipán, cibuľa, narcis). V cibuli sa cibuľka skladá zo skrátenej stonky (spodnej časti), vonkajších suchých a vnútorných dužinatých modifikovaných listov, šupín a púčikov.

Úpravy výhonkov sa teda líšia štruktúrou a funkciou.

Nenašli ste, čo ste hľadali? Použite vyhľadávanie

Na tejto stránke sú materiály k nasledujúcim témam:

• lekcia o transporte látok v rastlinách
• organická hmota sa prenáša pozdĺž stonky
• Ako rastliny ukladajú organickú hmotu?
• organická hmota v rastline prechádza cez
• ako sa dolu transportujú anorganické látky

„Problém pohybu látok tvoria tri hlavné otázky. Toto je v prvom rade otázka na tkanivá, ktorými sa látky pohybujú, otázka smerov pohybu... a tretia otázka sa týka mechanizmu pohybu.“

D. A. Sabinin

V blízkosti dopravy - je to pohyb iónov, metabolitov a vody medzi bunkami a tkanivami (na rozdiel od membránového transportu v rámci každej bunky). Diaľková doprava - pohyb látok medzi orgánmi v celej rastline.

Transport látok v rastline prebieha cez akékoľvek tkanivá a pozdĺž vodivých zväzkov špecializovaných na tento účel. Pohyb vody a rozpustených látok cez akékoľvek tkanivo môže nastať: a) pozdĺž bunkových stien, t.j. pozdĺž apoplastu, b) cez cytoplazmu buniek navzájom spojených plazmodesmatami, t. j. pozdĺž symplastu, c) príp. pozdĺž endoplazmatického retikula za účasti plazmodesmat. Pohyb vody a látok pozdĺž cievnych zväzkov zahŕňa transport pozdĺž xylemu („vzostupný prúd“ - od koreňov k výhonkovým orgánom) a cez floém („zostupný prúd“ - z listov do oblastí spotreby alebo skladovania živín). Metabolity sú transportované aj cez floém pri mobilizácii rezervných látok.

V mnohobunkových riasach sa metabolity pohybujú pozdĺž symplastu. Výnimkou je chaluha - veľké hnedé riasy, v ktorých je stélka diferencovaná na pletivá a v centrálnej časti stonky sa vytvárajú sitové trubice. Pre väčšinu machov je charakteristické aj symplastické a apoplastické vedenie vody a látok pozdĺž celej rastliny. Všetky ostatné vyššie pozemné rastliny majú cievne zväzky pozostávajúce z tracheíd a (alebo) xylémových ciev, sitových trubíc a floémových satelitných buniek, parenchýmu a iných špecializovaných buniek. Vodivé zväzky spájajú všetky časti rastlinného organizmu, zabezpečujú pohyb látok na vzdialenosti od desiatok centimetrov až po desiatky metrov (v stromoch). Transport pozdĺž bunkových stien a cez cytoplazmu v cievnatých rastlinách prebieha na krátke vzdialenosti, merané v milimetroch, napríklad radiálny transport v koreňoch a stonkách a pohyb látok v mezofyle listov.

Štruktúra xylému a mechanizmus xylému transportu vody a minerálov sú popísané v predchádzajúcich kapitolách (pozri 5.4.4 a 6.11.2). Táto časť bude načrtnúť všeobecné ustanovenia a niektoré ďalšie informácie.

Xylémová šťava je roztok pozostávajúci prevažne z anorganických látok (tabuľka 8.1). V šťave vytekajúcej z konopného xylemu sa však pri odstránení vrchnej časti stonky nachádzajú rôzne dusíkaté zlúčeniny (aminokyseliny, amidy, alkaloidy atď.), organické kyseliny, organofosforové estery, zlúčeniny obsahujúce síru, určité množstvo cukrov. a viacsýtne alkoholy, ako aj fytohormóny. Xylémová šťava môže obsahovať aj zložitejšie látky, ktoré sa sem dostávajú z vakuol a cytoplazmy tracheálnych prvkov, ktoré dokončujú ich vývoj.

