مکانیسم های جذب مواد توسط سلول های گیاهی. جذب مواد مغذی توسط گیاهان

برنج. 7.19. منحنی های اشباع برای جذب دو بستر توسط سلول های باکتریایی دست نخورده [ساخته شده بر اساس داده های مصرف O2 (نرخ تنفس)]. جذب بستر فعال و غیرفعال را می توان با شکل منحنی تشخیص داد. از آنجایی که سوبسترا A با انتقال فعال جذب می شود و در سلول تجمع می یابد، تنفس حتی در غلظت های بسیار پایین بستر به حداکثر سطح می رسد. سوبسترای B بطور غیر فعال جذب می شود و سرعت تنفس تنها در غلظت نسبتاً بالای چنین بستری (حدود 10-20 میلی مول در لیتر) به حداکثر می رسد.
برنج. 7.20. انواع مختلف حمل و نقل فعال که منبع انرژی آنها پتانسیل پروتون است.
غشاء Ґ\ V У1 n+ O ҐN
V / ІО SIMPORT و Н+
ANTIPORT H* و Na+
SIMPORT B ​​و Na"
UNIPORT K*
سمت خارجی
گروه در ماهیت مولکول وارد شده به سلول نهفته است.
در حین انتقال فعال، همان مولکولی که از محیط غذایی جذب شده بود وارد سیتوپلاسم می شود. هنگامی که یک گروه جابه جا می شود، مولکول منتقل شده در حین انتقال اصلاح می شود، به عنوان مثال، فسفریله می شود.
تمام تئوری هایی که حمل و نقل فعال را توضیح می دهند شامل ایده وجود پروتئین های حمل و نقل خاص در غشاء می شود. این پروتئین ها نام هایی را دریافت کردند که عملکرد آنها را نشان می دهد: پرمازها، ترانسلوکازها، پروتئین های انتقال دهنده، انتقال دهنده ها. فرآیندهای حمل و نقل عمدتاً در آنچه به عنوان منبع انرژی برای آنها عمل می کند - پتانسیل پروتون Ap (شکل 7.20)، ATP یا فسفونول پیروات (شکل 7.18) از یکدیگر متفاوت هستند.
برای انتقال بسیاری از مواد، از جمله یون های معدنی و آلی، و همچنین قندها، از انرژی پتانسیل پروتون استفاده می شود (نگاه کنید به صفحات 243-244). سلول های باکتریایی با پمپاژ مداوم پروتون ها و سایر یون ها (Na+) به خارج از سلول، پتانسیل پروتون را حفظ می کنند. برای این منظور، پروتئین های حمل و نقل خاصی در غشاء وجود دارد.
هر کدام از این پروتئین ها عملکرد بسیار خاصی دارند. به عنوان مثال، پروتئینی وجود دارد که انتقال همزمان و یک طرفه یک پروتون و یک مولکول قند (لاکتوز، ملیبیوز، گلوکز) را کاتالیز می کند. در چنین مواردی، آنها از نشانه دو (یا چند) ماده صحبت می کنند. سایر پروتئین‌های انتقال، انتقال متقابل دو ذره را کاتالیز می‌کنند، به عنوان مثال، یک پروتون و برخی یون‌های دیگر (Na+ یا یک آنیون اسید آلی). در این موارد از آنتی پورت صحبت می کنند. هنگامی که انتقال قند شامل انتقال یون می شود، احتمالا همیشه از یون های H+ یا Na+ استفاده می شود. در پروکاریوت‌ها، سمپورت با یون‌های H + غالب است، در یوکاریوت‌ها - سمپورت با Na + (شکل 7.20).
اینکه پروتئین‌های انتقالی از نوع توصیف‌شده در باکتری‌ها وجود دارند، تأیید شد (الف) با خالص‌سازی و ادغام متعاقب پروتئین حمل‌ونقل در پروتوپلاست‌ها یا به اصطلاح لیپوزوم‌ها و (ب) با جداسازی جهش‌یافته‌هایی که پروتئین مربوطه و عملکرد خاص آن را ندارند. در مورد انتقال با استفاده از انرژی پتانسیل پروتون، این احتمالاً رایج ترین مکانیسم برای جذب فعال بسترها است.
ایده مشارکت پروتئین های حامل خاص در انتقال یون با داده های مربوط به عملکرد تعدادی از آنتی بیوتیک ها و مواد مصنوعی تأیید می شود. ما در مورد یونوفورها صحبت می کنیم. اینها ترکیباتی با وزن مولکولی نسبتاً کوچک (500-2000) هستند که مولکولهای آنها در خارج آبگریز و در داخل آبدوست هستند. با داشتن خواص آبگریز، در غشای لیپیدی منتشر می شوند. از بین یونوفورهای آیتی بیوتیک، والینومایسین شناخته شده ترین است. در غشاء پخش می شود و انتقال (uniport) یون های K +، Cs +، Rb + یا NH4 را کاتالیز می کند. بنابراین، وجود چنین کاتیون‌هایی در یک محیط تعلیق منجر به یکسان شدن بار در دو طرف غشا می‌شود. مدار کوتاه) و در نتیجه به کاهش پتانسیل پروتون منجر می شود. سایر یونوفورها کانال هایی را تشکیل می دهند که یون ها می توانند از آن عبور کنند. همچنین ترکیبات مصنوعی وجود دارد که هدایت پروتون غشاها را افزایش می دهد. شناخته شده ترین ناقل پروتون کربونیل سیانید و تری فلورومتوکسی فنیل هیدرازون است. این به عنوان یک "جلوگیر" عمل می کند - جفت شدن سنتز ATP با انتقال الکترون را مختل می کند و پروتون ها را به سلول منتقل می کند و ATP سنتاز را دور می زند. مطالعه انتقال غشاء نتایج مهمی را تولید کرده است که با نظریه شیمی‌اسموتیک تبدیل انرژی سازگار است و از آن حمایت می‌کند.
در کنار سیستم های حمل و نقل که از پتانسیل پروتون استفاده می کنند، سیستم های وابسته به ATP نیز وجود دارد. پروتئین های اتصال پری پلاسمیک در اینجا نقش خاصی دارند (شکل 2.28). غشای پلاسمایی سلول های حیوانی پروتون ها را انتقال نمی دهد و شیب پروتون ایجاد نمی کند. پتانسیل غشایی احتمالاً فقط توسط مکانیسم‌های پمپاژ وابسته به ATP، مانند پمپ سدیم-پتاسیم حفظ می‌شود و پتانسیل سدیم نیز به نوبه خود انرژی برای سمپت مواد مغذی همراه با یون‌های Na + تامین می‌کند.
جابجایی گروهی در این نوع انتقال، مولکول از نظر شیمیایی اصلاح می شود. به عنوان مثال، قند به این شکل جذب می شود و به شکل فسفریله وارد سلول می شود. فروکتوز، گلوکز، مانیتول و مواد مرتبط توسط سیستم فسفوترانسفراز وابسته به فسفوئنول پیروات جذب می شوند. این سیستم از اجزای غیر اختصاصی و خاص تشکیل شده است. جزء غیر اختصاصی یک پروتئین پایدار در برابر حرارت است که با مشارکت آنزیم I واقع در سیتوپلاسم توسط فسفونولپیرووات فسفریله می شود. جزء دوم آنزیم القایی I است که در غشاء قرار دارد و مخصوص یک قند خاص است. انتقال فسفات از پروتئین مقاوم در برابر حرارت (TP) به قند را در طول انتقال دومی از غشاء کاتالیز می کند.
آنزیم/
فسفونولپیروات + NRg > NRg - P + پیرووات
آنزیم I
NRg + Sugar > Sugar-I+NRg
آنزیم II احتمالاً به عنوان یک پرماز و یک فسفوترانسفراز به طور همزمان عمل می کند (شکل 7.18 را ببینید).
در غیر این صورت، جذب مواد توسط سلول ها فرآیند بسیار پیچیده ای است و هنوز به خوبی درک نشده است. بسیاری از اثرات متابولیک مهار و پدیده رقابت بین بسترهای به طور همزمان در دسترس ظاهراً با ویژگی های مکانیسم های تنظیمی مرتبط است که قبلاً خود را در فرآیندهای حمل و نقل مواد نشان می دهند.
آزاد شدن مواد از سلول. در مورد آزادسازی متابولیت ها به محیطاطلاعات بسیار کمتری نسبت به مکانیسم های جذب مواد توسط سلول ها وجود دارد. ظاهرا آزاد شدن آنها از سلول هم با مشارکت سیستم های حمل و نقل و هم از طریق انتشار کنترل نشده اتفاق می افتد. مواد زمانی از سلول خارج می شوند که در نتیجه تولید بیش از حد، در آن تجمع کرده و به غلظت هایی فراتر از حد طبیعی می رسند. تجمع ممکن است ناشی از اکسیداسیون ناقص، اختلال در تنظیم، یا فرآیندهای تخمیر باشد.
حمل و نقل آهن. برای انتقال این درشت عنصر، سلول میکروبی مکانیسم خاصی دارد. در شرایط بی هوازی، آهن با یک یون دو ظرفیتی (Fe2 +) نشان داده می شود و غلظت آن می تواند به 10 "1 M / L برسد، بنابراین رشد میکروارگانیسم ها را محدود نمی کند. اما در شرایط هوازی در pH 7.0، آهن ارائه می شود. به شکل کمپلکس هیدروکسید Fe3+ که تقریباً نامحلول است؛ غلظت یون‌های آهن تنها 10 اینچ 18 M/L است. بنابراین جای تعجب نیست که میکروارگانیسم‌ها موادی ترشح می‌کنند که آهن را به شکل محلول تبدیل می‌کنند. به‌اصطلاح سیدروفورها، یون‌های Fe3+ را به یک کمپلکس متصل می‌کنند و به این شکل منتقل می‌شوند؛ ما عمدتاً در مورد مواد محلول در آب با وزن مولکولی کم (با وزن مولکولی کمتر از 1500) صحبت می‌کنیم که آهن را از طریق پیوندهای هماهنگی به هم متصل می‌کنند. با ویژگی بالا و میل ترکیبی بالا (ثابت پایداری مرتبه TO30) از نظر ماهیت شیمیایی، اینها می توانند فنولات یا هیدروکسامات باشند. محیط، آهن را به هم متصل می کند و فری انتروکلین حاصل توسط سلول جذب می شود. در سلول، آهن در نتیجه هیدرولیز آنزیمی فری انتروکلین آزاد می شود (شکل 7.21).
بسیاری از قارچ ها برای همین منظور فریکروم ها را تشکیل می دهند. آنها به عنوان سیدروفورهای هیدروکسامات طبقه بندی می شوند. اینها هگزاپپتیدهای حلقوی هستند که آهن فریک را با کمک سه گروه هیدروکسامات حفظ می کنند. آنها همچنین به شکل ترکیبات بدون آهن از سلول آزاد می شوند، آهن را در محیط غذایی متصل می کنند و به شکل فریکروم ها دوباره جذب می شوند. در سلول، آهن به Fe2 + کاهش می یابد، که فریکروم ها فقط تمایل کمی به آن دارند و بنابراین آن را آزاد می کنند. عملکرد مشابهی توسط فریوکسامین ها (در اکتینومیست ها)، مایکوباکتین ها (در مایکوباکتریوم ها) و اگزوکلین ها (همچنین در مایکوباکتری ها) انجام می شود.

برنج. 7.21. نمونه هایی از مکانیسم های انتقال آهن به سلول های میکروبی با مشارکت سیدروفورها. در بالا یک سیستم حمل و نقل با استفاده از انتروشلین، مشخصه بسیاری از باکتری ها وجود دارد. در زیر سیستم فریکروم است که در بسیاری از قارچ ها یافت می شود.
میکروارگانیسم ها معمولاً تنها زمانی سیدروفورها را در محیط غذایی آزاد می کنند که آهن رشد را محدود کند. آزاد شدن سیدروفورها در نتیجه کاهش سنتز آنهاست. در حضور آهن محلول و پیچیده، سیدروفورها فقط در مقادیر کم سنتز می شوند و در دیواره سلولی باقی می مانند. تحت این شرایط، آنها فقط برای انتقال آهن به داخل سلول عمل می کنند.
در این راستا، جالب است که در میان سازگاری‌های حفاظتی طبیعی موجودات بالاتر، «پاکسازی» محیط داخلی از آهن را می‌یابیم. پروتئین‌های خاصی وجود دارند که آهن موجود را چنان محکم می‌بندند که برای میکروارگانیسم‌ها غیرقابل دسترس می‌شود. به عنوان مثال، سفیده تخم مرغ حاوی کونالبومین، شیر، مایع اشک آور و بزاق حاوی لاکتوترانسفرین و سرم خون حاوی سروترانسفرین است. هنگامی که باکتری ها به پروتئین مرغ تلقیح می شوند، تنها در صورتی رشد می کنند که یون های آهن (به شکل سیترات) همزمان با تلقیح وارد شوند. بنابراین، آهن نقش مهمی در رابطه آنتاگونیستی بین ارگانیسم های بالاتر و باکتری ها ایفا می کند. شریکی که ماده‌ای تولید می‌کند که آهن را قوی‌تر می‌بندد، پیروز می‌شود.

وزارت کشاورزی فدراسیون روسیه

موسسه آموزشی بودجه دولتی فدرال آموزش عالی حرفه ای "آکادمی کشاورزی دولتی یاروسلاول"

گروه اکولوژی

تست

در رشته "فیزیولوژی گیاهی"

انجام:

دانشجوی سال چهارم

دانشکده فنی

Stepanova A. Yu.

بررسی شد:

معلم Taran T.V.

یاروسلاول 2014

1. جذب مواد توسط سلول گیاهی. حمل و نقل غیرفعال و فعال……………………………………………………………………………

2. رونویسی و اهمیت بیولوژیکی آن، انواع. عوامل تعیین کننده میزان رونویسی………………………………………………………

3. دهیدروژنازها، ماهیت شیمیایی و ماهیت عمل آنها………………

4. فیزیولوژی خواب و جوانه زنی بذر. تأثیر شرایط داخلی و خارجی بر روند جوانه زنی بذر…………………………………………………………

1. جذب مواد توسط سلول گیاهی. حمل و نقل غیرفعال و فعال

ورود مواد به دیواره سلولی (مرحله اول).

جذب مواد توسط سلول با تعامل آنها با غشای سلولی آغاز می شود. کار D. A. Sabinin و I. I. Kolosov نشان داد که غشای سلولی قادر به جذب سریع یونها است. علاوه بر این، این جذب در برخی موارد ماهیت تبادلی دارد. متعاقباً در آزمایشاتی که با غشاهای سلولی جدا شده انجام شد، نشان داده شد که می توان آنها را به عنوان یک مبدل یونی در نظر گرفت. در سطح غشای سلولی، یون های H + و HC0 3 - جذب می شوند که در مقادیر معادل با یون های موجود در محیط خارجی جایگزین می شوند. یون ها می توانند تا حدی در فضاهای بین میسلی و بین مولکولی دیواره سلولی موضعی شوند، تا حدی توسط بارهای الکتریکی در دیواره سلولی متصل و ثابت شوند.

مرحله اول ورود با سرعت بالا و برگشت پذیری مشخص می شود. یون های ورودی به راحتی شسته می شوند. این یک فرآیند انتشار غیرفعال در طول یک گرادیان پتانسیل الکتروشیمیایی است. حجم سلولی موجود برای انتشار آزادانه یون ها شامل دیواره های سلولی و فضاهای بین سلولی، یعنی آپوپلاست یا فضای آزاد است. طبق محاسبات، فضای آزاد (SP) می تواند 5-10 درصد از حجم بافت های گیاهی را اشغال کند. از آنجایی که غشای سلولی حاوی ترکیبات آمفوتریک (پروتئین) است که بار آن ها در مقادیر مختلف pH تغییر می کند، سرعت جذب کاتیون ها و آنیون ها نیز بسته به مقدار pH می تواند تغییر کند. ورود مواد از طریق غشاء (مرحله دوم). برای نفوذ به سیتوپلاسم و درگیر شدن در متابولیسم سلولی، مواد باید از یک غشاء عبور کنند - پلاسمالما. انتقال مواد از طریق غشا می تواند غیرفعال یا فعال باشد. با جریان غیرفعال مواد از طریق غشاء، اساس انتقال در این حالت انتشار است. سرعت انتشار به ضخامت غشا و حلالیت ماده در فاز لیپیدی غشا بستگی دارد. بنابراین، مواد غیر قطبی که در لیپیدها حل می شوند (اسیدهای آلی و چرب، استرها) راحت تر از غشاء عبور می کنند. با این حال، بیشتر موادی که برای تغذیه و متابولیسم سلول مهم هستند، نمی توانند از طریق لایه لیپیدی پخش شوند و با کمک پروتئین هایی که نفوذ آب، یون ها، قندها، اسیدهای آمینه و سایر مولکول های قطبی را به داخل سلول تسهیل می کنند، منتقل می شوند. در حال حاضر، وجود سه نوع از این گونه پروتئین های انتقال نشان داده شده است: کانال ها، حامل ها و پمپ ها.

سه دسته از پروتئین های حمل و نقل:

1 - کانال پروتئین؛

2 - حامل;

3 - پمپ.

کانال ها پروتئین های غشایی هستند که مانند منافذ عمل می کنند. گاهی اوقات آنها را فیلترهای انتخابی می نامند. حمل و نقل از طریق کانال ها عموماً غیرفعال است. ویژگی ماده منتقل شده توسط خواص سطح منافذ تعیین می شود. به عنوان یک قاعده، یون ها از طریق کانال ها حرکت می کنند. سرعت حمل و نقل به اندازه و شارژ آنها بستگی دارد. اگر زمان باز باشد، مواد به سرعت می گذرند. با این حال، کانال ها همیشه باز نیستند. یک مکانیسم "دروازه" وجود دارد که تحت تأثیر یک سیگنال خارجی، کانال را باز یا بسته می کند. برای مدت طولانی، توضیح نفوذپذیری بالای غشاء (10 میکرومتر بر ثانیه) به آب، یک ماده قطبی و نامحلول در چربی، دشوار به نظر می رسید. در حال حاضر، پروتئین های غشایی یکپارچه کشف شده اند که نشان دهنده کانالی از طریق غشاء برای نفوذ آب - آکواپورین ها هستند. توانایی آکواپورین ها برای انتقال آب توسط فرآیند فسفوریلاسیون تنظیم می شود. نشان داده شده است که افزودن و اهدای گروه های فسفات به اسیدهای آمینه خاصی از آکواپورین ها باعث تسریع یا مهار نفوذ آب می شود، اما بر جهت انتقال تأثیر نمی گذارد.

انتقال دهنده ها پروتئین های خاصی هستند که می توانند به یک ماده منتقل شده متصل شوند. ساختار این پروتئین ها شامل گروه هایی است که به روش خاصی به سطح بیرونی یا درونی جهت گیری می کنند. در نتیجه تغییر در ترکیب پروتئین ها، ماده به بیرون یا داخل منتقل می شود. از آنجایی که ناقل باید پیکربندی را برای انتقال هر مولکول یا یون جداگانه تغییر دهد، سرعت انتقال ماده چندین برابر کمتر از انتقال از طریق کانال است. حضور پروتئین های حمل و نقل نه تنها در پلاسمالما، بلکه در تونوپلاست نیز نشان داده شد. انتقال توسط بردارها می تواند فعال یا غیرفعال باشد. در مورد دوم، چنین انتقالی در جهت پتانسیل الکتروشیمیایی اتفاق می افتد و نیازی به مصرف انرژی ندارد. به این نوع انتقال، انتشار تسهیل شده می گویند. به لطف حامل ها، با سرعت بیشتری نسبت به انتشار معمولی رخ می دهد.

با توجه به مفهوم نحوه کار حامل ها، یک یون (M) با حامل خود (X) روی سطح غشاء یا نزدیک آن واکنش نشان می دهد. این اولین واکنش ممکن است شامل جذب تبادلی یا نوعی واکنش شیمیایی باشد. نه خود حامل و نه کمپلکس آن با یون نمی توانند به محیط خارجی حرکت کنند. با این حال، کمپلکس ناقل با یون (MX) در خود غشا متحرک است و به سمت مخالف آن حرکت می کند. در اینجا این کمپلکس متلاشی شده و یون را در محیط داخلی آزاد می کند تا پیش ساز حامل (X1) را تشکیل دهد. این پیش ساز حامل دوباره به سمت خارج غشا حرکت می کند، جایی که دوباره از یک پیش ساز به حاملی تبدیل می شود که می تواند به یون دیگری در سطح غشاء متصل شود. هنگامی که ماده ای که قادر به تشکیل یک کمپلکس قوی با یک حامل است وارد محیط می شود، انتقال ماده مسدود می شود. آزمایش‌های انجام‌شده بر روی غشاهای لیپیدی مصنوعی نشان داده‌اند که انتقال یون می‌تواند تحت تأثیر آنتی‌بیوتیک‌های خاص تولید شده توسط باکتری‌ها و قارچ‌ها - یونوفورها اتفاق بیفتد. حمل و نقل شامل حامل ها دارای خاصیت اشباع است، یعنی با افزایش غلظت مواد در محلول اطراف، سرعت ورود ابتدا افزایش می یابد و سپس ثابت می ماند. این به دلیل محدودیت تعداد اپراتورها است.

