34.21: Апопласт и симпласт

Рост растений зависит от их способности поглощать воду и растворенные минералы из почвы. Корневая система каждого растения снабжена необходимыми тканями, чтобы облегчить проникновение воды и растворенных веществ. Ткани растений, участвующие в транспортировке воды и минералов, состоят из двух основных частей – апопласта и симпласта. Апопласт включает в себя все, что находится за пределами плазматической мембраны живых клеток, и состоит из клеточных стенок, внеклеточных пространств, ксилемы, флоэмы и трахеид. Симпласт, напротив, состоит из всего цитозоля всех живых растительных клеток и плазмодесм, которые представляют собой цитоплазматические каналы, соединяющие клетки.

Существует несколько потенциальных путей движения молекул через ткани растений: апопластический, симпластический или трансмембранный. Апопластический путь включает движение воды и растворенных минералов вдоль клеточных стенок и внеклеточных пространств. По симпластическому пути вода и растворенные вещества перемещаются по цитозолю. Оказавшись на этом пути, материалы должны пересечь плазматическую мембрану при перемещении от клетки к соседней клетке, и они делают это через плазмодесмы. Альтернативно, при трансмембранном пути растворенные минералы и вода перемещаются от клетки к клетке, пересекая клеточную стенку, чтобы выйти из одной клетки и попасть в следующую. Эти три пути не исключают друг друга, и для некоторых растворенных веществ в разной степени может использоваться более одного пути.

Другой потенциальный путь – это вакуолярный путь, но этот путь в основном ограничен движением молекул воды. Здесь вода проходит через вакуоли растительных клеток посредством осмоса. Механизм подобен симпластическому маршруту, но вместо того, чтобы переноситься цитозолем, вода проходит через вакуоли. Кроме того, вакуумному транспорту способствуют два протонных насоса – АТФаза и ППаза, которые активизируют поглощение растворенных веществ. Вакуоли также состоят из специализированных транспортных белков – аквапоринов – которые участвуют в транспортировке воды и растворенных веществ, таких как глюкоза и сахароза.