Главная страница
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
qrcode

23 Транспорт ионов_окончание. Лекции 1 Корень как орган поглощения минеральных веществ


НазваниеЛекции 1 Корень как орган поглощения минеральных веществ
Анкор23 Транспорт ионов окончание.doc
Дата17.10.2017
Размер64 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файла23 Транспорт ионов_окончание.doc
ТипЛекции
#29235
КаталогОбразовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей
Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей



ФЗР. Тема 23 «Транспорт ионов в растении»

Тема 23 Транспорт ионов в растении_окончание лекции
1 Корень как орган поглощения минеральных веществ.

2 Ближний (радиальный) транспорт ионов в тканях корня, симпластический и апопластический пути.

3 Дальний транспорт: восходящий и нисходящий ток веществ.

4 Взаимосвязь процессов поглощения веществ корнем с другими функциями растения.

5 Поглощение и отток ионов в листьях, перераспределение и реутилизация веществ в растении.

В связи с особенностями строения растительной клетки поступление веществ из среды в корень связано с преодолением двух барьеров: клеточной стенки и плазмалеммы. Наличие клеточной стенки определяет существование двух структурных и функциональных континиумов – апопласта и симпласта, объединяющих все элементы растения. Апопласт включает клеточные стенки с их межмицеллярными и межфибриллярными просветами, межклетники, сосуды ксилемы, а в корне также слизи, покрывающие его поверхность. Сим- пласт состоит из протопластов клеток, соединенных плазмодесмами, его внешней границей служат плазматические мембраны. В силу особенностей растительной клетки он имеет и вторую внутриклеточную границу – тонопласт, отделяющий цитозоль от вакуоли. Транспорт минеральных веществ из среды в растение включает: поступление ионов в апопласт и симпласт, накопление в вакуолях, радиальный транспорт в корне и загрузку ксилемы, дальний транспорт по ксилеме, циркуляцию и перераспределение минеральных элементов по органам и тканям.

1 Корень как орган поглощения минеральных веществ. Структурно-функциональные особенности корня как органа поглощения веществ. Рост корня как основа добывания веществ из почвы. («Физиология растений» под ред. Ермакова И.П. с.309-314.)
2. Ближний (радиальный) транспорт ионов в тканях корня. Симпластический и апопластический пути

См. конспект лекции

3. Дальний транспорт. Восходящее передвижение веществ по растению; путь, механизм

Как ранее отмечалось, радиальный транспорт завершается загрузкой минеральных веществ и их органических производных в трахеиды и сосуды ксилемы.

Когда вода согласно осмотическим законам поступает в полости сосудов и трахеид, в них возрастает гидростатическое давление и происходит пода­ча жидкости в надземные части растения (корневое давле­ние, или нижний концевой двигатель). Восходящий ток воды и минеральных веществ, обусловленный транспирацией (верхним концевым двигателем), осуществляется пассивно по физико-химическим законам и не сопряжен с тра­той метаболической энергии, за исключением той энергии, ко­торая необходима для поддержания открытого состояния усть­иц.

Вода и растворенные в ней вещества движутся по сосудам ксилемы с большой скоростью, иногда достигающей несколь­ких десятков метров в час. Скорость транспорта по трахеидам ниже, так как в этом случае жидкости приходится преодоле­вать первичные клеточные стенки, которые перекрывают поры в стенках продольных рядов трахеид.

Восходящий ток минеральных веществ и ряда органических соединений (амидов и аминокислот, орга­нических кислот и др.) по мере продвижения по ксилеме изме­няется количественно и качественно. Например, у растений кукурузы и фасоли ионы натрия, поступившие из среды в рас­тущие участки корня, поглощаются из ксилемного сока клетка­ми более зрелых участков корня, так что концентрация натрия в пасоке на пути к шейке корня может снизиться на два поряд­ка. Натрий продолжает выходить из ксилемы и в тканях сте­бля. У проростков кабачка в ксилемном соке, по­лученном из черешков листьев, концентрация ионов калия, кальция, фосфора, нитрата более высокая, чем в соке у основания стебля. В наибольшем количестве ионы ксилемно­го сока поглощаются клетками листьев.

4. Взаимосвязь процессов поглощения веществ корнем с другими функциями растения (дыханием, фотосинтезом, водообменом, ростом, биосинтезом и др.)

В результате определения электропроводности транспирационного тока воды, поднимающейся по древесине, установлено, что концентра­ция солей бывает выше ночью, когда транспирация ослаблена и воды в растение поступает меньше. Это также свидетельствует о том, что поступление анионов и катионов соли в живые клетки молодых вса­сывающих кончиков корней осуществляется независимо от поступле­ния воды. Но при высокой концентрации почвенного раствора транспирационному току принадлежит решающее значение. Он играет большую роль в поднятии воды и минеральных веществ по стеблю. Поступление веществ и элементов минерального питания в клетку следует рассмат­ривать как активный физиологический процесс, происходящий с затратой определенного количества энергии и связанный прежде всего с дыханием растений.

Процесс поглощения веществ связан с жизнедеятельностью и обменом веществ растительного организма, что можно наблюдать на опыте с веткой вербы. При окольцевании ветки вербы поглощение минеральных веществ приостанавливается; а когда срез на ветке сра­стается, оно возобновляется. Если у клеток листочков элодеи вызвать сначала плазмолиз, а затем деплазмолиз, то в клеточном соке происхо­дит почти моментальное образование кристаллов оксалата кальция. До этого процесса кальций был поглощен коллоидами плазмы, а щавелевая кислота (НООС-СООН) содержалась в клеточном соке. Под действием плазмолиза произошел процесс десорбции кальция, который в связи с изменением физико-химического состояния коллоидов прото­пласта выделился в клеточный сок, вступил в реакцию с НООС-СООН, в результате чего образовался оксалат кальция. Такой же процесс имеет место при старении клеток, но происходит он медленно.