Tabuľka 8.1 Porovnávacie zloženie (v mmol/l) miazgy floému a xylému v lupine ročnej (podľa J. S. Pate, 1975)

Výmena buniek rôzne látky s ich prostredím v dôsledku difúzie. Prenos látok konvenčnou difúziou na veľké vzdialenosti je však neúčinný; sú potrebné špecializované dopravné systémy. Takýto prenos z jedného miesta na druhé sa uskutočňuje v dôsledku rozdielu tlaku v týchto miestach. Všetky transportované látky sa pohybujú rovnakou rýchlosťou, na rozdiel od difúzie, kde sa každá látka pohybuje vlastnou rýchlosťou v závislosti od koncentračného gradientu.

U zvierat možno rozlíšiť štyri hlavné typy transportu: tráviaci, dýchací, obehový a lymfatický systém. Niektoré z nich boli opísané skôr, k ďalším prejdeme v nasledujúcich odstavcoch.

V cievnatých rastlinách dochádza k pohybu látok cez dva systémy: xylém (voda a minerálne soli) a floém (organické látky). Pohyb látok po xyléme smeruje od koreňov k nadzemným častiam rastliny; Živiny sa vzďaľujú od listov cez floém.

Jedným z najdôležitejších mechanizmov transportu látok v rastline je osmóza. Osmóza je pohyb molekúl rozpúšťadla (ako je voda) z oblastí s vyššou koncentráciou do oblastí s nižšou koncentráciou cez semipermeabilnú membránu. Tento proces je podobný bežnej difúzii, ale prebieha rýchlejšie. Numericky je charakterizovaná osmóza osmotický tlak– tlak, ktorý sa musí použiť, aby sa zabránilo osmotickému toku vody do roztoku.

V rastlinách zohráva úlohu takýchto polopriepustných membrán plazmatická membrána a tonoplast (membrána obklopujúca vakuolu). Ak sa bunka dostane do kontaktu s hypertonickým roztokom (teda roztokom, v ktorom je koncentrácia vody menšia ako v samotnej bunke), voda začne z bunky vytekať. Tento proces sa nazýva plazmolýza. Zároveň sa bunka zmenšuje. Plazmolýza je reverzibilná: ak sa takáto bunka umiestni do hypotonického roztoku (s vyšším obsahom vody), voda začne prúdiť dovnútra a bunka opäť napučí. V tomto prípade vnútorné časti bunky (protoplast) vyvíjajú tlak na bunkovú stenu. V rastlinnej bunke je opuch zastavený tuhou bunkovou stenou. Živočíšne bunky nemajú pevné steny a plazmatické membrány sú príliš jemné; na reguláciu osmózy je potrebný špeciálny mechanizmus.

Ešte raz zdôraznime, že osmotický tlak je skôr potenciálna ako reálna hodnota. Skutočným sa stáva len v určitých prípadoch – napríklad keď sa meria. Je tiež potrebné pamätať na to, že voda sa pohybuje v smere od nižšieho osmotického tlaku k vyššiemu.

Väčšina vody je absorbovaná mladými zónami koreňov rastlín v oblasti koreňových chĺpkov - tubulárnych výrastkov epidermis. Vďaka nim sa výrazne zvyšuje povrch absorpcie vody. Voda vstupuje do koreňa osmózou a cez apoplast (pozdĺž bunkových stien), symplast (cez cytoplazmu a plazmodesmata) a tiež cez vakuoly sa pohybuje hore do xylemu. Treba si uvedomiť, že v bunkových stenách sa nachádzajú pruhy tzv Kasparovské pásy. Pozostávajú z vodeodolného suberínu a zabraňujú pohybu vody a látok v nej rozpustených. V týchto miestach je voda nútená prechádzať cez plazmatické membrány buniek; Predpokladá sa, že týmto spôsobom sú rastliny chránené pred prenikaním toxických látok, patogénne huby a tak ďalej.

Druhá dôležitá sila zapojená do stúpania vody je koreňový tlak. Je to 1–2 atm (vo výnimočných prípadoch až 8 atm). Táto hodnota samozrejme nestačí na zabezpečenie pohybu kvapaliny, ale jej prínos v mnohých rastlinách je nepochybný.

Voda a minerály, ktoré sa dostanú cez xylém do listov, sú distribuované prostredníctvom rozsiahlej siete vodivých zväzkov v bunkách. Pohyb listovými bunkami sa uskutočňuje, rovnako ako v koreni, tromi spôsobmi: pozdĺž apoplastu, symplastu a vakuol. Rastlina spotrebuje pre svoje potreby menej ako 1 % vody, ktorú absorbuje, zvyšok sa nakoniec vyparí cez voskovú vrstvu na povrchu listov a stoniek – kutikulu (asi 10 % vody) – a špeciálne póry – prieduchy (90 % z vody). Bylinné rastliny strácajú asi liter vody denne a pre veľké stromy môže toto číslo dosiahnuť stovky litrov. Odparovanie vody (transpirácia) sa uskutočňuje pomocou energie slnka. Najjednoduchší spôsob, ako pozorovať transpiráciu, je zakryť črepníkovú rastlinu čiapkou; Kvapky tekutiny sa budú zhromažďovať na vnútornom povrchu uzáveru.

Množstvo faktorov ovplyvňuje rýchlosť odparovania; vonkajšie podmienky (svetlo, teplota, vlhkosť, prítomnosť vetra, dostupnosť vody v pôde), ako aj štrukturálne vlastnosti listov (plocha povrchu listov, hrúbka kutikuly, počet prieduchov). Množstvo vonkajších faktorov vedie k zníženiu difúzie vody z listov, iné (napríklad nedostatok svetla alebo silný vietor) spôsobujú uzavretie prieduchov (v dôsledku práce špeciálnych ochranných buniek). Rastliny v suchých oblastiach majú špeciálne zariadenia na zníženie transpirácie: prieduchy zahrabané hlboko v listoch, husté ochlpenie chĺpkov alebo šupín, hustý voskový povlak, premena listov na ostne alebo ihličie a iné. Jesenný opad listov v miernych zemepisných šírkach má tiež za cieľ znížiť odparovanie vody, keď nastane chladné počasie.

Niektoré minerály, ktoré splnili svoju užitočnú funkciu, sa môžu pohybovať ďalej nahor alebo nadol floémom. Stáva sa to napríklad pred zhadzovaním listov, keď sa nahromadené listy užitočný materiál sa uchovávajú ukladaním do iných častí rastliny.

Mnohobunkové rastliny majú ďalší transportný systém určený na distribúciu produktov fotosyntézy – floém. Na rozdiel od xylemu sa organická hmota môže transportovať hore aj dole cez floém. 90 % transportovaných látok tvorí sacharóza, ktorá sa prakticky priamo nezúčastňuje metabolizmu rastlín a je preto ideálnym sacharidom na transport. Rýchlosť pohybu cukru je zvyčajne 20–100 cm/h; Za deň môže prejsť kmeňom veľkého stromu niekoľko kilogramov cukru (v sušine).

Nie je celkom jasné, ako môže dôjsť k takým veľkým tokom živín v tenkých floemových trubiciach podobných sitám (ich priemer nepresahuje 30 mikrónov). Zdá sa, že látky sú distribuované cez floém skôr hromadným tokom ako difúziou. Možné transportné mechanizmy sú normálny tlak alebo elektroosmóza.

Pri poškodení floému dochádza k upchatiu sitových rúr v dôsledku usadzovania kalózy na sitových doskách. Nenávratná strata živín sa zvyčajne zastaví v priebehu niekoľkých minút od poškodenia.