14.6. Поглощение минеральных солей и их транспорт в корнях

Для питания растений необходимы не только углеводы, образующиеся при фотосинтезе, но и определенные минеральные элементы. Для чего нужны эти элементы, указано в табл. 9.10. У высших растений в поглощении минеральных веществ из почвы или окружающей воды участвуют корни. Максимальное поглощение происходит в зоне корневых волосков.

Минеральные элементы входят в состав различных солей; в растворе эти соли диссоциируют и образующиеся ионы свободно передвигаются. В любой попытке объяснить поглощение и передвижение минеральных ионов должны учитываться следующие факты:

1. Мембраны клеток, включая плазматическую мембрану и тонопласт, строго говоря, не полупроницаемы, а обладают дифференциальной проницаемостью - в разной степени пропускают ионы и другие вещества, растворенные в воде.

2. Возможен активный транспорт веществ через клеточные мембраны. Для этого нужна энергия в виде АТФ, образующегося в процессе дыхания. Активный транспорт может приводить к накоплению ионов против концентрационного градиента (разд. 7.2.2).

3. Существует непрерывная система клеточных стенок - апопласт, который распространяется внутрь от слоя клеток, образующих корневые волоски. Вода и любые растворенные в ней вещества поступают в эту систему из почвы путем массового потока и в меньшей степени путем диффузии.

4. Передвижение воды по апопласту составляет часть общего транспирационного тока.

На рис. 14.18 представлено поглощение ионов калия молодыми корнями злаков, тщательно отмытыми в чистой воде. Через 90 мин в раствор добавляли ингибитор дыхания - цианид калия.

14.24. а) Опишите, как происходит поглощение ионов калия при 0°С и при 25°С (рис. 14.18). б) Объясните выявленные различия и влияние цианистого калия (KCN).

Результаты, сходные с представленными на рис. 14.18, можно получить и с изолированными тканями; обычно используют ткани запасающих органов, например корней моркови. Кривые на рис. 14.19 подтверждают, что цианистый калий ингибирует дыхание.

Рис. 14.18. Поглощение ионов калия корнями молодых растений злаков, находящимися в аэрируемом растворе

Рис. 14.19. Дыхание и поглощение хлорида калия кружочками из корня моркови. (По данным Robertson, Turner, 1945.)

14.25. На рис. 14.19 показано, что скорость дыхания в вырезанных из моркови дисках возрастает, когда их переносят из чистой воды в раствор хлористого калия. Объясните причину этого, пользуясь представленными данными.

14.28. Могут ли ионы дойти до ксилемы только путем передвижения по апопласту?

Подводя итоги, можно сказать, что поглощение ионов корнями - это сочетание пассивного поглощения, когда ионы движутся за счет массового потока и диффузии через апопласт, с активным поглощением, или активным транспортом, при котором ионы переносятся в клетки против градиента концентрации за счет энергии дыхания.

Активный транспорт избирателен и зависит от дыхания, а диффузия неизбирательна и не зависит от дыхания. В результате пассивного поглощения каждая клетка в коре корня омывается раствором такого же состава, как и почвенный раствор. Так создается большая поверхность для поглощения ионов.

Ионы, передвигающиеся по апопласту, доходят только до эндодермы, где, как уже говорилось в разд. 14.5.2, пояски Каспари препятствуют дальнейшему передвижению ионов. Чтобы пересечь эндодерму, ионы должны пройти путем диффузии или активного транспорта через плазматические мембраны эндодермальных клеток и попасть в их цитоплазму, а возможно, и в вакуоли. Так растение "следит" за тем, какие ионы в конце концов попадают в ксилему, и контролирует этот процесс.

14.29. Как бы вы показали с помощью радиоактивного иона и радиоавтографии, что эндодерма является барьером для передвижения ионов через клеточные стенки?

Ионы могут передвигаться также по симпластному пути. Как только они попадут в цитоплазму какой-нибудь клетки, они начинают передвигаться дальше по симпласту, не проходя больше через плазматические мембраны. Непрерывный симпластный путь идет от корневых волосков до самой ксилемы. На рис. 14.17, А показаны все возможные пути транспорта ионов в корне.

Конечный этап передвижения минеральных солей по корню - высвобождение ионов в ксилему. Чтобы попасть туда, ионы должны на каком-то этапе выйти из живых клеток, т. е. снова пересечь плазматическую мембрану, но в обратном направлении. Это происходит либо путем диффузии, либо за счет активного транспорта.

Добро пожаловать на наш сайт для взрослых! Многие представители сильного пола не могут представить свой досуг без наличия порно фильмов. У нас на сайте вы можете совершенно бесплатно просматривать порно фильмы в HD с брюнетками без каких-либо ограничений. Коллекция регулярно обновляется. К тому же, для просмотра вам не придется платить и даже регистрироваться.