Таким образом, поглощение минеральных веществ — процесс физио­логический, он связан с общим обменом, поступлением в корневую систему пластических веществ, в частности углеводов, и энергией, а также с внутренними особенностями растительного организма и внеш­ними условиями.

Фотосинтез влияет на минеральное питание растений не только косвенно как поставщик соединений, необ­ходимых для роста корня, его метаболизма, но и непосред­ственно – в форме корневых выделений. Интенсивность поглощения аммония в качестве источника азота непосред­ственно определяется обеспеченностью корней углеводами.

Поглощение минеральных веществ в течение онтогенеза определяется биологическими особенностями растения. Так, яровые злаки азот, фосфор и калий наиболее активно погло­щают в первые 1,5 месяца роста. За это время овес накапли­вает более 70% калия, 58% кальция, а магний поглощается с одинаковой скоростью до созревания зерна. У гороха, обла­дающего длительным периодом цветения и образования пло­дов, все элементы в течение онтогенеза поступают равномерно.

У многих растений усвоение минеральных веществ усили­вается в период цветения — образования семян. Поглощение минеральных веществ в течение онтогенеза определяется биологическими особенностями растения. Так, яровые злаки азот, фосфор и калий наиболее активно погло­щают в первые 1,5 месяца роста. За это время овес накапли­вает более 70% калия, 58% кальция, а магний поглощается с одинаковой скоростью до созревания зерна. У гороха, обла­дающего длительным периодом цветения и образования пло­дов, все элементы в течение онтогенеза поступают равномерно.

Элементы, участвующие в синтезе лабильных органических соединений, весьма активно поглощаются растениями на ран­них этапах онтогенеза со скоростью, превышающей накопле­ние сухого вещества. Поэтому проростки и молодые ткани со­держат много азота, фосфора, калия и магния. Эти элементы в дальнейшем могут легко перераспределяться из более старых листьев в более молодые и в конусы нарастания. Такая кар­тина, в частности, наблюдается у яровых злаков. В первые не­дели вегетации относительное содержание азота, фосфора и ка­лия у них возрастает благодаря относительно более высокой скорости поглощения по сравнению со скоростью роста. После завершения фазы кущения чрезвычайно интенсивно растет сте­бель, что приводит к резкому снижению относительного содер­жания этих элементов в сухом веществе вследствие эффекта «разбавления». После колошения, в период развития и созрева­ния колоса, содержание азота, фосфора и калия в расчете на целое растение почти не меняется, однако в органах происхо­дит значительное перераспределение элементов и большие ко­личества азота, фосфора переносятся из листьев и стеблей в зерновки. Относительное содержание кальция, марганца, железа и бо­ра, наоборот, выше в более зрелых частях и более старых рас­тениях, так как их соединения прочнее связаны с цитоплазмой и мало используются вновь; при недостатке этих элементов в среде питания в первую очередь страдают молодые листья и конусы нарастания.
5. Поглощение ионов клетками листа; отток ионов из листьев. Перераспределение и реутилизация веществ в растении

Разгрузка ксилемы, т. е. поступление воды и ионов из сосу­дов ксилемы, обусловлена гидростатическим давлением в сосу­дах, силами транспирации и аттрагирующим действием окру­жающих клеток. Вода и растворенные в ней вещества через поры сосудов ксилемы попадают как в клеточные стенки (апопласт), так и в цитоплазму клеток мезофилла листа (или кле­ток обкладки). Поступление минеральных элементов из апопласта в клетки листа происходит в результате активной работы Н+-помпы.

Неорганические соли, различные соединения азота и фосфо­ра, попадающие в листья с ксилемным током, необходимы для роста листьев, для поддержания их осмотического потенциала при увеличении объема клеток. Растущие листья являются мощными акцепторными зонами для компонентов ксилемного сока. Однако объем воды, доставляемой по ксилеме и испаряе­мой за сутки в процессе транспирации, в 5— 10 раз превосходит объем клеток листа. Поскольку вместе с водой в клетки листа транспортируются ионы, возможно перенасыщение клеток хлоренхимы солями. В тканях листьев используются по крайней мере три способа устранения избытка ионов: образование труднорастворимых осадков солей (в клеточных стенках, ва­куолях, митохондриях), отток солей из листа через флоэму, а в условиях почвенного засоления — накопление и выделение со­лей специализированными образованиями — солевыми желёз­ками и волосками.

При освобождении и миграции.веществ в растении они могут пов­торно использоваться (реутилизироваться). Например, у древесных растений наблюдается миграция элементов минерального питания из листьев перед их опа­данием в стебли и корни и возвращение весной их снова в листья. Установлено су­ществование коротких циклов повторного использования минераль­ных веществ и азота у травянистых растений (табака, картофеля). Наблюдения показали, что содержание азота, фосфорной кислоты и калия со старением листа уменьшается, а кальция — увеличивается. Установлена следующая закономерность: минеральные вещества, которые не принимают участия в реутилизации (железо, марганец, бор, цинк) имеют безипетальный градиент содержания, т. е. количество их уве­личивается от вершины к основанию, а минеральные вещества, спо­собные реутилизироваться (азот, фосфор, сера),— акропетальный, т. е. количество их возрастает от основания к вершине.
перейти в каталог файлов

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей

Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей