Kurzstreckentransport von Ressourcen

Der Transport über kurze Strecken bezieht sich auf Transporte, die über eine Entfernung von 2-3 Zellen stattfinden und dabei die Plasmamembran kreuzen. Kleine ungeladene Moleküle wie Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasser können selbständig durch die Plasmamembran diffundieren. Im Gegensatz dazu benötigen Ionen und größere Moleküle aufgrund ihrer Ladung oder Größe die Unterstützung von Transportproteinen. Der Transport durch Membranen erfolgt auch innerhalb einzelner Zellen und hat eine Vielzahl von wesentlichen Rollen für die Pflanze als Ganzes.

Ressourcen werden in beide Richtungen aus der Zellsaftvakuole einer jeden Pflanzenzelle transportiert

Eine der Aufgaben der großen zentralen Vakuole einer Pflanzenzelle ist die Ressourcenspeicherung. Aktive und passive Transportproteine befinden sich in der Vakuolenmembran, der Tonoplast, genau wie sie in der Plasmamembran der Zelle gefunden werden. Sie regulieren die Bewegung von gelösten Stoffen zwischen dem Zytoplasma und der Vakuole. Zucker kann gespeichert werden, Ionen werden von dem Zytoplasma sequestriert, und insbesondere werden Protonen in die Vakuole gepumpt, wodurch eine saure Umgebung entsteht, die zum Abbau von unerwünschten oder toxischen Substanzen führt, bevor diese in die Zelle gelangen.

Bewegungen durch den Tonoplast regulieren den Turgordruck

Zusätzlich zu seiner Speicher-Rolle erzeugt die Vakuole den Turgordruck – eine Kraft, die die Plasmamembran gegen die Zellwand drückt – wodurch sie zur Struktur der Pflanze beiträgt. Die Größe der Vakuole wird durch die Bewegung der gelösten Stoffe durch den Tonoplast mit Hilfe von Kanälen und Transportern reguliert. Wasser diffundiert passiv durch den Tonoplast, um einen Unterschied in der Konzentration der gelösten Stoffe durch die Membran auszugleichen, und es kann auch schneller durch Aquaporine bewegt werden. Diese Wasserkanäle können sich als Reaktion auf zelluläre Signale öffnen und schließen. Unter Dürrebedingungen führt ein Wassermangel zu einem Verlust des Turgordrucks in einzelnen Zellen, wenn die Vakuole schrumpft. Auf makroskopischer Ebene erscheint die Pflanze zu welken, wenn der Turgordruck niedrig ist.