De Apoplast en Symplast

De groei van planten is afhankelijk van het vermogen om water en opgeloste mineralen uit de bodem op te nemen. Het wortelsysteem van elke plant is uitgerust met de nodige weefsels om het binnendringen van water en opgeloste stoffen te vergemakkelijken. De plantenweefsels die betrokken zijn bij het transport van water en mineralen hebben twee hoofdcompartimenten: de apoplast en de symplast. De apoplast omvat alles buiten het plasmamembraan van levende cellen en bestaat uit celwanden, extracellulaire ruimtes, xyleem, floëem en tracheïden. De symplast daarentegen bestaat uit het volledige cytosol van alle levende plantencellen en de plasmodesmata – de cytoplasmatische kanalen die de cellen met elkaar verbinden.

Er zijn verschillende potentiële routes voor moleculen om door de plantenweefsels te bewegen: de apoplastische, symplastische of transmembraanroutes. De apoplastische route omvat de beweging van water en opgeloste mineralen langs celwanden en extracellulaire ruimtes. In de symplastische route bewegen water en opgeloste stoffen via het cytosol. In de symplastische route moeten materialen het plasmamembraan passeren wanneer ze van cel naar cel gaan, en doen dit via de plasmodesmata. In de transmembraanroute bewegen de opgeloste mineralen en het water van cel naar cel door de celwand te doorkruisen om de ene cel te verlaten en de volgende binnen te gaan. Deze drie routes sluiten elkaar niet uit, en sommige opgeloste stoffen kunnen meer dan één route gebruiken.

Een andere mogelijke route is de vacuolaire route, maar deze route is meestal beperkt tot de beweging van watermoleculen. Hier beweegt water door de vacuolen van plantencellen door osmose. Het mechanisme is vergelijkbaar met de symplastische route, maar in plaats van dat het transport beperkt is tot het cytosol, passeert het water de vacuolen. Vacuolair transport wordt vergemakkelijkt door twee protonpompen – ATPase en PPase – die de opname van opgeloste stoffen stimuleren. Vacuolen bevatten ook gespecialiseerde transporteiwitten – de aquaporines – die deelnemen aan het transport van water en opgeloste stoffen zoals glucose en sucrose.