Механизмы поступления веществ в растения.
Минеральное питание растений, методы его изучения.
Минеральное питание растений — это совокупность процессов поглощения, передвижения и усвоения растениями химических элементов, получаемых из почвы в форме ионов минеральных солей. При исследовании золы растений в ней было обнаружено множество химических элементов, Это свидетельствует о том, что данные элементы необходимы растениям и накапливаются в них. Среди них – углерод (около 45 % сухой массы тканей), кислород (45%), водород (6%) и азот (1,5 %). Их называют органогенами. Несколько процентов приходится на зольные элементы, которые остаются в золе после сжигания растения. Содержание минеральных элементов обычно выражают в процентах от массы сухого вещества. Все минеральные элементы, в зависимости от их количественного со- держания в растении, принято делить на макроэлементы, содержание кото- рых – более 0,01 % от сухой массы (к ним относятся азот, фосфор, сера, ка- лий, кальций, магний), и микроэлементы, содержание которых – менее 0,01 % (железо, марганец, медь, цинк, бор, молибден, кобальт, хлор)..
Методы изучения минерального питания:
-Водная культура (выращивание растений в воде, на питательной смеси);
-Аэропоника (процесс выращивания растений в воздушной среде без использования почвы, при котором питательные вещества к корням растений доставляются в виде аэрозоля.)
-Использование биогумуса (создают биогумус с помощью червей);
-Фитотроны (камеры с микроклиматом помещение для выращивания р-ний в искусственно регулируемых условиях. );
-Метод стерильных культур (выделяют отдельные клетки, помещают в разные среды);
-Культура изолированных клеток и тканей.
Особенность минерального обмена растений — накопление элементов в тканях в концентрациях значительно более высоких, чем во внешней среде. Для калия и фосфора характерно наибольшее концентрирование. Вместе с тем растение может накапливать и ненужные ему вещества. Например, концентрация кадмия в тканях культурных растений в 2—16 раз выше, чем в почве.
Другая характерная черта минерального питания — специфичность в потребности, накоплении и распределении по органам отдельных элементов у разных растений. Это касается и токсических элементов: репа (Brassica rара) накапливает кадмий в 4 раза больше, чем морковь (Daucus sativus), но в корнеплоде (съедобной части) репы его концентрация вдвое ниже, чем в корнеплоде моркови. Специфичность в накоплении элементов, в том числе токсичных для человека и животных (тяжелых металлов, нитрата и др.), учитывается при оценке качества сельскохозяйственной продукции. В то же время способность растений извлекать и накапливать ионы-загрязнители может бытьполезна. В настоящее время некоторые виды растений используются в такой технологии очистки окружающей среды, как фиторемедиация.
Значение общих элементов минерального питания.
Каждый химический элемент играет в жизни растения особую роль. Минеральные соединения азота и зольных элементов поглощаются наземными высшими растениями почти исключительно корнями. Соли, как и вода, поглощаются живыми клетками первичной коры корня и корневыми волосками, затем корневым давлением выталкиваются с водой в сосуды, разносятся транспирационным током по другим частям растения и снова принимаются живыми клетками стебля и листа.
Значение элементов минерального питания
| Элементы | Значение для жизнедеятельности растения |
| С, О, Н | универсальные компоненты органических соединений — углеводов, липидов |
| С, О, Н, N, S | универсальные компоненты органических соединений — белков, нуклеиновых кислот, порфиринов |
| Si | придает прочность клеточным стенкам |
| Al | участвует в обмене веществ в гидрофитов |
| Fe, Mn, Zn, Mo, Co | входят в состав ферментов или их кофакторов |
| Fe | необходимое для синтеза хлорофилла, участвует в структуре отдельных ферментов и целых ферментных систем, связанных с окислительно-восстановительными реакциями клетки |
| Mn, Mg, Zn | обеспечивают сочетание ферментов или коферментов с субстратами |
| Mn | участвует в окислительно-восстановительных реакциях процессов дыхания и фотосинтеза (фотолиз воды) |
| Mg | как компонент хлорофилла участвует в фотосинтезе |
| Zn | входит в состав большого количества разнообразных ферментов |
| В | усиливает рост пыльцевых трубок, прорастание пыльцы, увеличивает количество цветов и плодов |
| Cu | входит в состав компонентов электрон-транспортной цепи митохондрий и хлоропластов |
| Mo, Co | участвуют в азотфиксации |
| Mo | участвует в восстановлении нитратов |
| Cl | участвует в процессах фотосинтетического выделения кислорода |
| P | входит в состав АТФ, нуклеиновых кислот, участвует в обмене веществ |
| К, Mg, Ca | влияют на гидратацию коллоидов протоплазмы |
| К | влияет на активность почти 60 ферментов |
Механизмы поступления веществ в растения.
