Lecture 19-‐ Transport

Report 4 Downloads 93 Views
Lecture  19-­‐  Transport   Vascular  system  multifunctional  and  complex   •   Vascular  systems  multifunctional   o   Distribute   §   Nutrients   §   Water   §   Gases   §   Hormones     o   Heat  management   o   Waste  management   •   Plants  use  two  systems   o   Xylem:  concentrates  on  water,  moving  some  nutrients  around  and  heat   management   o   Phloem:  deals  with  sugar  and  hormones  

  Xylem  for  water  transport:  brilliant  and  brainless   •   Brainless:  plants’  H20  system  wasteful>  incomplete  circle   o   Water  leaks  out  of  stomates   •   Brilliant:  unlike  many  animals,  H20  transport  in  plants  requires  no  metabolic  energy  

 

Leaf    

A  lot  of  vein  endings  in  leaves   One  square  centimetre  of  leaf  may  have  up  to  6,000  vein  endings   Spongy  mesophyll  speeds  movement  of  CO2  to  main  site  of  photosynthesis  (palisade   mesophyll)  but  increased  water  loss  is  the  cost   •   90-­‐95%  of  plants’  water  loss  occurs  through  the  leaves  through  the  stomates   •   90%  of  this  via  stomata   •   10%  via  cuticle  

•   •   •  

 

Two  pathways  to  epidermis  

 

1.   Water  enters  pores  in  cell  wall   2.   Wall  pores,  then  across  plasma  membrane  into  root  hair  

  Three  properties  that  are  really  important:   These  pathways  utilise  one  or  more  of  3  properties  of  H2O  

 

1.   Capillary-­‐  water  likes  to  stick  to  water  and  water  likes  to  stick  to  other  things  

 

Water  is  drawn  through  the  system  by  adhesive/  cohesive  reactions  between  water  molecules  and   pore  surfaces.  

 

Cohesion-­‐  water  is  attracted  to  water   Adhesion-­‐  water  is  attracted  to  other  substances  

   

2.   Hydrostatic  pressure-­‐  positive  and  negative  

 

 

3.  

“Diffusion”  pressure  due  to  H2O  

 

    How  does  water  potential  dictate  water  flow?  

 

•  

The  total  water  pressure  (or  “potential”)  of  a  solution  is  the  sum  of  its     o   Hydrostatic  pressure   o   Diffusion  pressure  (proportional  to  H2O)  

 

If  water  can  flow:   •   It  will  always  flow  from  a  region  of  higher  total  water  “potential”  to  one  with  lower   “potential”  

 

HIGH  →  LOW  

 

By  convention     Water  potential  (Ψ)  of  pure  water  is  zero-­‐  so  lower  potentials  are  -­‐ve  

 

Through  the  cortex:  two  possible  routes   •   Intracellular  spaces  are  one  CONTINUUM  in  plants  =  SYMPLAST  (across  plasma  membranes)   •   Extracellular  spaces  operate  as  a  second  continuum=  APOPLAST  (outside  plasma   membranes)  

 

Onwards:  the  endodermis:  guardian  of  the  stele   •   An  endodermal  cell  might  be  the  only  cell  a  H2O  molecule  need  pass  through  between  root   and  stem.   •   At  endodermis  H2O  must  switch  to  the  symplastic  route   WHY?   1.   Forced  passage  through  plasma  membrane  allows  screening  of  unwanted  materials:   a.   Toxic  minerals   b.   Microbes   2.   Prevents  backflow  of  water  from  stele  via  extracellular  route:      .   A  one-­‐way  valve   a.   Allows  pressure  build-­‐up  in  stele  

 

Tension-­‐  cohesion  theory   •   Water  is  constantly  lost  by  transpiration  in  the  leaf.  When  one  water  molecule  is  lost   another  is  pulled  along  by  the  processes  of  cohesion  and  adhesion.     •   Water  moves  from  high  water  potential  to  low   •   Water  molecules  stick  together  and  are  pulled  out  of  leaves