حمل‌کننده‌ها خاص هستند، یعنی فقط در انتقال مواد خاص شرکت می‌کنند و بنابراین انتخابی بودن ورود را تضمین می‌کنند.

کمپلکس یونوفور K +

این امکان را رد نمی کند که یک انتقال دهنده بتواند چندین یون را منتقل کند. به عنوان مثال، ناقل K + که دارای ویژگی برای این یون است، Rb + و Na + را نیز منتقل می کند، اما کلر یا مولکول های ساکارز بدون بار را منتقل نمی کند. یک پروتئین ناقل خاص برای اسیدهای خنثی، آمینو اسیدهای گلیسین و والین را به خوبی منتقل می کند، اما آسپاراژین یا لیزین را نه. به دلیل تنوع و اختصاصی بودن پروتئین ها، واکنش انتخابی آنها با مواد موجود در محیط و در نتیجه انتقال انتخابی آنها رخ می دهد.

پمپ ها (پمپ ها) پروتئین های انتقال ناپذیری هستند که به طور فعال یون ها را تامین می کنند. اصطلاح "پمپ" نشان می دهد که تامین با مصرف انرژی آزاد و در برابر گرادیان الکتروشیمیایی اتفاق می افتد. انرژی مورد استفاده برای تامین فعال یون ها از طریق فرآیندهای تنفس و فتوسنتز تامین می شود و عمدتا در ATP انباشته می شود. همانطور که مشخص است، برای استفاده از انرژی موجود در ATP، این ترکیب باید طبق معادله ATP + HOH -> ADP + Ph n هیدرولیز شود. آنزیم هایی که ATP را هیدرولیز می کنند آدنوزین تری فسفاتاز (ATPases) نامیده می شوند. ATPaseهای مختلفی در غشای سلولی یافت می شوند: K + - Na + - ATPase. Ca 2+ - ATPase. H+ - ATPase. H+-ATPase (H+-pump یا پمپ هیدروژن) مکانیسم اصلی انتقال فعال در سلول‌های گیاهان، قارچ‌ها و باکتری‌ها است. H + - ATPase در پلاسمالما عمل می کند و آزاد شدن پروتون ها را از سلول تضمین می کند که منجر به تشکیل اختلاف پتانسیل الکتروشیمیایی روی غشاء می شود. H + - ATPase پروتون ها را به داخل حفره واکوئل و به مخازن دستگاه گلژی منتقل می کند.

محاسبات نشان می دهد که برای انتشار 1 مول نمک در برابر گرادیان غلظت، باید حدود 4600 ژول صرف شود، اما در طول هیدرولیز ATP، 30660 J/mol آزاد می شود. بنابراین، این انرژی ATP باید برای انتقال چندین مول نمک کافی باشد. داده‌هایی وجود دارد که رابطه‌ای مستقیم بین فعالیت ATPase و عرضه یون‌ها را نشان می‌دهد. نیاز به مولکول‌های ATP برای انجام انتقال نیز با این واقعیت تأیید می‌شود که مهارکننده‌هایی که انباشت انرژی تنفسی را در ATP مختل می‌کنند (نقض جفت اکسیداسیون و فسفوریلاسیون)، به ویژه دی‌نیتروفنول، جریان یون‌ها را مهار می‌کنند.

پمپ ها به دو گروه تقسیم می شوند:

1. الکتروژنیک، که انتقال فعال یون هر بار را فقط در یک جهت انجام می دهد. این فرآیند منجر به تجمع یک نوع بار در یک طرف غشا می شود.

2. از نظر الکتریکی خنثی، که در آن انتقال یک یون در یک جهت همراه با حرکت یونی از همان علامت در جهت مخالف، یا انتقال دو یون با بارهای یکسان اما علامت متفاوت در همان جهت.

مکانیسم عمل انتقال ATPase (P - فسفات معدنی).

بنابراین، انتقال یون ها از طریق غشا می تواند از طریق مسیرهای فعال و غیرفعال انجام شود. پروتئین های حمل و نقل: کانال ها، حامل ها و پمپ ها نقش مهمی در تضمین عملکرد انتقال غشاها و انتخاب پذیری جذب دارند. در حال حاضر، ژن های بسیاری از پروتئین های حمل و نقل شبیه سازی شده اند. ژن های کد کننده کانال های پتاسیم شناسایی شده اند. جهش های ژنی در آرابیدوپسیس به دست آمده است که بر انتقال و کاهش نیترات ها تأثیر می گذارد. نشان داده شده است که در ژنوم گیاه نه یک ژن، بلکه چندین ژن مسئول انتقال مواد از طریق غشاها هستند. این تعدد تضمین می کند که عملکرد در قسمت های مختلف گیاهان انجام می شود که امکان انتقال مواد از یک بافت به بافت دیگر را فراهم می کند.

در نهایت، سلول می تواند مواد مغذی را همراه با آب «بلع» کند (پینوسیتوز). پینوسیتوز هجوم غشای سطحی است که به دلیل آن قطرات مایع با مواد محلول بلعیده می شود. پدیده پینوسیتوز برای سلول های حیوانی شناخته شده است. اکنون ثابت شده است که ویژگی سلول های گیاهی نیز می باشد. این فرآیند را می توان به چند مرحله تقسیم کرد: 1) جذب یون ها در بخش خاصی از پلاسمالما. 2) هجوم، که تحت تأثیر یون های باردار رخ می دهد. 3) تشکیل حباب با مایع، که می تواند در سراسر سیتوپلاسم مهاجرت کند. 4) ادغام غشای احاطه کننده وزیکول پینوسیتوتیک با غشای لیزوزوم ها، شبکه آندوپلاسمی یا واکوئل و گنجاندن مواد در متابولیسم. با کمک پینوسیتوز، نه تنها یون ها، بلکه مواد آلی محلول مختلف نیز می توانند وارد سلول ها شوند.

عملکرد پمپ ATPase غشای سیتوپلاسمی.

انتقال مواد در سیتوپلاسم (مرحله سوم) و ورود به واکوئل (مرحله چهارم). پس از عبور از غشاء، یون ها وارد سیتوپلاسم می شوند، جایی که در متابولیسم سلول قرار می گیرند. نقش مهمی در فرآیند اتصال یون ها توسط سیتوپلاسم متعلق به اندامک های سلولی است. میتوکندری ها و کلروپلاست ها ظاهراً با یکدیگر رقابت می کنند و کاتیون ها و آنیون هایی را که از طریق پلاسمالما وارد سیتوپلاسم می شوند جذب می کنند. در طول تجمع یون ها در اندامک های مختلف سیتوپلاسم و گنجاندن در متابولیسم پراهمیتحمل و نقل درون سلولی خود را دارد. این فرآیند ظاهراً از طریق کانال های EPR انجام می شود.

اگر سیتوپلاسم از قبل با آنها اشباع شده باشد، یون ها وارد واکوئل می شوند. این مانند مواد مغذی اضافی است که در واکنش های متابولیک گنجانده نشده است. برای ورود به واکوئل، یون ها باید بر مانع دیگری - تونوپلاست - غلبه کنند. اگر در پلاسمالما مکانیسم انتقال یون در غلظت‌های نسبتاً کم عمل کند، در تونوپلاسم در غلظت‌های بالاتر عمل می‌کند، زمانی که سیتوپلاسم از قبل با یک یون مشخص اشباع شده باشد. کانال های واکوئلی در غشاهای واکوئل یافت شد که در زمان باز شدن (سریع و آهسته) متفاوت است. انتقال یون ها از طریق تونوپلاست نیز با کمک حامل ها انجام می شود و نیاز به انرژی دارد که با کار H+ - ATPase تونوپلاست تضمین می شود. پتانسیل واکوئل در مقایسه با سیتوپلاسم مثبت است، بنابراین آنیون ها در امتداد گرادیان پتانسیل الکتریکی می رسند و کاتیون ها و قندها در نقطه مقابل پروتون ها وارد می شوند. نفوذپذیری کم تونوپلاست برای پروتون ها باعث کاهش هزینه های انرژی برای دریافت مواد می شود. غشای واکوئولی همچنین دارای یک پمپ پروتون دوم مرتبط با H + -pyrophosphatase است. این آنزیم از یک زنجیره پلی پپتیدی منفرد تشکیل شده است. منبع انرژی برای جریان پروتون، هیدرولیز پیروفسفات معدنی است. پروتئین‌های حمل‌ونقل در تونوپلاست یافت می‌شوند که به مولکول‌های آلی بزرگ اجازه می‌دهند تا مستقیماً به دلیل انرژی هیدرولیز ATP به داخل واکوئل نفوذ کنند. این در تجمع رنگدانه ها در واکوئل، در تشکیل مواد ضد میکروبی و همچنین در خنثی سازی علف کش ها نقش دارد. مواد وارد شده به واکوئل خواص اسمزی سلول را فراهم می کنند. بنابراین، یون‌هایی که از طریق پلاسمالما نفوذ می‌کنند، در سیتوپلاسم تجمع یافته و متصل می‌شوند و فقط مقدار اضافی آن‌ها به داخل واکوئل دفع می‌شود. به همین دلیل است که بین محتوای یونهای موجود در محلول خارجی و شیره سلولی تعادل وجود دارد و نمی تواند وجود داشته باشد. لازم است بار دیگر تاکید شود که مصرف فعال برای حیات سلول اهمیت زیادی دارد. مسئول تجمع انتخابی یون ها در سیتوپلاسم است. جذب مواد مغذی توسط سلول ارتباط تنگاتنگی با متابولیسم دارد. این ارتباطات چند وجهی هستند. انتقال فعال به سنتز پروتئین های حامل، انرژی تامین شده در طول تنفس و عملکرد موثر ATPaseهای حمل و نقل نیاز دارد. همچنین باید در نظر داشت که هر چه یون های ورودی سریعتر وارد متابولیسم شوند، جذب آنها شدیدتر می شود. برای یک گیاه عالی چند سلولی، حرکت مواد مغذی از سلولی به سلول دیگر اهمیت کمتری ندارد. هرچه این فرآیند سریعتر انجام شود، نمکها سریعتر وارد سلول می شوند، در حالی که همه چیزهای دیگر برابر هستند.

منفعلوفعالدرآمد

جذب مواد مغذی توسط سلول می تواند غیرفعال یا فعال باشد. جذب غیرفعال جذبی است که نیازی به انرژی ندارد. با فرآیند انتشار همراه است و از گرادیان غلظت یک ماده خاص پیروی می کند. از نقطه نظر ترمودینامیکی، جهت انتشار توسط پتانسیل شیمیایی ماده تعیین می شود. هر چه غلظت یک ماده بیشتر باشد، پتانسیل شیمیایی آن بیشتر است. حرکت در جهت پتانسیل شیمیایی کمتر است. لازم به ذکر است که جهت حرکت یون ها نه تنها توسط مواد شیمیایی، بلکه توسط پتانسیل الکتریکی نیز تعیین می شود. در نتیجه، حرکت غیرفعال یون ها می تواند شیب پتانسیل شیمیایی و الکتریکی را دنبال کند. بدین ترتیب، نیروی پیشرانانتقال غیرفعال یونها از طریق غشاها پتانسیل الکتروشیمیایی است.

