Поглощение и транспорт веществ у растений

МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

ТРАНСПОРТ ВЕЩЕСТВ.

Изменение интенсивности дыхания в онтогенезе.

Зависимость дыхания от факторов внешней среды.

1) Концентрация О₂.

При снижении концентрации кислорода от 21 до 9% интенсивность дыхания тканей меняется незначительно. Это объясняется высоким сродством цитохромоксидазы кислороду. А при длительном действии высоких концентраций кислорода растение может погибнуть, так как в клетках увеличиваются свободнорадикальные реакции, повреждающие мембраны.

2) Концентрация СО₂.

Повышение концентрации углекислого газа как конечного продукта дыхания приводит к снижению интенсивности дыхания и закислению тканей – ацидозу. Кроме того, в этих условиях закрываются устьица.

3) Температура.

Температурный оптимум дыхания у большинства растений умеренных широт лежит в пределах 35-40^оС, а при 45-55^оС наступает денатурация ферментов. В интервале температур от 0 до 20^оС температурный коэффициент дыхания Q₁₀=2-3, а при температурах выше 20^оС его величина может понижаться из-за уменьшения растворимости кислорода в жидкостях при повышении температуры.

4) Водный режим.

В листьях проростков при быстрой потере воды вначале отмечается усиление дыхания – кратковременная реакция на стресс. Продолжающийся водный дефицит вызывает постепенное снижение интенсивности дыхания.

Дыхание воздушно-сухих семян (содержание воды в которых 10-11%) ничтожно мало. При повышении влажности семян до 14-15% дыхание возрастает в 4-5 раз, а до 30-35% - в тысячи раз. Резкий подъем дыхания набухших семян сопровождается значительным выделением тепла, что может привести к их перегреву («самовозгоранию») при хранении.

Наиболее высокой интенсивностью дыхания обладают молодые органы и ткани растений, находящиеся в состоянии активного роста. Затем дыхание снижается до уровня, приблизительно равного половине максимального и довольно долго остается без изменений. Цветение и плодоношение сопровождаются усилением дыхания развивающихся цветков и плодов. В период, предшествующий полному созреванию сочных плодов (размягчению), наблюдается значительное кратковременное (на 2-3 дня) усиление дыхания – климактерический подъем дыхания, после чего продолжается неуклонное падение поглощения О₂.

Растения получают углерод и кислород преимущественно из воздуха, а остальные элементы из почвы. Питательные элементы - это химические элементы, которые необходимы растению и не могут быть заменены никакими другими. Питательные вещества - это соединения, в которых имеются эти элементы. Питательные элементы содержатся в почве в 4 формах: 1) прочно фиксированные и недоступные для растения (например, ионы калия и аммония в некоторых глинистых минералах, 2) труднорастворимые неорганические соли (сульфаты, фосфаты, карбонаты) и в такой форме недоступные для растения, 3) адсорбированные на поверхности коллоидов, доступные для растений благодаря ионному обмену на выделяемые растением ионы, 4) растворенные в воде и поэтому легко доступные для растений.

В поглощении минеральных веществ играют роль и клеточная стенка, и плазмалемма.

Наличие в клеточной стенке пектиновых веществ с карбоксильными группами обуславливает их свойство катионообменников (активно связывают двух- и трёхвалентные катионы и удерживают их в кажущемся свободном пространстве, непосредственно примыкающем к плазмалемме). Таким образом, благодаря контактному обмену с почвенным раствором или непосредственно с почвенным поглощающим комплексом ППК (адсорбированными на частицах почвы ионами) происходит обмен катионов водорода на катионы окружающей среды и HCO₃^-(OH^-) на анионы минеральных веществ.

Перемещение же ионов через плазмалемму осуществляется либо путём диффузии (по электрическому и концентрационному градиентам) – пассивный транспорт, либо активно – против градиента, с затратой энергии (Н⁺- АТРаза, Na⁺,K⁺- АТРаза, Ca²⁺- АТРаза, анионная АТРаза).

Особую роль в плазмалемме растительных клеток играет протонный насос. Создаваемый им мембранный потенциал может быть использован на транспорт катионов по электрическому градиенту против концентрационного. И наоборот, градиент рН служит энергетической основой для переноса через мембрану анионов хлора Cl^-, сульфат-анионов SO₄^2- и др. в симпорте с Н⁺(в ту же сторону) или для выкачки излишних катионов натрия в антипорте с Н⁺. Изменение рН служит основой и для вторичного активного транспорта органических веществ (с помощью белков-переносчиков).