22. Опишите механизм транспорта воды и минеральных веществ растениями.

Функцию всасывания/поглощения воды и мин.в-в в растениях выполняет корень. Он имеет всасывающую часть в районе корневых волосков. Корневая система растений может быть стержневой и мочковатой. Первая в длину может достигать 50м, в результате развивается огромное осмотическое давление – до нескольких сотен атмосфер. Мочковатая система одного растения ржи по площади соприкосновения с почвой составляет до 639м² в 6 л почвы. Общ.длина корневого волоска на каждом корешеке около 2 мм, у одного растения ржи таких волосков около 14 млрд. Но волоски недолговечны, они отмирают и вместо них появляются новые, но не том же месте, а рядом; и таким образом зона всасывания постоянно перемещается. Вода движется вглубь корня по свободно-диффузионнаму градиенту до энтодермы (до поясков Каспари, необхдимых для создания давления). Далее вода через энтодерму движется по симпластному пути (для регуляции осмотического давления). В корень вода поступает благодаря корневому давлению, которое возникает из-за осмотического давления: клетки корня обладают повышенными концентрациями веществ. Вода с силой засасывается в корень, затем поступает в проводящую систему и движется наверх. За счет когезии (слипание молекул воды друг с другом) и адгезии (слипание молекул воды со стенками сосуда) возникает сплошной капиллярный столбик (между корнем и листом), который снизу “подталкивается корнем” дальнейшим всасыванием воды, а сверху “подтягивается” листом испарением. Сосуды растений – ксилема. Они складываются из длинных клеток, у которых отмирает протопласт, таким образом формируя капиллярную трубочку. Эти сосуды могут быть двух типов: примитивные трахеиды у голосеменных (клетки имеют веретеновидную форму, заостренные концы которых у соседних клеток перекрываются) и трахеи у покрытосеменных (клетки соединены “конец в конец”, перегородки между соседними клетками разрушены, сосуд образован “ободками” клеток). По ксилеме происходит восходящий ток воды и минеральных веществ.

Поглащение минеральных соединений осуществляется путем активного транспорта (с затратами энергии АТФ). Путь – симпластный, т.е. через содержимое клеток. В “закачке” минеральных соединений участвуют все клетки корня. Энергия АТФ затрачивается из-за того, что работа идет против градиента концентрации. Большую роль играет калий-натриевый насос, создавая разность потенциалов для закачки минеральных веществ. Также в механизме транспорта участвует протонный градиент.

Основная масса воды поглощается в зоне корневых волосков. В корне имеется градиент водного потенциала, который поддерживается двумя способами: за счёт передвижения воды вверх по ксилеме; за счёт того, что осмотическое давление в ксилемном соке выше, чем в более разбавленном почвенном растворе. Вода передвигается по корню по апопласту, симпласту и через вакуоли.

Путь через апопласт

Апопласт – система, образованная из примыкающих друг к другу клеточных стенок, создающих непрерывное целое. Испарение воды из апопласта мезофилла в межклеточное воздушное пространство создаёт натяжение в непрерывном потоке воды через апопласт, и вода потоком проходит через стенки в результате сцепления её молекул. В апопласт вода поступает из ксилемы. Когда вода, передвигающаяся в клеточных стенках, достигает эндодермы, её дальнейшему продвижению препятствуют пояски Каспари – водонепроницаемый материал. И поэтому вода должна проходить через мембрану под контролем цитоплазмы.

Путь через симпласт

Симпласт – система связанных между собой протопластов растения. Вода проникает из одной клетки в другую, минуя мембраны.

Транспорт минеральных солей и воды

Попав в ксилему из корня, соли разносятся дальше по растению массовым потоком жидкости. Местами использования веществ являются растущие части растения – листья, цветы, плоды. Растворённые соли выгружаются из ксилемы и поступают в клетки путём диффузии и активного поглощения. Ксилема состоит из мёртвых клеток.