پتانسیل الکتریکی روی غشا - پتانسیل گذرنده می تواند به دلایل مختلفی ایجاد شود:

1. اگر جذب یون ها از یک گرادیان غلظت پیروی کند ( گرادیان پتانسیل شیمیایی)، اما به دلیل نفوذپذیری متفاوت غشا، یا یک کاتیون یا یک آنیون با سرعت بیشتری وارد می شود. به همین دلیل، اختلاف پتانسیل الکتریکی در سراسر غشاء رخ می دهد، که به نوبه خود منجر به انتشار یک یون با بار مخالف می شود.

2. اگر پروتئین هایی در سمت داخلی غشاء وجود داشته باشد که یون های خاصی را ثابت می کند، یعنی آنها را بی حرکت می کند. به دلیل بارهای ثابت، امکان اضافی برای ورود یون های بار مخالف ایجاد می شود (تعادل دانان).

3. در نتیجه انتقال فعال (مرتبط با انرژی) کاتیون یا آنیون. در این حالت، یون با بار مخالف می تواند به صورت غیرفعال در امتداد گرادیان پتانسیل الکتریکی حرکت کند. پدیده ای که پتانسیل با ورود فعال یون هایی با همان بار از طریق غشا ایجاد می شود، پمپ الکتروژنیک نامیده می شود. اصطلاح "پمپ" نشان می دهد که عرضه با مصرف انرژی رایگان همراه است.

حمل و نقل فعال حمل و نقلی است که با صرف انرژی آزاد شده در طول فرآیند متابولیک، برخلاف پتانسیل الکتروشیمیایی است.

حمل و نقل غیرفعال و فعال

شواهدی مبنی بر وجود انتقال یون فعال وجود دارد. به ویژه، اینها آزمایشاتی در مورد تأثیر شرایط خارجی هستند. بنابراین، معلوم شد که عرضه یون ها به دما بستگی دارد. در حدود معین، با افزایش دما، سرعت جذب مواد توسط سلول افزایش می یابد. در غیاب اکسیژن، در جو نیتروژن، جریان یون ها به شدت مهار می شود و حتی ممکن است نمک ها از سلول های ریشه به بیرون آزاد شوند. تحت تأثیر سموم تنفسی مانند KCN، CO، جریان یون ها نیز مهار می شود. از سوی دیگر، افزایش محتوای ATP فرآیند جذب را افزایش می دهد. همه اینها نشان می دهد که ارتباط نزدیکی بین جذب نمک و تنفس وجود دارد.

بسیاری از محققان به این نتیجه می رسند که رابطه نزدیکی بین جذب نمک و سنتز پروتئین وجود دارد. بنابراین، کلرامفنیکل، یک مهارکننده خاص سنتز پروتئین، جذب نمک ها را نیز سرکوب می کند. تامین فعال یون ها با استفاده از مکانیسم های حمل و نقل ویژه - پمپ ها انجام می شود. پمپ ها به دو گروه تقسیم می شوند:

1-الکترونیک (که قبلا ذکر شد)، که انتقال فعال یون هر بار را فقط در یک جهت انجام می دهد. این فرآیند منجر به تجمع یک نوع بار در یک طرف غشا می شود.

2. از نظر الکتریکی خنثی، که در آن انتقال یک یون در یک جهت همراه با حرکت یونی از همان علامت در جهت مخالف، یا انتقال دو یون با بارهای یکسان اما علامت متفاوت در همان جهت.

توانایی سلول برای انباشتگی انتخابی نمک های مغذی و وابستگی عرضه به شدت متابولیسم به عنوان شاهدی است که همراه با غیرفعال، منبع فعال یون ها نیز وجود دارد. هر دو فرآیند اغلب به طور همزمان اتفاق می‌افتند و به قدری مرتبط هستند که تشخیص آنها دشوار است.

A2. کدام دانشمند سلول را کشف کرد؟ 1) A. Leeuwenhoek 2) T. Schwann 3) R. Hook 4) R. Virchow
A3. محتویات چه عنصر شیمیاییدر ماده خشک سلولی غالب است؟ 1) نیتروژن 2) کربن 3) هیدروژن 4) اکسیژن
A4. کدام مرحله از میوز در تصویر نشان داده شده است؟ 1) آنافاز I 2) متافاز I 3) متافاز II 4) آنافاز II
A5. شیمی تروف ها چه موجوداتی هستند؟ 1) حیوانات 2) گیاهان 3) باکتری های نیتروف کننده 4) قارچ ها A6. تشکیل جنین دو لایه در طول دوره 1) برش 2) گاسترولاسیون 3) اندام زایی 4) دوره پس از جنین اتفاق می افتد.
A7. به مجموع تمام ژن های یک موجود زنده 1) ژنتیک 2) استخر ژن 3) ژنوسید 4) ژنوتیپ A8 می گویند. در نسل دوم با تلاقی تک هیبریدی و با تسلط کامل، تقسیم کاراکترها به نسبت 1) 3:1 2) 1:2:1 3) 9:3:3:1 4) 1:1 مشاهده می شود.
A9. عوامل جهش زا فیزیکی شامل 1) اشعه ماوراء بنفش 2) اسید نیتروز 3) ویروس ها 4) بنزوپیرن
A10. RNA های ریبوزومی در کدام قسمت از سلول یوکاریوتی سنتز می شوند؟ 1) ریبوزوم 2) ER خشن 3) هسته 4) دستگاه گلژی
A11. اصطلاح بخشی از DNA که یک پروتئین را کد می کند چیست؟ 1) کدون 2) آنتی کدون 3) سه گانه 4) ژن
A12. ارگانیسم اتوتروف را نام ببرید 1) قارچ بولتوس 2) آمیب 3) باسیل سل 4) کاج
A13. کروماتین هسته ای از چه چیزی ساخته شده است؟ 1) کاریوپلاسم 2) رشته های RNA 3) پروتئین های فیبری 4) DNA و پروتئین ها
A14. کراس اوور در چه مرحله ای از میوز رخ می دهد؟ 1) پروفاز I 2) اینترفاز 3) پروفاز II 4) آنافاز I
A15. چه چیزی از اکتودرم در طول اندام زایی تشکیل می شود؟ 1) نوتوکورد 2) لوله عصبی 3) مزودرم 4) اندودرم
A16. شکل غیر سلولی حیات عبارتند از: 1) اوگلنا، 2) باکتریوفاژ، 3) استرپتوکوک، 4) مژگان
A17. سنتز پروتئین به mRNA را 1) ترجمه 2) رونویسی 3) تکرار مجدد 4) تجزیه نامیده می شود.
A18. در فاز سبک فتوسنتز 1) سنتز کربوهیدرات ها 2) سنتز کلروفیل 3) جذب دی اکسید کربن 4) فتولیز آب اتفاق می افتد.
A19. تقسیم سلولی با حفظ مجموعه کروموزوم 1) آمیتوز 2) میوز 3) گامتوژنز 4) میتوز نامیده می شود
A20. متابولیسم پلاستیک شامل 1) گلیکولیز 2) تنفس هوازی 3) مونتاژ یک زنجیره mRNA روی DNA 4) تجزیه نشاسته به گلوکز
A21. عبارت نادرست را انتخاب کنید در پروکاریوت ها، مولکول DNA 1) در یک حلقه بسته است 2) با پروتئین ها مرتبط نیست 3) به جای تیمین حاوی اوراسیل است 4) منفرد است.
A22. مرحله سوم کاتابولیسم کجا رخ می دهد - اکسیداسیون کامل یا تنفس؟ 1) در معده 2) در میتوکندری 3) در لیزوزوم ها 4) در سیتوپلاسم
A23. تولید مثل غیرجنسی شامل 1) تشکیل پارتنوکارپیک میوه ها در خیار 2) پارتنوژنز در زنبورها 3) تولید مثل لاله ها توسط پیازها 4) خود گرده افشانی در گیاهان گلدار
A24. چه ارگانیسمی بدون دگردیسی در دوره پس از جنین رشد می کند؟ 1) مارمولک 2) قورباغه 3) سوسک سیب زمینی کلرادو 4) پرواز
A25. ویروس نقص ایمنی انسانی 1) غدد جنسی 2) لنفوسیت های T 3) گلبول های قرمز 4) پوست و ریه ها را تحت تاثیر قرار می دهد.
A26. تمایز سلولی در مرحله 1) بلاستولا 2) نورولا 3) زیگوت 4) گاسترولا شروع می شود.
A27. مونومرهای پروتئینی چیست؟ 1) مونوساکاریدها 2) نوکلئوتیدها 3) اسیدهای آمینه 4) آنزیم ها
A28. تجمع مواد و تشکیل وزیکول های ترشحی در کدام اندامک اتفاق می افتد؟ 1) دستگاه گلژی 2) ER خشن 3) پلاستید 4) لیزوزوم
A29. چه بیماری به صورت جنسی به ارث می رسد؟ 1) ناشنوایی 2) دیابت شیرین 3) هموفیلی 4) فشار خون بالا
A30. گزاره نادرست را نشان دهید اهمیت بیولوژیکی میوز به شرح زیر است: 1) تنوع ژنتیکی موجودات افزایش می یابد 2) ثبات گونه با تغییر شرایط محیطی افزایش می یابد 3) امکان ترکیب مجدد صفات در نتیجه تلاقی ظاهر می شود 4 ) احتمال تنوع ترکیبی موجودات کاهش می یابد.

