Back to chapter

34.12:

תובלה קצרת-טווח של משאבים

JoVE Core
Biologie
Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu.  Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
JoVE Core Biologie
Short-distance Transport of Resources

Langues

Diviser

כאשר שורשים תופסים חומרים מזינים ומים מהאדמה, הם מופצים על גבי רקמות מגוונות בתוך כל הצמח. תוצרי הפוטוסינתזה, כמו כן, חייבים לנסוע ברחבי הצמח לתאים עם פונקציות אחסון או תהליכים הדורשים אנרגיה, חציית דפנות התא, הממברנות, והציטופלזמה של תאים רבים לאורך הדרך. צמחים יכולים להעביר מומסים באמצעות שלושה מסלולים כלליים.הובלה דרך המסלול האפופלסטי מתרחשת דרך החלל החוץ תאי כולל קירות תאים, ואילו הובלה דרך המסלול הסימפלסטי מתרחשת דרך פלסמודסמטה, נקבוביות המחברות ישירות את הציטופלסמה של התאים הסמוכים. מסלול שלישי, מסלול הטרנס-קרום, מעביר חומרים לתאים ומחוצה להם דרך קרום הפלזמה. חומרים הנעים שוב ושוב על פני קרום הפלזמה הם מהירים מספיק על פני 2 או 3 תאים, אך איטית בהרבה לאורך מרחקים ארוכים יותר.הובלה על פני קרומים בתאי צמח נושאת כמה קווי דמיון כלליים להובלה בתאי בעלי חיים. קרום הפלזמה החדיר באופן סלקטיבי מאפשר לחומרים מסוימים כמו פחמן דו חמצני וגז חמצן להתפזר באופן פסיבי לנוע לאורך מדרגות הריכוז שלהם מאזורים בריכוז גבוה לאזורים עם ריכוז נמוך חומרים אחרים אינם יכולים להתפזר על פני הקרומים בגלל מטען או גודל, כגון יונים ומולקולות גדולות יותר כמו סוכרים. במקום זאת, תאים לוקחים באופן פעיל את המומסים הללו באמצעות חלבוני קרום ספציפיים, כמו תעלות יון וחלבונים מובילים משאבות פרוטון משתמשות באנרגיה הכימית מ-ATP כדי ליצור שיעור השיפוע אלקטרוכימי של יוני מימן על פני קרום התא.מובילים רבים בצמחים משתמשים בשיעור שיפוע מימן זה בכדי להעביר משאבים לתא. למשל, מוביל החנקה בשורשים מזיז חנקה אחת יחד עם יון מימן אחד, אפילו כנגד שיעור השיפוע הריכוז של החנקה.

34.12:

תובלה קצרת-טווח של משאבים

Short-distance transport refers to transport that occurs over a distance of just 2-3 cells, crossing the plasma membrane in the process. Small uncharged molecules, such as oxygen, carbon dioxide, and water, can diffuse across the plasma membrane on their own. In contrast, ions and larger molecules require the assistance of transport proteins due to their charge or size. Transport across membranes also occurs within individual cells, playing a variety of essential roles for the plant as a whole.

Resources are transported into and out of the central vacuole within each plant cell

One of the roles of the large central vacuole of a plant cell is the storage of resources. Active and passive transport proteins are found in the vacuolar membrane, or tonoplast, just as they are found in the plasma membrane of the cell, and they regulate the movement of solutes between the cytoplasm and vacuole. Sugar can be stored for later, ions are sequestered from the cytoplasm, and protons, in particular, are pumped into the vacuole, creating an acidic environment for breaking down unwanted or toxic substances that enter the cell.

Movement across the tonoplast controls turgor pressure

In addition to its role in storage, the vacuole generates turgor pressure – a force that pushes the plasma membrane against the cell wall – contributing to the structure of the plant. The size of the vacuole is regulated by the movement of solutes across the tonoplast by channels and transporters. Water diffuses passively across the tonoplast to balance out a difference in solute concentration across the membrane, and it can also move more rapidly through aquaporins, water channels that can open and close in response to cellular signals. Under drought conditions, a lack of water will result in a loss of turgor pressure within individual cells as the vacuole shrinks. On a macroscopic level, the plant will appear wilted when turgor pressure is low.

Suggested Reading

Brackmann, Klaus, and Thomas Greb. "Long-and short-distance signaling in the regulation of lateral plant growth." Physiologia plantarum 151, no. 2 (2014): 134-141. [Source]

Hedrich, Rainer. "Ion Channels in Plants." Physiological Reviews 92, no. 4 (October 1, 2012): 1777–1811. [Source]