Заттар тасымалдануының симпласттық, апопласттық, вакуолярлық жолдары және олардың маңызы. Биология, 11 сынып, дидактикалық материал.

Тамыр жүйесі, оның атқаратын қызметтері:

• тамыр түктері су мен минералды заттарды сіңіріп, көмірқышқыл газын бөліп шығаруға қатысады

• Түктердің арқасында тамырдың беттік ауданының көлемге қатынасы ұлғаяиындықтан жоғарыдағы қызметті атқаруға қолайлы

• тамыр түктеріне қарағанда су потенциалы оны қоршаған топырақта жоғары болып келеді.

•тамыр түктерінің жасушаларының мембранасы жартылай өткізгіштік қасиетке ие болғандықтан, су осмос жолымен сіңіріле алады

• осмос арқылы суды сіңірген сайын жасуша шырыны өзге жасушаларға қарағанда сұйылтылған болады. Сондықтан су өзге жасушаларға өтіп, үстіңгі бөліктерге таралады

• Оларда минералды тұздардың сіңірілуін жүзеге асыратын мембраналық белсенді тасымалдаушы нәруыздары болады

Судың өсімдік жасушасына өту жолдары:

• Диффузия
• Осмос- судың тамыр қысымының әсерінен көп ортадан аз ортаға қарай жылжуы. Эндоосмос- судың ішке қарай өтуі, экзоосмос- сыртқа өтуі.
• Коллоидты ерітінділердің ісіну – мезоплазмада гидроидты қабаттардың пайда болуы кезіндегі су қозғалысы.
• Су каналдары арқылы өту.
• Пиноцитоз –энергия жұмсалады

Минералды заттардың жасушаға ену жолдары:

• Жасуша қабықшасы арқылы .
• Плазмалемма (пассивті транспорт)
• Цитоплазма (органеллалар арқылы)
• Вакуоль (активті транспорт)

Тамырдың анатомиялық құрылысына байланысты су концентрация градиентіне сай жылжиды. Тамыр түктерінде жоғары осмостық қысым мен сору күші пайда болатындықтан, су мен онда еріген заттар топырақтан сабаққа қарай қозғалып, ксилемаға жетеді. Су алдымен тамырдың сыртықы қабатындағы эндодерма жасушаларына өтіп, одан ксилемаға жетеді.

Тамыр түктері арқылы судың тамырға өтуінің 3 түрлі жолы бар:

1. Апопласт- суды өткізетін жасуша қабықшаларының жиынтығы. Бұл судың жасушадан жасушаға өту жолы. Энергия шығындалмайды. Су топырақтан оны жақсы өткізетін эндодермаға жетіп, одан ксилемаға өтеді. Су эндодермаға өткеннен соң оның әрі қарай қозғалуына жасуша қабырғасында жинақталатын, суды өткізбейтінг материал суберин кедергі келтіреді. Бұл Каспари белдеушелері.Сондықтан су эндодермадан ары қарай цитоплазма арқылы қозғалуға мәжбүр болады. Бұл механизм судың өтуін реттеп, токсикалық заттардан қорғайды. Жасуша плазмолизге ұшыраған кезде де Каспари белдеушелері қабырғамен байланысқан күйде қалады.

 2. Симпласт- протопласттар жиынтығы. Энергия жұмсалады. Эндодермадан бастап, су цитаплазма арқылы, мембранадағы плазмадесмалардың (екі көршілес жасушалардың цитоплазмасын байланыстырған жіңішке микроскопиялық көпірше) көмегімен цитоплазма арқылы ұсақ молекулалар қозғалады. өсімдіктегі протопласттардың бір-бірімен байланысқан жүйесі. Қатар тұрған екі жасушалардың цитоплазмасын плазмодесмалар - цитоплазмалық тартпалар байланыстырады. Плазмадесмалар арқылы су ваукуолдағыдай су потенциалы градиентіне сай қозғалады.

 3. Вакуолярлық – алдымен тонопласт арқылы өтіп, кейіннен әрбір жасушаның вакуолі арқылы қозғалуы. Бұл жолмен қозғалу су потенциалының әсерінен жүзеге асырылады. Вакуолярлы жолдың жүзеге асырылуына міндетті түрде энергия жұмсалады. Вакуолярлы жолмен су жылжығанда симпласт мен апопласт жолдарынан өтіп, плазмалемма мен тонопласттан осмос жолымен өтеді. Су потенциал градиентіне сай қозғалады.

Тамыр түктері арқылы судың ксилемаға қарай қозғалуы: Су әрі қарай ксилемамен жылжиды.

Рис. 14.7. А. Схема путей передвижения воды в листе. Существуют три возможных пути: симпластный и вакуолярный пути показаны слева, а апопластный путь справа. Клетки 1, 2, 3 упоминаются в тексте. Толщина клеточных стенок намеренно преувеличена. Б. Схематическое изображение группы клеток, на котором суммированы все возможные пути передвижения воды (и растворенных в ней веществ). Одновременно может использоваться несколько путей. Такие пути могут функционировать и в листе, и в коре корня. Перенос ионов по вакуолярному пути обязательно включает активный транспорт. Наибольшее значение имеет апопластный путь, а наименьшее - вакуолярный (им можно пренебречь)