بزرگترین واحد سیستماتیک الف) پادشاهی ب) بخش ج) طبقه د) خانواده 3. سلول الف) قارچ ها ب) باکتری ها ج) سیانوباکتری ها د) ویروس ها به عنوان یوکاریوتی طبقه بندی می شوند. بخشی از الف) DNA ب) RNA ج) ATP د) پروتئین 5. ریبوزوم ها A) مجموعه ای از میکروتوبول ها هستند ب) مجموعه ای از دو جسم غشایی گرد ج) دو استوانه غشایی د) دو زیر واحد قارچی شکل غیر غشایی 6 یک سلول باکتری مانند یک سلول گیاهی دارای الف) هسته ب) کمپلکس گلژی ج) شبکه آندوپلاسمی د) سیتوپلاسم 7. اندامکی که در آن اکسیداسیون مواد آلی به دی اکسید کربن و آب انجام می شود الف) میتوکندری ب) کلروپلاست ج) ریبوزوم د) مجتمع گلژی. 8. کلروپلاست ها در سلول عمل نمی کنند الف) سنتز کربوهیدرات ب) سنتز ATP ج) جذب انرژی خورشیدی د) گلیکولیز 9. پیوندهای هیدروژنی بین گروه های CO و NH در مولکول پروتئین به آن شکل مارپیچی می دهد که مشخصه ساختار الف) اولیه ب) ثانویه ب) سوم د) کواترنر 10. برخلاف tRNA، مولکول های mRNA الف) آمینو اسیدها را به محل سنتز پروتئین می رساند ب) به عنوان الگویی برای سنتز tRNA عمل می کند ج) ارائه اطلاعات ارثی در مورد ساختار اولیه پروتئین از هسته به ریبوزوم D) آنزیم ها را به محل تجمع مولکول های پروتئین منتقل می کند. 11. منبع اصلی انرژی در سلول الف) ویتامین ها ب) آنزیم ها ج) چربی ها د) کربوهیدرات ها 12. فرآیند سنتز اولیه گلوکز اتفاق می افتد الف) در هسته ب) در کلروپلاست ها ج) ریبوزوم ها د) لیزوزوم ها 13. منبع اکسیژن آزاد شده توسط سلول ها در طول فتوسنتز عبارت است از الف) آب ب) گلوکز ج) ریبوز د) نشاسته 14. چند سلول و با چه مجموعه ای از کروموزوم ها پس از میوز تشکیل می شود؟ 15. واگرایی کروماتیدها به قطب های سلول در الف) آنافاز ب) تلوفاز ج) پروفاز د) متافاز 16. معنای بیولوژیکی میتوز اتفاق می افتد. 17. مزایای تولید مثل غیرجنسی.

9. کدام یک از اندام های ذکر شده همولوگ هستند
10. ظهور چه نشانه ای در شخص به عنوان آتاویسم طبقه بندی می شود
11. کدام جفت از مهره داران آبزی امکان تکامل را بر اساس شباهت همگرا تایید می کند؟
12. شباهت بین عملکرد کلروپلاست ها و میتوکندری ها در آنچه در آنها اتفاق می افتد نهفته است.
13- شکل انتخاب طبیعی را نام ببرید که به دلیل آن تعداد چشم ها و تعداد انگشتان اندام مهره داران برای مدت طولانی ثابت می ماند.
14. ماهیت خلاقانه انتخاب طبیعی در تکامل متجلی می شود
15- شکل انتخاب طبیعی که منجر به از دست دادن بال در برخی از پرندگان و حشرات می شود را نام ببرید.
16- کدام مولکول ها حاوی فسفر هستند که برای همه موجودات زنده ضروری است؟
17 شواهد دیرینه شناسی تکامل شامل
18. بیشترین غلظت ماده زنده مشاهده می شود
19. چه ساختارهایی در سلول های پوست فلس های پیاز وجود ندارد
20. بنیانگذار طبقه بندی علمی (طبقه بندی)
21. در یک مولکول DNA، تعداد نوکلئوتیدهای دارای تیمین ... درصد از تعداد کل است. درصد نوکلئوتید با سیتوزین در این مولکول چقدر است
22. در طی فرآیند فتوسنتز، گیاهان
23. باقی مانده پلک سوم در گوشه چشم یک فرد - یک مثال
24. کدام اندامک های سلولی حاوی طیف وسیعی از آنزیم های دخیل در تجزیه بیوپلیمرها به مونومر هستند؟
25. منطقه توزیع گوزن شمالی در منطقه تندرا یک معیار است
26. حلزون برکه ای کوچک میزبان میانی است
27. بیشترین غلظت مواد سمی در یک محیط زمین-هوای آلوده به محیط زیست را می توان در
28- کدام اندامک انتقال مواد را در سلول تضمین می کند؟
29. اشکال حیات غیر سلولی شامل
30. ماهیت میانی وراثت یک صفت زمانی خود را نشان می دهد که
31 اثر گلخانه ای روی زمین نتیجه افزایش غلظت در جو است
32. حادترین شکل مبارزه برای هستی
33. ناهمگونی ژنتیکی افراد در یک جمعیت افزایش می یابد
34. تکوین موجودات چند سلولی از یک زیگوت به عنوان مدرک عمل می کند
35. آتاویسم انسان شامل ظاهر است
36. موجوداتی که وارد روابط رقابتی می شوند را شناسایی کنید
37. آنچه در طول فتوسنتز اتفاق می افتد
38. تشابه ساختار و فعالیت سلولهای موجودات از پادشاهی های مختلف طبیعت زنده یکی از احکام است.
39. ساختار و عملکرد غشای پلاسمایی توسط مولکول های موجود در ترکیب آن تعیین می شود.
40. بین شکل انتخاب طبیعی و ویژگی های آن مطابقت برقرار کنید

1) 02 و H2O 3) C02 و H20

2) C02 و H2 4) C02 و H2C03

2. مصرف کننده دی اکسید کربن در بیوسفر:

1) بلوط 3) کرم خاکی

2) عقاب 4) باکتری خاک

3. در چه صورت فرمول گلوکز به درستی نوشته شده است:

1) CH10 O5 3) CH12 درباره

2) C5H220 4) C3H603

4. منبع انرژی برای سنتز ATP در کلروپلاست ها عبارتند از:

1) دی اکسید کربن و آب 3) NADP H2

2) اسیدهای آمینه 4) گلوکز

5. در طی فتوسنتز در گیاهان، دی اکسید کربن به:

1) گلیکوژن 3) لاکتوز

2) سلولز 4) گلوکز

6. مواد آلی از غیر آلی می توانند ایجاد کنند:

1) E. coli 3) وزغ

2) مرغ 4) گل ذرت

7. در مرحله نوری فتوسنتز، مولکول ها توسط کوانتوم های نوری برانگیخته می شوند:

1) کلروفیل 3) ATP

2) گلوکز 4) آب

8. اتوتروف ها شامل موارد زیر نمی شوند:

1) کلرلا و اسپیروژیرا

2) توس و کاج

3) شامپینیون و وزغ 4) جلبک سبز آبی

9. تامین کنندگان اصلی اکسیژن جو زمین عبارتند از:

1) گیاهان 2) باکتری ها

3) حیوانات 4) مردم

10. موارد زیر قابلیت فتوسنتز را دارند:

1) تک یاخته ها 2) ویروس ها

3) گیاهان 4) قارچ

11. مواد شیمیایی عبارتند از:

1) باکتری آهن 2) ویروس آنفولانزا و سرخک

3) ویبریوهای وبا 4) جلبک های قهوه ای

12. گیاه در طول تنفس جذب می کند:

1) دی اکسید کربن و آزادسازی اکسیژن

2) اکسیژن و دی اکسید کربن آزاد می کند

3) انرژی نور و آزاد شدن دی اکسید کربن

4) انرژی نور و آزادسازی اکسیژن

13. فتولیز آب در طول فتوسنتز اتفاق می افتد:

1) در طول کل فرآیند فتوسنتز

2) در فاز تاریک

3) در فاز نور

4) در این حالت سنتز کربوهیدرات اتفاق نمی افتد

14. فاز نوری فتوسنتز رخ می دهد:

1) روی غشای داخلی کلروپلاست

2) روی غشای بیرونی کلروپلاست ها

3) در استرومای کلروپلاست ها

4) در ماتریکس میتوکندری

15. در مرحله تاریک فتوسنتز، موارد زیر رخ می دهد:

1) آزاد شدن اکسیژن

2) سنتز ATP

3) سنتز کربوهیدرات ها از دی اکسید کربن و آب

4) تحریک کلروفیل توسط فوتون نور

16. از نظر نوع تغذیه، بیشتر گیاهان متعلق به:

17. در سلول های گیاهی، بر خلاف سلول های انسان، حیوان و قارچ،

1) متابولیسم 2) تنفس هوازی

3) سنتز گلوکز 4) سنتز پروتئین

18. منبع هیدروژن برای کاهش دی اکسید کربن در فرآیند فتوسنتز می باشد

1) آب 2) گلوکز

3) نشاسته 4) نمک های معدنی

19. آنچه در کلروپلاست ها اتفاق می افتد:

1) رونویسی mRNA 2) تشکیل ریبوزوم

3) تشکیل لیزوزوم 4) فتوسنتز

20. سنتز ATP در سلول در این فرآیند رخ می دهد:

1) گلیکولیز؛ 2) فتوسنتز؛

3) تنفس سلولی؛ 4) همه لیست شده اند

به دلیل نیروی مکشی که هنگام آزمایش رطوبت از طریق روزنه‌های برگ‌ها و عمل پمپاژ ریشه‌ها ایجاد می‌شود، یون‌های نمک معدنی موجود در محلول خاک همراه با جریان آب می‌توانند ابتدا وارد فضاهای توخالی بین سلولی و منافذ سلول شوند. دیواره های ریشه های جوان، و سپس به قسمت بالای زمینی گیاه در امتداد آوند چوبی - قسمت صعودی سیستم هدایت عروقی، متشکل از سلول های مرده بدون پارتیشن، بدون محتویات زنده منتقل می شود.

با این حال، در داخل سلول های زنده ریشه (و همچنین اندام های بالای زمین)، که دارای غشای سیتوپلاسمی نیمه تراوا خارجی هستند، یون های جذب شده و حمل شده با آب می توانند تا حدودی متفاوت نفوذ کنند.

جذب "منفعل" - یعنی. بدون مصرف انرژی اضافی - فقط در امتداد گرادیان غلظت - از بالاتر به پایین به دلیل فرآیند انتشار، یا در حضور پتانسیل الکتریکی مناسب (برای کاتیون ها - منفی، و برای آنیون ها - مثبت) در سطح داخلی غشاء نسبی. به محلول بیرونی

انتشار - حرکت مولکول های گازها، مایعات یا مواد محلول در امتداد گرادیان غلظت - به گرادیان غلظت مواد جذب شده و ناحیه ای که مواد یا یون ها از آن عبور می کنند بستگی دارد. عبور مداوم یون ها از پلاسمالما مستلزم جریان پیوسته یون های جدید به سمت آن است تا غلظت را یکسان کند.

به بخشی از حجم کل بافت های سیستم ریشه که یون ها وارد آن می شوند و در اثر انتشار از آن آزاد می شوند، فضای آزاد نامیده می شود. حدود 4 تا 6 درصد از حجم کل ریشه را تشکیل می دهد و در غشای اولیه شل دیواره سلولی خارج از پروتوپلاست خارج از پلاسمالما قرار دارد.

با این حال، در موجودات گیاهی، مواد مغذی معمولا در غلظت های بسیار بالاتر از محلول های غذایی اطراف یافت می شوند. علاوه بر این، تامین عناصر منفرد و غلظت آنها متفاوت انجام می شود و با نسبت غلظت عناصر در محلول غذایی مطابقت ندارد. این به لطف پلاسمالما اتفاق می افتد، که از از دست دادن مواد انباشته شده توسط سلول از طریق انتشار جلوگیری می کند، در حالی که به طور همزمان نفوذ آب و مواد مغذی معدنی را تضمین می کند.

