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34.11: Wasser- und Mineralgewinnung
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Water and Mineral Acquisition
 
PROTOKOLLE

34.11: Wasser- und Mineralgewinnung

Spezialisierte Gewebe in Pflanzenwurzeln haben sich entwickelt, um Wasser, Mineralien und einige Ionen aus dem Boden aufzunehmen. 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 Kontakt mit dem Boden 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 es bevorzugen an Bodenpartikeln befestigt zu bleiben. Um dies zu umgehen, pumpen Wurzeln Kohlenstoffdioxid in den Boden, das spontan zerfällt und positiv geladene Protonen (H+) in den Boden freisetzt. Diese Protonen verdrängen die positiv geladenen Ionen im Boden und sie können nun in das Wurzelgewebe gepumpt werden. Dieser Prozess wird Kationenaustausch genannt. Negativ geladene Anionen nutzen die Neigung der H+ Ionen entlang ihres Konzentrationsgradienten zu diffundieren und dann wieder zurück in Wurzelzellen mittels Ko-Transport gelangen: Ionen wie Cl- werden zusammen mit H+ Ionen zurück in das Wurzelgewebe transportiert.

Moleküle können auf zwei Wegen in den Kern des Wurzelgewebes, dem so genannten Zentralzylinder, gelangen. Der apoplastische Transport ist die Bewegung von Molekülen in den Räumen, die zwischen den zusammenhängenden Zellwänden von benachbarten Zellen und ihren entsprechenden Membranen entstehen. Im Gegensatz dazu ist der symplastische Transport die Bewegung von Molekülen durch das Zytoplasma von Pflanzenzellen, welches durch zelluläre Verbindungen, den Plasmodesmen, ermöglicht wird, die den zytoplasmischen Übergang von Molekülen zwischen benachbarten Zellen gestatten. Um in den Zentralzylinder zu kommen, müssen sich Moleküle in den Symplast bewegen, da die Casparischen Streifen in der Endodermis der Wurzel verhindern, dass gelöste Stoffe von dem apoplastischen Raum in den Zentralzylinder gelangen. Um in den Symplast einzutreten, müssen daher die gelösten Stoffe durch die halbdurchlässige Membran der Zelle gelangen, wodurch Zellen vor toxischen oder unerwünschten Molekülen aus dem Boden geschützt werden.


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