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34.11: Wasser- und Mineralgewinnung
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Wasser- und Mineralgewinnung
 
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PROTOKOLLE
* Die Textübersetzung erfolgt computergeneriert

34.11: Wasser- und Mineralgewinnung

Spezialisierte Gewebe in Pflanzenwurzeln haben sich entwickelt, um Wasser, Mineralien und einige Ionen aus dem Boden zu fangen. Wurzeln weisen eine Vielzahl von Verzweigungsmustern auf, die diesen Prozess erleichtern. Die äußersten Wurzelzellen haben spezielle Strukturen, die Wurzelhaare genannt werden, die die Wurzeloberfläche erhöhen und so den Bodenkontakt erhöhen. Wasser kann passiv in Wurzeln eindringen, da die Wasserkonzentration im Boden höher ist als die des Wurzelgewebes. Mineralien hingegen werden aktiv in Wurzelzellen transportiert.

Der Boden hat eine negative Ladung, so dass positive Ionen tendenziell an Bodenpartikeln befestigt bleiben. Um dies zu umgehen, pumpen Wurzeln Kohlendioxid in den Boden, das spontan zusammenbricht und positiv geladene Protonen (H+) in den Boden freisetzt. Diese Protonen verdrängen bodenassoziierte positiv geladene Ionen, die in das Wurzelgewebe gepumpt werden können, ein Prozess, der Kationenaustausch genannt wird. Negativ geladene Anionen nutzen die Tendenz von H+ Ionen aus, ihren Konzentrationsgradienten nach unten und zurück in Wurzelzellen mittels Co-Transport zu diffundieren: Ionen wie Cl- werden in Verbindung mit H+ Ionen in das Wurzelgewebe mittransportiert.

Moleküle können auf zwei Wegen in den Kern des Wurzelgewebes, die so genannte Stele, eindringen. Der apoplastische Transport ist die Bewegung von Molekülen in den Räumen, die zwischen den kontinuierlichen Zellwänden benachbarter Zellen und ihren entsprechenden Membranen entstehen. Im Gegensatz dazu ist der symplastische Transport die Bewegung von Molekülen durch das Zytoplasma von Pflanzenzellen, das zelluläre Verbindungen, Plasmodesmata genannt, nutzt, die den freien zytoplasmatischen Durchgang von Molekülen zwischen benachbarten Zellen ermöglichen. Um in die Stele eindringen zu können, müssen sich Moleküle in den Symplast bewegen, da Casparian-Streifen, die sich in der Endodermis der Wurzel befinden, verhindern, dass die Durchfahrt von Solutes im Apoplast in die Stele gelangt. Um in den Symplast einzutreten, müssen daher Solutes durch die halbdurchlässige Membran einer Zelle gelangen und Zellen vor toxischen oder unerwünschten Molekülen aus dem Boden schützen.


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