در این حالت جذب عناصر غذایی توسط گیاهان باید برخلاف گرادیان غلظت صورت گیرد و به دلیل انتشار غیرممکن است.

گیاهان به طور همزمان هم کاتیون ها و هم آنیون ها را جذب می کنند. در این حالت، یون های منفرد با نسبتی کاملاً متفاوت از آنچه در محلول خاک موجود است وارد گیاه می شوند. برخی از یون ها در مقادیر بیشتر توسط ریشه جذب می شوند، برخی دیگر در مقادیر کمتر و با در سرعت های مختلفحتی در همان غلظت در محلول اطراف. کاملاً بدیهی است که جذب غیرفعال بر اساس پدیده‌های انتشار و اسمز نمی‌تواند در تغذیه گیاه که ماهیت کاملاً انتخابی دارد از اهمیت قابل توجهی برخوردار باشد.

مطالعات با استفاده از اتم های نشاندار نیز نشان داده است که جذب مواد غذایی و حرکت بیشتر آنها در گیاه با سرعتی صدها برابر بیشتر از حد ممکن به دلیل انتشار و انتقال غیرفعال از طریق سیستم هدایت عروقی همراه با جریان آب اتفاق می افتد.

علاوه بر این، هیچ وابستگی مستقیمی از جذب عناصر غذایی توسط ریشه گیاه به شدت تعرق، به میزان رطوبت جذب شده و تبخیر شده وجود ندارد.

همه اینها موید این موضع است که جذب مواد مغذی توسط گیاهان نه صرفاً از طریق جذب غیرفعال محلول خاک توسط ریشه همراه با نمک های موجود در آن انجام می شود، بلکه یک فرآیند فیزیولوژیکی فعال است که به طور جدایی ناپذیری با فعالیت حیاتی خاک در ارتباط است. ریشه ها و اندام های زمینی گیاهان، با فرآیندهای فتوسنتز، تنفس و متابولیسم مواد و لزوما نیاز به انرژی دارد.

به طور شماتیک، فرآیند ورود عناصر غذایی به سیستم ریشه گیاهان به شرح زیر است.

به سمت سطح بیرونی غشای سیتوپلاسمی موهای ریشه و سلول های خارجی ریشه های جوان، یون های نمک معدنی از محلول خاک با جریان آب و در اثر انتشار حرکت می کنند.

اولین مرحله در ورود یون ها به سلول، جذب (جذب) یون ها در سطح خارجی غشای سیتوپلاسمی است. از دو لایه فسفولیپید تشکیل شده است که بین آنها مولکول های پروتئینی تعبیه شده است. به دلیل ساختار موزاییکی، بخش‌های منفرد غشای سیتوپلاسمی دارای بارهای منفی و مثبت هستند که به همین دلیل جذب همزمان کاتیون‌ها و آنیون‌های لازم برای گیاه از محیط خارجی در ازای یون‌های دیگر می‌تواند رخ دهد.

مخزن تبادل کاتیون ها و آنیون ها در گیاهان می تواند یون های H + و OH - و همچنین H + و HCO 3 - باشد که در طی تفکیک اسید کربنیک آزاد شده در طی تنفس ایجاد می شود.

جذب یون ها در سطح غشای سیتوپلاسمی ماهیت تبادلی دارد و نیازی به مصرف انرژی ندارد. نه تنها یون های محلول خاک در تبادل شرکت می کنند، بلکه یون های جذب شده توسط کلوئیدهای خاک نیز شرکت می کنند. به دلیل جذب فعال یون های حاوی مواد مغذی ضروری توسط گیاهان، غلظت آنها در ناحیه تماس مستقیم با موهای ریشه کاهش می یابد. این امر جابجایی یون های مشابه را از حالت جذب شده در خاک به محلول خاک (در ازای سایر یون ها) تسهیل می کند.

انتقال یون های جذب شده از خارج از غشای سیتوپلاسمی به داخل در برابر گرادیان غلظت و در برابر پتانسیل الکتریکی مستلزم مصرف اجباری انرژی است. مکانیسم چنین پمپاژ "فعال" بسیار پیچیده است. این با مشارکت "حامل" های ویژه و به اصطلاح پمپ های یونی انجام می شود که در عملکرد آنها پروتئین های دارای فعالیت ATPase نقش مهمی دارند. انتقال فعال به داخل سلول از طریق غشای برخی از یون های حاوی مواد مغذی لازم برای گیاهان با انتقال متقابل به خارج از یون های دیگر که از نظر عملکردی در مقادیر بیش از حد در سلول هستند، همراه است.

مرحله اولیه جذب مواد غذایی گیاه از محلول خاک - جذب یون ها در سطح جاذب ریشه - به طور مداوم با حرکت یون های جذب شده به داخل سلول های ریشه تجدید می شود.

انتخاب پذیری جذب یون، افزایش غلظت آنها در داخل سلول ها و رقابت بین یون های شیمیایی مشابه در طول جذب توسط سلول های ریشه با تئوری حامل ها توضیح داده شده است. طبق این نظریه، یون نه به صورت آزاد، بلکه به صورت کمپلکس با یک مولکول حامل از غشاء عبور می کند. در قسمت داخلی غشا، کمپلکس تجزیه می شود و یون درون سلول آزاد می شود. انتقال یون ها به سلول ها را می توان با استفاده از انواع حامل ها انجام داد.

انتقال مواد به داخل سلول های ریشه با این واقعیت تحریک می شود که در سیتوپلاسم یون های زیادی به سرعت در فرآیندهای بیوسنتزی درگیر می شوند و به دلیل تشکیل مواد آلی، غلظت یون ها در داخل سلول ها کاهش می یابد.

انتقال فعال مواد مغذی از سلولی به سلول دیگر در امتداد پلاسمودسمات رخ می دهد و سیتوپلاسم سلول های گیاهی را به داخل متصل می کند. سیستم یکپارچه- به اصطلاح سیمپلاست. هنگام حرکت در امتداد سیمپلاست، برخی از یون ها و متابولیت ها می توانند به فضای بین سلولی رها شوند و با جریان صعودی آب از طریق آوند چوبی، به طور غیر فعال به محل های جذب حرکت کنند. سرعت معمول حرکت یون ها، اسیدهای آمینه، قندها 2 تا 4 سانتی متر در ساعت است.

ارتباط نزدیکی بین شدت جذب مواد مغذی گیاه و شدت تنفس ریشه وجود دارد، زیرا فرآیند تنفس منبع انرژی لازم برای جذب فعال عناصر غذایی معدنی است. بنابراین، هنگامی که رشد ریشه بدتر می شود و تنفس مهار می شود (با کمبود اکسیژن در شرایط هوادهی ضعیف یا رطوبت بیش از حد خاک)، جذب مواد غذایی به شدت محدود می شود.

برای رشد طبیعی و تنفس ریشه ها، هجوم مداوم مواد انرژی مورد نیاز است - محصولات فتوسنتز (کربوهیدرات ها و سایر ترکیبات آلی) از اندام های بالای زمین. هنگامی که فتوسنتز ضعیف می شود، تشکیل و حرکت مواد جذب شده به ریشه کاهش می یابد، در نتیجه فعالیت حیاتی بدتر می شود و جذب مواد غذایی از خاک کاهش می یابد.

گیاهان نه تنها یون های محلول خاک، بلکه یون های جذب شده توسط کلوئیدها را نیز جذب می کنند. علاوه بر این، گیاهان به طور فعال (به لطف توانایی انحلال ترشحات ریشه، از جمله اسید کربنیک، اسیدهای آلی و اسیدهای آمینه) روی فاز جامد خاک عمل می کنند و مواد مغذی لازم را به شکل قابل دسترس تبدیل می کنند.

در محلول خاک، یون ها در حالت آزاد یا به کلوئیدهای خاک متصل هستند. عناصر تغذیه معدنی اغلب به شکل یونی جذب می شوند: نیتروژن به صورت NO 3 + یا NH 4 +، فسفر به صورت NPO 4 2- یا H 2 PO 4 -، گوگرد به صورت SO 4 2-، مولیبدن به صورت MoO 4 2-. پتاسیم، سدیم، کلسیم، منیزیم، فلزات سنگین (آهن، منگنز، مس) و روی - به شکل کاتیون؛ کلر - به شکل آنیون کلرید؛ بور، احتمالاً به شکل اسید بوریک تفکیک نشده. این گیاه همچنین می تواند برخی از ترکیبات محلول آلی مانند اسیدهای آمینه را جذب کند. با این حال، منبع اصلی مواد مغذی نمک های معدنی هستند.

برای مدت طولانی اعتقاد بر این بود که یک محلول خاک بسیار رقیق شده بدون تغییر وارد ریشه ها می شود، ساقه را بالا می برد و سپس در نتیجه تبخیر آب در برگ ها "تراکم" می شود، یعنی. مواد به همان مقدار و نسبتی که در محلول خاک هستند وارد گیاه می شوند. جریان تعرق یکی از شرایط اجباری برای جریان مواد از خاک به ریشه و سپس به اندام های بالای زمین در نظر گرفته شد.

اما آزمایشات بعدی نشان داد که مقدار مواد معدنی وارد شده به گیاه و انباشته شده در آن با مقدار آب عبوری از آن تناسبی ندارد. در جنگل های استوایی به دلیل رطوبت زیاد می توان تعرق را مهار کرد. با وجود این، درختان به اندازه های بسیار بزرگ می رسند و سطح برگ بزرگی ایجاد می کنند. بنابراین، آنها تمام عناصر ضروری تغذیه معدنی را برای خود فراهم می کنند.

مطالعه روی گیاهان کشت شده در آب نشان داد که از محلول های بسیار رقیق، نمک ها سریعتر از آب جذب می شوند و از محلول های غلیظ، برعکس، آب سریعتر وارد گیاه می شود.

بنابراین نمک های معدنی و آب به طور نسبتاً مستقل از یکدیگر و با مکانیسم های متفاوتی وارد گیاه می شوند. با این حال، استقلال این دو فرآیند به این معنی نیست که جریان تعرق اهمیتی ندارد. اگر نمک های زیادی در محلول خاک وجود داشته باشد، بخش عمده ای از آنها از طریق آوندهای آوند چوبی به همراه آب از ریشه به اندام های بالای زمین منتقل می شود. آب انتقال مواد را از ریشه به شاخه ها تسهیل می کند (جریان جرمی). اگر گیاه فاقد نمک باشد، از ریشه به سمت شاخه ها نه در امتداد چوب، بلکه در امتداد پوست حرکت می کنند؛ در این حالت، جریان تعرق نمی تواند بر انتقال آنها تأثیر بگذارد.