Механизм поступления питательных веществ сложный процесс. В основном он осуществляется в результате обмена между ионами почвенного раствора и теми ионами, которые находятся в поверхностных слоях растительных корневых клеток. Такая контактная обменная реакция между почвенным раствором и корневыми клетками обеспечивает растениям возможность извлекать питательные вещества из почвенного раствора слабой концентрации и сосредоточить их внутри организма в больших размерах.
В поступлении питательных веществ можно выделить этапы:
1) поступление иона в кажущееся свободное пространство корня
2) преодоление мембранного барьера
3) транспорт иона по тканям растения
Питательные вещества могут вступать в контакт с поверхностью корня по 3-м механизмам:
1. корневой перехват (к соприкосновению с питательным веществом приводит рост корней)
2. массовый поток (растения поглощают воду, вызывая движение к корню почвенного раствора содержащего питательные вещества)
3. диффузия (потребляя элементы питания растения, уменьшают их концентрацию у поверхности корней, это дает возможность перемещения питательных веществ по градиенту концентрации)
Вклад каждого из этих механизмов зависит от интенсивности поглощения веществ корнем и от обеспеченности элементом почвы. Поглощение элементов питания свободным пространством корня может осуществляться не только обменно на Н и НСО3- но и на ионы органических и минеральных соединений выделяемых корнем. Ионы элементов питания, адсорбированные в апопласте удерживаются силами электростатического притяжения и могут вытесняться другими ионами в окружающий раствор.
Таким образом, поглощение питательных веществ свободным пространством – это предварительный этап поступления их в клетку.
Преодоление мембранного барьера. Транспорт иона по тканям растения.
Основной компонент мембран – белки и фосфолипиды. Мембрана построена из 3-х слоев. Внутренний образован 2мя слоями фосфолипидов которые смыкаются гидрофобными концами благодаря силам Ван-дер-Ваальса и находятся в полужидком состоянии. Способы проникновения ионов через биол мембраны. 1. Простая диффузия через липидную фазу, если в-во растворимо в липидах. 2. Облегченная диффузия гидрофильных в-в с помощью липофильных переносчиков. 3. Простая диффузия через гидрофильные поры (например, через ионные каналы). 4. Перенос в-в с уч-ем акт переносчиков (насосов). 5. Перенос в-в путем экзоцитоза (везикулярная секреция) и эндоцитоза (за счет инвагинации мембран)..
Существует 2 механизма перемещения веществ через плазмолемму:
При пассивном энергия клетки не расходуется, вещества перемещаются по градиенту концентрации (диффузия и осмос) или электрического потенциала (электрофорез). Т.к. элементы питания поступают в клетку в виде ионов, направление их движения определяется совместным действием указанных выше градиентов, составляющих электрохимический градиент.
Проникновение ионов в клетку при пассивном транспорте происходит через гидрофильные поры.
Активный транспорт – это перемещение питательных веществ против электрохимического градиента требующее больших затрат метаболической энергии, т.е. активный транспорт работает в том случае когда электрохимический градиент не работает на клетку.
Источник
ГДЗ биология 6 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 33 Передвижение веществ у растений
Стр. 140. Вспомните
№ 1. Из каких веществ состоят организмы?
Организмы состоят из более 80 различных химических элементов. В их составе есть как органические (углеводы, белки, крахмал, нуклеиновые кислоты), так и неорганические вещества (минеральные соединения, вода, соли).
№ 2. Какие вещества передвигаются по растительному организму?
По растительному организму передвигаются органические и неорганические вещества. Из органических веществ это глюкоза, сахароза и прочие пластические вещества. Из неорганических – вода и растворенные в ней минеральные соединения.
Стр. 141. Вопросы после параграфа
№ 1. Какое значение имеет передвижение веществ в жизнедеятельности растительного организма?
Передвижение веществ в растительном организме происходит при помощи проводящей системы. Вода и минеральные вещества, растворенные в ней, перемещаются от корней к корням по сосудам, а в обратном порядке – по ситовидным трубкам. Таким образом, растительные организмы получают воду и минеральные вещества, которые необходимы им для роста и развития. При обратном движении корни получают органические вещества, которые образуются в процессе фотосинтеза в листьях.
