Water- en mineraalopname

Gespecialiseerde weefsels in plantenwortels zijn geëvolueerd om water, mineralen en sommige ionen uit de bodem op te vangen. Wortels vertonen een verschillende vertakkingspatronen die dit proces vergemakkelijken. De buitenste wortelcellen hebben gespecialiseerde structuren, die wortelharen worden genoemd, die het worteloppervlak vergroten en zo het contact met de grond vergroten. Water kan passief de wortels binnendringen, omdat de concentratie van water in de bodem hoger is dan die in het wortelweefsel. Mineralen worden daarentegen actief naar de wortelcellen getransporteerd.

De bodem heeft een negatieve lading, dus positieve ionen blijven meestal gebonden aan bodemdeeltjes. Om dit te omzeilen pompen wortels koolstofdioxide in de grond, dat spontaan afbreekt waardoor positief geladen protonen (H ⁺ ) in de grond vrijkomen. Deze protonen verdringen positief geladen ionen die gebonden zijn aan de bodemdeeltjes zodat ze het wortelweefsel in kunnen worden gepompt, een proces dat kationuitwisseling wordt genoemd. Negatief geladen anionen maken gebruik van het feit dat H ⁺ -ionen met het concentratiegradiënt mee diffunderen en komen in wortelcellen terecht met behulp van co-transport: ionen zoals Cl- worden samen met H ⁺ -ionen het wortelweefsel in gevoerd.

Moleculen kunnen via twee routes de kern van het wortelweefsel, de stele genaamd, bereiken. Apoplastisch transport is de beweging van moleculen in de ruimtes die zijn gecreëerd tussen de celwanden van aangrenzende cellen en hun overeenkomstige membranen. Symplastisch transport daarentegen is de beweging van moleculen door het cytoplasma van plantencellen, waarbij gebruik wordt gemaakt van cellulaire verbindingen, plasmodesmata genaamd, die de vrije cytoplasmatische doorgang van moleculen tussen aangrenzende cellen mogelijk maken. Om de stele binnen te komen, moeten moleculen de symplast binnengaan, omdat de Casparian stroken in de endodermis van de wortel voorkomen dat opgeloste stoffen in de apoplast de stele binnendringen. Daarom moeten opgeloste stoffen door het semipermeabele membraan van een cel gaan om de symplast binnen te gaan, en de cellen beschermen tegen giftige of ongewenstemoleculen uit de bodem.