نه تنها نمک های مختلف، بلکه حتی آنیون و کاتیون یک نمک با سرعت های مختلف از محلول وارد گیاه می شود. بنابراین، اگر از سولفات آمونیوم به عنوان منبع نیتروژن استفاده شود، کاتیون آمونیوم با شدت بیشتری نسبت به آنیون سولفات توسط گیاه جذب می شود، زیرا گیاه در مقادیر بیشتری از گوگرد به نیتروژن نیاز دارد. در نتیجه با رشد گیاه، اسید سولفوریک در محلول حاوی این نمک تجمع می یابد و به ریشه ها آسیب می رساند. اگر از نیترات سدیم به عنوان منبع نیتروژن استفاده شود، آنیون سریعتر از کاتیون وارد ریشه می شود. NaHCO 3 در محلول اطراف انباشته می شود. این نمک تحت هیدرولیز، یک قلیایی NaOH قوی و یک اسید ضعیف H 2 CO 3 تشکیل می دهد که باعث قلیایی شدن محلول غذایی می شود. نیترات آمونیوم نمونه ای از نمک است که در آن آنیون و کاتیون تقریباً با سرعت یکسان جذب می شوند. نمکی که کاتیون آن سریعتر جذب می شود نامیده می شود از نظر فیزیولوژیکی اسیدی; که در آن آنیون سریعتر جذب می شود، - از نظر فیزیولوژیکی پایه، که در آن آنیون و کاتیون با همان سرعت جذب می شوند - از نظر فیزیولوژیکی خنثی.

گیاه به صورت انتخابی مواد را جذب می کند. به عنوان مثال، گیاهان C4، پتاسیم، آهن و کلسیم بیشتری نسبت به گونه های C3 که در شرایط مشابه رشد می کنند جذب می کنند. در نتیجه جذب انتخابی، نسبت مواد جذب شده در سلول ها می تواند کاملاً متفاوت از محلول خارجی باشد. مشاهدات همچنین نشان داد که جذب مواد نه تنها به صورت انتخابی، بلکه در برابر شیب پتانسیل شیمیایی نیز اتفاق می افتد. برای چنین جذبی باید انرژی ATP صرف شود.

انرژی تنفسی می‌تواند برای انتقال یون‌ها در برابر شیب پتانسیل شیمیایی و مستقیماً بدون ذخیره آن در ATP استفاده شود. طبق نظریه شیمی‌اسموتیک پی میچل، در نتیجه انتقال الکترون در طول زنجیره تنفسی، یون‌های هیدروژن در قسمت بیرونی غشای میتوکندری داخلی تجمع می‌یابند. که در آن سمت داخلیغشاها بار منفی دارند. کاتیون ها وارد اندامک می شوند و به سمت بار منفی غشاء جذب می شوند. بنابراین، زنجیره تنفسی مانند یک پمپ پروتون عمل می کند. سموم تنفسی مانند دینیتروفنول که باعث افزایش نفوذپذیری غشاء در برابر پروتون ها می شود نیز از جذب یون ها جلوگیری می کند.

جذب عناصر معدنی در سیستم ریشه گیاهان می تواند نه تنها فعال، بلکه غیر فعال باشد. مصرف غیرفعال از شیب پتانسیل شیمیایی پیروی می کند. با این حال، نقش اصلی در زندگی گیاه توسط جذب فعال عناصر بازی می شود.

مانند تامین آب، فرآیند جذب به دو مرحله تقسیم می شود: 1 - تامین یون از خاک یا محلول غذایی به فضای آزاد سلول. 2- حرکت آنها از فضای آزاد از طریق پلاسمالما به داخل پروتوپلاست. گاهی اوقات یون های جذب شده می توانند از سیتوزول به واکوئل یا اندامک های دیگر منتقل شوند.

مکانیسم های جذب مواد توسط ریشه. یون ها یا از محلول خاک، اگر در مورد اپیبلما صحبت می کنیم، یا از فضای آزاد سلول های مجاور وارد فضای آزاد سلول می شوند. در مرحله اول، مکانیسم های اصلی جذب عبارتند از انتشار و جذب، در مرحله دوم - پروتئین های انتقال غشاء و اندوسیتوز. دیواره های سلولی نمی توانند به عنوان مانعی برای مواد جذب شده عمل کنند، زیرا حاوی حفره های بین فیبریلاری هستند که از طریق آنها این مواد آزادانه منتشر می شوند.

آن قسمت از حجم ریشه که مواد معدنی در آن نفوذ می کنند یا با انتشار آزاد آزاد می شوند، آپوپلاست نامیده می شود. از نظر تشریحی، آپوپلاست توسط حفره های بین فیبریلار دیواره های سلولی و فضاهای بین سلولی نشان داده می شود. حجم فضای آزاد 5-10٪ از حجم کل سیستم ریشه است. فضای آزاد خارج از پروتوپلاست های سلولی و داخلی به محیط خارجی است.

به دلیل انتشار، مواد از محلول خاک به فضای آزاد سلول (حفره های بین فیبریلار) حرکت می کنند، جایی که غلظت آنها به طور کلی کمتر از محلول اطراف است. سرعت انتشار کم است و با افزایش مدت زمان کاهش می یابد: در یک ساعت ماده 5 میلی متر، در 24 ساعت 25 میلی متر و در یک سال 500 میلی متر حرکت می کند. بنابراین، انتشار نمی تواند نقش مهمی در حرکت املاح در فواصل طولانی، به عنوان مثال از ریشه به برگ داشته باشد. بنابراین، انتشار مکانیسم اصلی ورود مواد به فضای آزاد ریشه است.

این امکان وجود دارد که مواد نه تنها از طریق انتشار، بلکه همراه با آب از دیواره سلولی عبور کنند، زمانی که با حرکت از طریق غشاء، یک یا چند مولکول کوچک از مواد محلول در آن را جذب می کند (جریان جرمی).

دیواره های حفره های بین رشته ای که فضای آزاد سلول ها را تشکیل می دهند دارای بار الکتریکی منفی هستند، به عنوان مثال، به دلیل گروه های کربوکسیل مواد پکتین که بخشی از دیواره های سلولی هستند. از آنجایی که مواد عمدتاً به شکل یونی جذب می شوند، جذب آنها تحت تأثیر این بار الکتریکی قرار می گیرد. بنابراین، جریان یون ها به فضای آزاد سلول نه تنها به تفاوت غلظت ها، بلکه به تفاوت پتانسیل های الکتریکی نیز بستگی دارد. وجود بار منفی روی دیواره سلولی جذب کاتیون ها را تسهیل می کند و جذب آنیون ها را دشوارتر می کند.

علاوه بر این، کاتیون‌ها می‌توانند روی دیواره‌های سلولی جذب شوند، بنابراین غلظت کاتیون‌ها در نزدیکی دیواره‌های حفره بین فیبریلار بیشتر است و غلظت آنیون‌ها کمتر است. در مرکز حفره برابر با غلظت کاتیون ها و آنیون ها در محلول بیرونی است. از مرکز حفره بین رشته‌ای، یون‌ها می‌توانند در اثر انتشار به داخل آب رها شوند.

یون‌های جذب شده روی دیواره‌های حفره‌های بین رشته‌ای می‌توانند با تبادل به محلول نمکی رها شوند و یون جذب شده توسط یونی که بیش از حد در محلول نمکی موجود است جابجا می‌شود (تبادل جذب). به عنوان مثال، اگر ریشه ای که قبلاً در محلول کلسیم نگهداری می شد، به محلول پتاسیم منتقل شود، کلسیم از ریشه در محلول آزاد می شود. اگر ریشه در آب مقطر قرار داده شود، این اتفاق نمی افتد.

پدیده های جذب با سرعت اولیه بسیار بالا مشخص می شوند؛ این امر جذب را از انتشار متمایز می کند. دومین دلیل بر مشارکت جذب در جذب مواد، وجود حالت اشباع است. ویژگی بارز جذب، وابستگی کم اولیه آن به دما است. جذب اولیه به مقدار pH بستگی دارد. غلظت یون های هیدروژن به ویژه بر نسبت مقادیر کاتیون ها و آنیون های جذب شده تأثیر می گذارد.

بنابراین، جذب شدید در ابتدا، وجود حالت اشباع، استقلال جذب اولیه از دما و وابستگی کامل به pH - همه اینها ثابت می کند که جذب در جذب مواد نقش دارد. با توجه به سرعت بالای ذاتی این فرآیند، گیاه قادر است به سرعت در سطح ریشه جذب و سپس مواد مغذی مورد نیاز خود را از محلول های رقیق که معمولاً محلول های خاک هستند در سلول های خود جمع کند.

پس از ورود به فضای آزاد ریشه از طریق انتشار، یون ها نه تنها بر روی دیواره های سلولی، بلکه بر روی پلاسمالما نیز جذب می شوند، که بار الکتریکی را نیز حمل می کند. اختلاف پتانسیل الکتریکی در سراسر پلاسمالما از 60 تا 100 متغیر است و گاهی اوقات به 180 میلی ولت می رسد و سلول نسبت به محلول خارجی دارای بار منفی است.

در مرحله دوم جذب، ماده از فضای آزاد باید به داخل پروتوپلاست سلول نفوذ کند. برای انجام این کار، باید از پلاسمالما - مانع اصلی انتشار یون ها و مولکول ها در سلول - عبور کند. مولکول های املاح که در یک محلول در حرکت آشفته پیوسته قرار دارند، هنگام برخورد با این غشاء، یا از آن باز می گردند، یا روی آن جذب می شوند یا از پلاسمالما عبور می کنند. در مورد دوم گفته می شود که غشاء نسبت به ماده نفوذ پذیر است. اگر ماده ای به خودی خود نتواند از پلاسمالما عبور کند، پروتئین های انتقال غشاء و همچنین اندوسیتوز کمک می کند.

مکانیسم‌های مختلف به‌صورت مجزا کار نمی‌کنند، بلکه در ترکیب‌های متفاوتی کار می‌کنند، به‌عنوان مثال، «انتشار – جذب – حامل» یا «انتشار – جذب – پمپ یون». بسته به ماهیت ماده جذب شده و شرایط موجود در سلول، اهمیت خاص یک مکانیسم تغییر می کند. بدن خود تنظیم می کند که کدام مکانیسم جذب باید کار کند.

اگرچه مکانیسم های جذب مواد به غیرفعال (انتشار، جذب) و فعال (پروتئین های حامل، کانال های یونی، اندوسیتوز) تقسیم می شوند، اما این تقسیم بندی مشروط است، زیرا هر مکانیسمی برای کار کردن نیاز به انرژی دارد. به عنوان مثال، برای حفظ انتشار، مقدار ماده در پروتوپلاست باید کمتر از فضای آزاد سلول باشد. این در صورتی امکان پذیر است که ماده جذب شده بلافاصله وارد متابولیسم شود و این نیاز به انرژی دارد.