№ 2. Сравните пути передвижения по растению минеральных и органических веществ.
Вода с растворенными в ней минеральными солями в растительном организме поднимаются по сосудам древесины снизу вверх, то есть, от корней к листьям. Восходящий ток определяется скоростью испарения воды листьями и силой всасывания ее корневыми волосками.
Добывая воду и минеральные вещества, корни снабжают ими другие части растения. Вода испаряется листьями, а вот соли остаются и накапливаются в клетках, а после вместе с продуктами фотосинтеза формируют сухое вещество.
У восходящего тока веществ очень важное значение. Он объединяет все части растения в единый целостный организм, а также необходим для нормального и полноценного водоснабжения всех клеток, осуществления фотосинтеза в листьях.
Образовавшиеся в листьях органические вещества (углеводы), поступают по ситовидным клеткам луба во все органы растения. При этом перемещение их возможно не только вверх, но и вниз, к корням, для снабжения их питательными соединениями, необходимыми для полноценной жизнедеятельности растительного организма.
№ 3. Какое значение имеет отложение органических веществ в запас?
Растительные организмы откладывают часть питательных веществ в запас, например, в корнеплодах (свекла), в семенах (морковь) и корневищах (ландыш), для того, чтобы в будущем обеспечить постоянное и полноценное питание для развивающегося зародыша. Накопленные запасы органических веществ в луковицах, ветвях и корневищах у многих растений служат для образования новых органов – листьев, побегов, цветков и т.д.
Стр. 141. Задание
№ 1. Используя рисунок 89, составьте рассказ о передвижении веществ у растений.
Воду и растворенные в ней минеральные вещества растения могут поглощать из почвы благодаря своим корням. Однако все эти неорганические соединения нужны не только корням, но и другим органам растения – листьям, побегам. Как и органические вещества, которые вырабатываются благодаря фотосинтезу в листьях, нужны также корням. Именно поэтому важно, чтобы в растениях все эти вещества могли перераспределяться, то есть, перемещаться от одних органов к другим. Происходит это при помощи проводящей системы.
Ток воды и минеральных веществ в растениях происходит снизу вверх по сосудам – мертвым клеткам, которые в местах соприкосновения не имеют перегородок. Сосуды тянутся через стебель от корней и заходят в каждый листик и т.д. Благодаря давлению вода в них может подниматься вверх и доставляться в фотосинтезирующие и другие органы растения.
Органические вещества, синтезированные в листьях, в другие органы растения доставляются по ситовидным трубкам, которые в отличие от сосудов являются живыми вытянутыми клетками, а места их соединения друг с другом пронизаны многочисленными порами. Больше всего органических веществ поступает к тем частям растения, которые растут и активно развиваются. Им они необходимы в большом количестве для быстрого деления клеток и роста.
№ 2. Используя дополнительные источники информации, объясните, какую роль в передвижении веществ у растений играют корневые волоски и устьица.
Благодаря корневым волоскам растения могут поглощать из почвы воду и растворенные в ней питательные вещества, необходимые для их роста и развития. Далее они по сосудам и за счет большего корневого и меньшего листового давления поступают во все остальные органы – листья, побеги, цветки, плоды.
При помощи устьиц, которые находятся в листьях и стебле, происходит испарение излишков влаги в растении. В результате постоянного испарения в клетках листа понижается осмотическое давление.
Стр. 141. Подумайте
Как можно спасти дерево с повреждённой корой?
Повреждение коры у деревьев – это явление весьма распространенное. Особенно, если учитывать, что все растения уходят в спячку на зиму с разной степенью подготовки. И если осенью они были ослаблены, то к весне в большей степени рискуют пробудиться с наличием различного рода поражениями коры.
При обнаружении неглубоких трещин на коре можно заделать их гашеной известью, садовым варом или глинистой замазкой, которые приобретают в специализированных магазинах. Если повреждение слишком большое, то участок очищают от мертвой коры до светлой кромки, обрабатывают поверхность раствором медного купороса из расчета 300 грамм вещества на одно ведро воды, либо другим дезинфицирующим средством, обмазывают садовым варом. Далее поврежденный участок обматывают мешковиной, чтобы предотвратить подсыхание тканей.
Если повреждено менее половины окружности ствола дерева, то можно использовать компрессы, которые готовятся их смеси глины и коровяка в пропорциях 1:1. Перед нанесением 10-сантиметрового слоя лечебной мази пораженную поверхность обязательно дезинфицируют, а после накладывают марлевую повязку. Чтобы предотвратить подсыхание компресса, повязку регулярно смачивают либо водой, либо раствором гетероауксина (2 таблетки на 10 литров воды).
