NÖVÉNYÉLETTAN
A tápelemek felvétele és
szállítása a növényben
1. Ionszállítás a gyökerekben 2. Passzív és aktív szállítás
3. Membrán okon keresztül történő szállítási folyamatok
4. Floém ben történő szállítás
Előadás áttekintése
1. Ionszállítás a gyökerekben
1.1. Az oldatok az apoplasztban és a szimplasztban is mozognak
1.2. Az ionok bejuthatnak a szimplasztba és az apoplasztba is
1.3. A xilém parenchima sejtei részt vesznek a xilém betöltésében
A víz és az oldatok felvétele a gyökérbe
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2002): Plant Physiology. p. 106.
A K+ és Cl– ionok elektrokémiai potenciálja a kukorica gyökerében
A szomszédos sejtek citoplazmái a plazmodezmoszok révén
összekapcsolódnak, ezáltal biztosítják a sejt-sejt kommunikációt és az oldatok szállítását
2. Passzív és aktív szállítás
2.1. Az elektrokémiai potenciál magában foglalja a koncentráció és az elektromos potenciál különbséget 2.2. A passzív szállítás az oldatok membránon keresztüli mozgása a szabad energiájuk csökkenésének irányában 2.3. Az aktív szállítás során az oldatok szállítása a szabad energia csökkenés irányával ellentétesen történik és
energiát igényel
2.4. A Nernst egyenlet különbözteti meg az aktív és passzív szállítást
A kémiai potenciál és a szállítási (aktív, passzív) folyamatok kapcsolata
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 134.
Diffúziós potenciál és töltés különbség kialakulása membránnal elválasztott két tér között
A sejtmembránokon fellépő membránpotenciál mérése elektródákkal
A membrán potenciál mérése „patch-clamp” módszerrel
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. Web material, http://5e.plantphys.net
A cianid (CN-) megakadályozza az ATP termelést, ami a membránpotenciál összeomlásához vezet
3. Membrán okon keresztül történő szállítási folyamatok
3.1. A biológiai membránok speciális fehérjékkel segítik az oldatok szállítását
3.2. A csatornák biztosítják a membránokon keresztüli diffúziót
3.3. A szállító fehérjék speciális vegyületeket kötnek meg és szállítanak
3.4. A primer aktív szállítási folyamatok, az ionpumpák energiaigényes folyamatok
3.5. A szekunder aktív szállítási folyamatok raktározott energiát használnak fel
Membránon át szállító fehérjék: csatornák, szállító fehérjék és ionpumpák
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 139.
A K+ csatorna növényekben: (A) felülnézet, (B) oldalnézet
A szállító fehérjék működése gyakran hasonlít az enzim kinetikához:
telítődést mutat
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 142.
A szekunder aktív szállítás feltételezett modellje
Két példa a szekunder aktív szállításra, amelyek elsődlegesen kialakult proton különbséghez kapcsolódnak
3. Membrán okon keresztül történő szállítási folyamatok
3.6. A kationok csatornákon át és szállító fehérjékkel is szállítódhatnak
3.7. Az anionok szállítása passzív módon történik
3.8. Az akvaporin fehérjék vízszállító csatornákat képeznek a mebránokban
3.9. A plazmamembrán H+-ATP-áz fontos szerepet játszik a citoplazma pH értékének és a sejt turgorának a
szabályozásában
Az akvaporinok működését a foszforiláció, a pH érték, a kalcium koncentráció, stb. szabályozza
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 150.
Egy proton feltételezett szállítási módja H+-ATP-ázzal a kémiai grádienssel szemben
A citoszól és vakuólom ionjainak koncentrációját passzív (szaggatott vonal) és aktív (egyenes vonal) szállítási folyamatok szabályozzák
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 145.
A sejtmembránban és tonoplasztban lévő különböző szállító fehérjék áttekintése
4. Floém ben történő szállítás
4.1. Transzlokációs útvonalak
4.2. Szerves vegyületek transzlokációja a floémben 4.3. A nyomás-áramlási modell, a floémben történő szállítás passzív folyamata
4.4. Fotoszintézis termékeinek eloszlása: allokáció és partícionálás
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 272.
Egy hároméves fűzfa (Fraxinus excelsior) szárának keresztmetszete
A floém rostasejtjeinek felépítése:
(A) külső nézet, (B) hosszanti keresztmetszet
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 287.
ATP-függő nádcukor szállítás a rostasejtek betöltése során
A ricinus (Ricinus communis) floém nedvének összetétele
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 282.
A floémben történő szállítás nyomás-áramlási modellje
A floémben történő szállítás nyomás-áramlási elméletének fizikai modellje
A nádcukor és a keményítő szintézis egy nap folyamán
Forrás: Taiz L., Zeiger E. (2010): Plant Physiology. p. 295.