جذب شدید مواد توسط سلول باید به یکسان شدن غلظت ها و توقف جذب منجر شود. با این حال، این اتفاق نمی افتد، زیرا یون های ورودی، مانند یون های نیترات، سولفات و فسفات، به سرعت در ترکیبات آلی در سلول گنجانده می شوند. میزان گنجاندن یون ها در متابولیسم به نوبه خود میزان جذب آنها را تعیین می کند.

اندام اصلی جذب عناصر غذایی معدنی ریشه است.. کودها را می توان از طریق برگها نیز استفاده کرد (تغذیه برگی)، اما، همانطور که آزمایشات با فسفر نشاندار نشان داده است، این باعث می شود که آنها به سرعت پیر شوند و ریزش کنند. در آزمایشات با تغذیه برگی، رشد گیاهان 10 برابر کندتر از کنترل هایی بود که دوز مشابه فسفر را از طریق ریشه دریافت کردند.

اجازه دهید ویژگی های ساختاری ریشه را به عنوان اندام جذب مواد در نظر بگیریم. اپیبلما که قسمت بیرونی ریشه را می پوشاند مستقیماً با محلول خاک و خاک در تماس است. بنابراین ورود اولیه یون ها به ریشه دقیقا از طریق سلول های این بافت صورت می گیرد. اپیبلما مانع اصلی جذب یون ها توسط ریشه است. این با این واقعیت ثابت می شود که در سلول های این بافت است که هم آنیون ها و هم کاتیون ها در بیشترین مقدار تجمع می یابند. اپیبلما به عنوان یک بافت جذبی ناهمگن است: برخی از سلول های آن به موهای ریشه تبدیل می شوند. در هر 1 میلی متر مربع سطح ریشه 200 تا 400 تار مو وجود دارد. در نتیجه سطح جاذب ریشه صدها برابر افزایش می یابد. موی ریشه اصلی ترین نقطه ورود یون ها به ریشه است. کمتر از آنها از طریق سلول های دیگر اپیبلما وارد می شوند. شواهد غیرمستقیم این امر، بیشترین تعداد پلاسمودسمات است که از موهای ریشه به داخل سلول‌های قشر اولیه ظاهر می‌شوند.

قشر اولیه تا 86 تا 90 درصد از حجم کل ریشه را تشکیل می دهد و دارای فضاهای بین سلولی زیادی است. هرچه پوست ضخیم تر باشد، حجم کل ریشه و در نتیجه سطح جذب آن بیشتر است، زیرا در ناحیه موهای ریشه ریشه شکل استوانه ای دارد.

استوانه مرکزی ریشه توسط اندودرم از قشر جدا می شود که انتقال مواد از مسیر آپوپلاستیک به مسیر سمپلاستیک و بالعکس را تنظیم می کند. در زیر اندودرم دور چرخه قرار دارد. یک محاسبه ویژه انجام شده بر روی عکس های میکروسکوپی الکترونی نشان داد که در حالی که 45 هزار پلاسمودسمات در دیواره های سلولی بین سلول های همسایه دور چرخه وجود دارد، تنها 12 هزار پلاسمودسمات از هر سلول دور چرخه به سلول های استوانه مرکزی می روند. تغییر جهت در حرکت دور چرخه یونها از شعاعی به حلقوی. در نتیجه، یون‌های سلول‌های دور چرخه، حداقل در گیاهانی که رگ‌ها در آن‌ها غوطه‌ور شده‌اند، مستقیماً وارد رگ‌ها می‌شوند. در نتیجه، نقش دور چرخه را می توان با نقش یک جاده کمربندی مقایسه کرد که به شما امکان می دهد جهت حرکت را تغییر دهید. عملکرد بافت های رسانا واقع در مرکز ریشه به خوبی شناخته شده است: آنها مواد جذب شده را از ریشه به اندام های بالای زمین منتقل می کنند.

سیستم ریشه نه تنها از نظر تشریحی، بلکه از نظر فیزیولوژیکی نیز ناهمگن است. نواحی مختلف ریشه، که از نظر سرعت رشد و تنفس متفاوت هستند، مواد را با شدت های مختلف نیز جذب می کنند. سلول‌های ناحیه کشیده شدن و ناحیه ریشه مو مواد را به طور فعال جذب می‌کنند. آزمایش‌ها با نهال‌های گندم نشان داده است که موهای ریشه نه تنها سطح ریشه را افزایش می‌دهند، بلکه غشاهای آن‌ها حاوی پروتئین‌های انتقالی هستند که فعال‌تر از پروتئین‌های مشابه سایر سلول‌های اپیبلما هستند.

در این مناطق، فعال ترین سنتز پروتئین ها و سایر اجزای پروتوپلاست که پذیرنده یون های جذب شده از محیط خارجی هستند، رخ می دهد. در ناحیه ساببریزاسیون، جذب یون ها در واحد سطح ریشه به شدت کاهش می یابد. منطقه بیشترین جذب بسته به ویژگی های گیاه، خاک، سطح آب زیرزمینی، آبیاری و توزیع عناصر غذایی معدنی با افزایش سن گیاه کاهش می یابد. بنابراین، در هر ریشه یک گرادیان قابل توجهی از ظرفیت جذب وجود دارد که از نوک ریشه تا قسمت پایه آن کاهش می یابد.

اگر ریشه مواد را در یک دوره زمانی جذب کند، غلظت آنها در نزدیکی مناطق جذب کننده فعال ریشه کاهش می یابد و سرعت جذب به سرعت انتشار یون ها در خاک بستگی دارد. در نوک ریشه در حال رشد وضعیت متفاوت است. سلول های آن نه تنها بهتر جذب می کنند، بلکه به لطف تقسیم سلولی و کشش، نوک آن بیشتر و بیشتر به مناطق جدیدی از خاک می رود که ذخایر مواد لازم هنوز تخلیه نشده است. در طول فرآیند رشد، ریشه به سمت مواد مغذی حرکت می کند. جذب در قسمت در حال رشد بسیار سریعتر از سایر مناطق ریشه اتفاق می افتد که در نزدیکی آنها تحویل مواد محدود است. هرچه شاخه های ریشه سریعتر باشند، این سیستم ریشه دارای مناطق کششی و مناطق ریشه مو است، یعنی. مناطق جذب فعال

بنابراین، جذب مواد توسط مناطق ریشه که رشد کامل کرده اند، تنها به سرعت انتشار مواد جذب شده بستگی دارد. مناطق رشد - بر میزان انتشار و سرعت رشد آنها.

رشد قدرتمند سیستم های ریشه گیاهان به ویژه ریشه های کوچک فعال و کرک های ریشه آنها و توزیع مداوم آنها در لایه های بیشتر و بیشتر خاک شرط لازم برای جذب مواد است. هرچه تحرک یک یون معین در خاک کمتر باشد، اهمیت توسعه سیستم ریشه و توزیع آن در حجم بیشتری از خاک بیشتر می شود. این گیاه پتانسیل زیادی برای تشکیل ریشه دارد. با تغییر طرح مصرف کود می توان رشد ریشه ها از نظر طول و سرعت انشعاب آنها و در نتیجه عملکرد را کنترل کرد. علاوه بر این، هرس به عنوان تحریک انشعاب ریشه شناخته شده است که تعداد مناطق را با حداکثر جذب افزایش می دهد.

بنابراین رشد سریع سیستم ریشه، تحریک جذب مواد، خود یکی از شرایط لازم برای جذب سریع املاح است.

مناطق ریشه نه تنها در میزان جذب مواد، بلکه در شدت عرضه آنها به اندام های بالای زمین با یکدیگر متفاوت هستند. بنابراین، سلول های منطقه تقسیم و طویل شدن مواد را منحصراً برای مصرف خود ("داخلی") جذب می کنند. آنها نه تنها این مواد را به اندام های بالای زمین منتقل نمی کنند، بلکه برعکس، خود تا حدی عناصر معدنی جذب شده در ناحیه موهای ریشه را مصرف می کنند. این هم به دلیل عملکرد آنها و هم به دلیل آناتومی ریشه است که در ناحیه کششی آن بافت های رسانا شروع به تشکیل می کنند.

بنابراین، یک تمایز اساسی بین منطقه درگیر در جذب مواد مغذی (ناحیه تقسیم سلولی و طویل شدن) و منطقه درگیر در جذب و تامین مواد مغذی به اندام‌های بالای زمین (ناحیه موهای ریشه) ایجاد می‌شود.

با این حال، این تصور اشتباه است که رشد قوی ریشه همیشه پیش نیاز تامین نیازهای غذایی گیاه است. به عنوان مثال، تعداد زیادی از واریته های نیشکر با سیستم ریشه بسیار توسعه یافته، عملکرد کمی دارند، زیرا مقدار زیادی ساکارز صرف تنفس ریشه می شود. ایجاد سیستم ریشه ای قدرتمند و بسیار شاخه دار توسط گیاهان نوعی سازگاری با جذب مواد کم تحرک است که اغلب در خاک بسیار پراکنده هستند. اگر محیط ریشه حاوی مواد مغذی به شکلی آسان و با غلظت کافی باشد، رشد قدرتمند ریشه ضروری نیست، زیرا سیستم ریشه معمولاً با ظرفیت کامل کار نمی کند.

توزیع نابرابر عناصر غذایی در خاک منجر به این واقعیت شده است که در فرآیند تکامل، ریشه ها توانایی رشد سریعتر را در جهتی که غلظت عنصر از دست رفته بیشتر است، ایجاد کرده است. این خاصیت نامیده می شود شیمی درمانی.

بنابراین، سرعت و جهت حرکت ریشه در خاک، اندازه سطحی که نمک ها را به طور فعال جذب می کند و آنها را به سایر اندام ها می رساند، میزان گنجاندن یون ها در متابولیسم توسط رشد ریشه تعیین می شود. نتیجه این وابستگی این است که با کمبود مواد مغذی، رشد شاخه ها در درجه اول مهار می شود و برعکس، رشد ریشه ها در طول تحریک می شود که به ریشه اجازه می دهد به سرعت از لایه خاک فقیر از نظر مواد مغذی عبور کند. .

اهمیت مطالعه الگوهای شکل‌گیری سیستم‌های ریشه و جذب عناصر غذایی معدنی در آنها، اولاً برای حل برخی از مسائل فناوری کشاورزی (عمق لایه زراعی، عمق قرارگیری بذر و کود، انتخاب روش کشت خاک و آبیاری) مهم است. مواد و روش ها)؛ ثانیاً، همبستگی خاصی بین رشد ریشه و سازگاری گیاه با خشکی، رطوبت بالا یا آسیب آفات وجود دارد.