Стр. 42. Моя лаборатория
Опыт 1. Срезали побег липы и поместили его в воду, подкрашенную чернилами (рис. 90,3 а). Через четыре дня сделали поперечный срез стебля. На срезе хорошо были видны окрашенные волокна – древесина, в которой находятся сосуды. Сделайте вывод о передвижении воды с растворёнными в ней минеральными веществами по растению.
Если в подкрашенную воду поместить веточку комнатного растения бальзамина, то можно увидеть, как вода поднимается по стеблю в листья, окрашивая их жилки (рис. 90, б).
В результате проведенного опыта можно сделать вывод, что вода вместе с растворенными в ней минеральными веществами, быстро поглощается растением. Она поднимается вверх от корней к листьям и другим органам. А так как в воде содержались чернила, то они более наглядно показали нам процесс передвижения минеральных веществ внутри растительного организма.
Опыт 2. Вырежьте кольцо с верхнего слоя коры древесной ветки. Поставьте ветку в воду. Через некоторое время над вырезом образуется наплыв. Это скопление органических веществ, которые не могут переместиться вниз через срезанное кольцо коры. Из наплыва развиваются придаточные корни (рис. 91).
О чём свидетельствует данный опыт? Сделайте вывод.
В процессе почвенного питания органические вещества в растении передвигаются по лубу от корней к верхней части через зону проведения. Также питательные вещества могут двигаться и вниз. Так как в наплыве образовались скопления органических веществ, которые обеспечивают рост растения, стали появляться и придаточные корни
Стр. 143. Задание
Прочитайте текст. Выпишите незнакомые для вас понятия и найдите их определения в словарях или Интернете. Какими свойствами обладает берёзовый сок? Подготовьте сообщение о пользе берёзового сока. Предложите правила сбора берёзового сока.
Незнакомое понятие – авитаминоз.
Авитаминоз – это паталогическое состояние организма, которое является следствием длительного и глубокого недостатка одного или нескольких витаминов в результате неполноценного питания. Это крайняя стадия гиповитаминоза.
В народе березовый сок считается панацеей от всех человеческих недугов. Это целая сокровищница минералов и витаминов. Он содержит соли калия, меди, магния, натрия, кальция, циркония, цинка, кремния и фосфора. Хлор, калий и натрий регулируют осмотическое давление и хорошо поддерживают солевой состав крови. Калий нужен для нормальной работы мышц и функционирования нервной системы, а кальций – для зубов и костей.
Также березовый сок богат на дубильные вещества, сапонины, органические кислоты, ферменты и фитонциды. Его следует употреблять, чтобы восстановить силы организма, например, после перенесенных простудных и других заболеваний. Березовый сок отлично помогает бороться с усталостью и весенней депрессией, повышает гемоглобин. Содержащиеся в нем фитонциды убивают бактерии и лучше всего защищают от вирусных инфекций.
Чрезвычайно полезен березовый сок при болезнях почек. Он способствует расщеплению и выведению камней и песка. Однако нужно быть осторожными и выпивать не более 2 литров сока в день, потому что камни могут начать двигаться и застрять в мочевыводящих путях.
Распространено использование березового сока в косметологии и для похудения. На его основе изготавливают различные уходовые средства для волос и кожи. А так как березовый сок улучшает обменные процессы, выводит шлаки из организма и положительно влияет на работу желудка, то его рекомендуется употреблять вместо кофе или чая, ведь в его составе всего 25 калорий на 100 грамм.
За сезон рекомендовано выпивать около 10 литров свежесобранного сока березы, чтобы в течение года оставаться здоровым. Заготавливать его принято ранней весной, а сам сезон длится с середины марта и до середины апреля, пока не распустятся почки дерева.
Если не знать, как правильно собирать березовый сок, то можно просто уничтожить дерево. Например, крупное дерево может давать в сутки до 7 литров сока, тогда как молодое намного меньше.
Итак, чтобы собрать сок, нужно последовательно выполнять следующие действия:
Выбрать немолодое дерево (лучше, если будет 10 и более лет);
На одном дереве достаточно будет одной точки для сборки сока;
Отверстие для сбора лучше всего делать на северной стороне – там больше сока;
Дырочки для вытекания сока важно делать при помощи сверла, аккуратно и ни в коем случае не топором;
После получения нужного количество сока прорезь в коре важно замазать садовым варом, воском или заткнуть глиной и мхом.
Источник