Рис. 14.17. А. Схема передвижения воды и ионов в корне (корень изображен в поперечном разрезе). Толщина клеточных стенок для ясности преувеличена. Клетки 1, 2, 3 упоминаются в тексте. Наибольшее значение для передвижения воды и растворенных в ней веществ имеет апопластный путь. Менее важен симпластный путь, если не считать переноса солей в области эндодермы. Передвижение по вакуолярному пути ничтожно мало. Б. Структура и функция эндодермы корня. Показаны пояски Каспари в молодых эндодермальных клетках и отложение добавочного суберина в более старых клетках, за исключением 'пропускных' клеток. В. Названия стенок: поперечные и радиальные стенки расположены антиклинально (т. е. под прямым углом к поверхности корня), а тангенциальная стенка - периклинально (т.е. параллельно поверхности корня)

Судың үстіңгі мүшелерге қарай көтерілу себептері

Су тамыр түктерінен ксилема арқылы жоғары қозғалады. Ксилеманың ішінде суды өткізгіш лигнин заттары болатындықтан сүзгілі түтіктер арқылы судың қозғалуын қамтамасыз етеді. Мысалы: аса биік секвоя ағашы

Судың жоғары көтерілуінің себептері:

• тамыр қысымы ксилема түтіктеріне өтетін бірінші күшті туғызады.

• Ксилема түтіктері өте жіңішке болғандықтан судың капиллярлылық қасиеті әсер етеді

• Капиллярлылық қасиет су молекулаларының полярлылығының арқасында бір-біріне тартылатын, жабысқақтық қасиетінің арқасында судың бір молекуласы үстіге қарай жылжығанда қалғандары оған тартылып, қозғалады..

• Капиллярлылық – адгезия немесе түтіктердің қабырғасына қарай тартылуы.

• Транспирацияның арқасында жапырақ мезофиллдерінде су потенциалы өте төмен болады. Осы кезде ксилемада су потенциалы жоғары болғандықтан су үстіге қарай көтеріледі. Су мен бірге минералды заттарда қозғалады. Судың булануы тургорлық қысымды көтеріп, су потенциалын төмендетеді.нәтижесінде жапырақта су градиенті пайда болады.

Гуттация –судың тамшы түрінде өсімдік мүшесінің бетіне шығуы.Булануды шектейтін жарықтың аздығы, жоғары ылғалдылық гуттацияға әкеледі.

 Су жоғары сатыдағы өсімдіктердегі ксилема және флоэмадағы симпласт пен апопласт арқылы заттардың таралуын жүзеге асыратын тасымалдау жүйесінің негізгі мүшесі болып есептеледі.

Тамыр қысымы. Ксилема түтіктеріне судың енуі, сіңірудің бастапқы кезеңдеріндегідей, осмостық механизмге байланысты. Судың ксилемаға дейін тасымалдануы осы күшке байланыстылығын былайша дәлелдеуге болады. Егер сыртқы ортадағы осмостық қысым жасуша ішіндегіге тең болса, онда жасушаға су енбейді. Егер сыртқы ортадағы концентрация жоғары болса,онда су жаушадан сыртқа бөлінеді де,төмен болса сырттан жасушаға енеді. Ксилема түттіктеріндегі және жасушалар қабығындағы осмостық қолайлы заттарға минералдық заттар және метаболиттер жатады. Олар түтіктерді қоршаған паренхималық жасушалардың плазмалеммасында болатын арнайы иондық насостардың әсерінен бөлінеді. Осы заттардың түтіктерде жиналуынан ксилемаға судың осмостық тасымалдануын қамтамасыз ететін сорушы күш пайда болады. Түтіктердегі сорушы күш қоршаған тірі жасушаларға қарағанда жоғары болуы мүмкін. Бұған ксилема сөлінің концентрациясы ғана емес, түтіктердегі лигнинденбеген, демек серпімділігі нашар клетка қабықтарының қарсы қысымының жоқтығыда ықпалын тигізеді.

Сонымен, тамырдағы иондық насостардың жұмысынан және ксилема түтіктеріне судың осмостық енуінің нәтижесінде түтіктерде тамыр қысымы деп аталатын гидростатикалық қысым пайда болады. Ол ксилема ерітіндісін түтіктер арқылы тамырдан жер үсті бөліктерге көтерілуін қамтамасыз етеді. Суық және аэрациясы нашар топырақтарда өсетін өсімдіктерде тамыр қысымы төмен болады.

Судың өсімдік бойымен тамыр қысымының ықпалымен көтерілу механизмін төменгі шеткі қозғаушы күш деп атайды.

Төменгі шеткі қозғаушы күшті,немесе тамыр қысымын өсімдіктің шырындық құбылысынан байқауға болады. Көктемде жапырақтары әлі жайылып үлгермеген ағаштардың қабық жарықтарынан, кесілген,сынған бұтақтарынан төменнен жоғары қарай сұйықтың ксилема ағынымен қарқынды көтеріліп жатқанын байқауға болады.

Төменгі қозғаушы күштің екінші мысалына гуттация құбылысы жатады. Бұл құбылысты табиғи және жасанды жағдайларда оңай байқауға болады.Мысалы,күзде және көктемде,ауа-райы бұлыңғыр күндері ауаның ылғалдылығы мол,булану процесі нашар,тамыр арқылы судың келуі жеткілікті жағдайда бидай, арпаның жапырақ ұштарында су тамшыларын байқауға болады.

Тамыр қысымына – шырындық және гуттация құбылыстарына түрлі ішкі және сыртқы жағдайлар –жасушалардың физиологиялық, биохимиялық ерекшеліктері, өткізгіштігі, аэрация, жарық, температура, топырақтың ылғалдылығы, оның сорушы күші және т.б. әсер етеді.

https://www.youtube.com/watch?v=eJRf8ni55Rc