Inligting

Gee 'n teken aan drukpotensiaal, osmotiese potensiaal en ander soortgelyke hoeveelhede

Gee 'n teken aan drukpotensiaal, osmotiese potensiaal en ander soortgelyke hoeveelhede


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Wanneer hierdie hoeveelhede genoem word met watter verwysing gee ons tekens daaraan?

Waarom is osmotiese druk positief, maar osmotiese potensiaal negatief?

Wat van Turgor-druk (Druk wat deur die protoplasmiese vloeistof op die selwand uitgeoefen word) en die Muurdruk (Druk wat deur die Muur uitgeoefen word as 'n reaksie op die Turgor-druk), watter tekens ken ons aan hulle toe?

Wat ek verstaan, is dat dit gebaseer is op die neiging van water om die stelsel wat bestudeer word binne te gaan of te verlaat, maar ek het nie duidelikheid oor hoe tekens aan hierdie verskillende hoeveelhede toegeken word nie. Wanneer ons praat oor grond wat 'n laag, beteken laag meer negatief of beteken dit byvoorbeeld 'n laer grootte osmotiese potensiaal?


  • Ek dink jy ken reeds die tekenkonvensie in die berekening van die waterpotensiaal: die byvoeging van opgeloste stowwe verlaag die potensiaal (negatiewe vektor), terwyl 'n toename in druk die potensiaal verhoog (positiewe vektor).('n Ander manier om dieselfde te sê sou wees meer opgeloste stof = meer negatief.) {1} Dit is oral dieselfde.

  • Drukpotensiaal: Die drukpotensiaal in 'n plantsel is gewoonlik positief. In geplasmoliseerde selle is drukpotensiaal byna nul. Negatiewe drukpotensiale vind plaas wanneer water deur 'n oop sisteem soos 'n plant-xileemvat getrek word.{1} Dit beteken dat dit negatief tydens 'n "suiging"aksie, anders is dit positief.

  • Osmotiese potensiaal (opgeloste potensiaal): Die verwantskap van opgeloste stof konsentrasie (in molariteit) tot opgeloste stof potensiaal word gegee deur die Van't Hoff-vergelyking:

    Ψπ=−MiRTΨπ=−MiRT

(Die formule, let wel, het 'n -ve-teken.)

Byvoorbeeld, wanneer 'n opgeloste stof in water opgelos word, is watermolekules minder geneig om via osmose weg te diffundeer as wanneer daar geen opgeloste stof is nie. 'n Oplossing sal 'n laer en dus meer negatiewe waterpotensiaal hê as dié van suiwer water. Verder, hoe meer opgeloste stof molekules teenwoordig is, hoe meer negatief is die opgeloste stof potensiaal.

  • Turgor druk en muurdruk: Ek beveel aan om dit te lees vir 'n beter begrip.

… Hierdie werklike druk wat binne so 'n sel ontwikkel, word turgordruk genoem. Hierdie term kan ewe toepaslik toegepas word op die werklike druk wat in suiwer fisiese osmotiese sisteme ontwikkel, soos byvoorbeeld 'n sukrose-oplossing wat in 'n kollodium- of sellofaanmembraan ingesluit is en in water gedompel is. Soos in die volgende bespreking duidelik sal word, kan TP's in osmotiese stelsels soms negatief in waarde wees.

Wanneer die TP negatief is, dit wil sê wanneer die sel sap onder spanning is (sien later), is die WP eweneens negatief, die wand word aan 'n sentripetale trek onderwerp vanweë sy adhesie aan die protoplasmiese laag en sel sapmassa binne die sel .

Op grond van fundamentele fisiese beginsels word algemeen beskou dat die WP en TP van 'n sel ewe groot en teenoorgesteld gerig is. Hierdie situasie is nie moeilik om te visualiseer vir 'n sel in 'n ewewigstoestand nie. Vir dinamiese toestande waarin water deur 'n sel verkry of verloor word, is die geldigheid van hierdie aanname egter bevraagteken.

{1}-https://en.wikipedia.org/wiki/Water_potential


ONKIEMING EN SAAILINGVESTIGING

Spesifieke effekte van matriek en osmotiese grond-water potensiële komponente

Beide die matriek en die osmotiese komponente van die grond-water potensiaal is direk betrokke by grond-water beweging na ontkiemende sade. Saad wat in oplossings en in versadigde grond gedompel is, reageer ewe op gelyke veranderinge in hierdie twee komponente, mits hul membrane ongeskonde en ten volle aktief is. Maar in gronde is daar waargeneem dat klein verlagings in grond-water matriekpotensiaal ontkieming, en saailingontwikkeling en vestiging tot 'n groter mate beïnvloed as gelyke of selfs groter verlagings in die grond-water-osmotiese potensiaal (Figuur 2). Hierdie verskil in reaksie is omdat die veranderinge in die saad-grond kontak area en grond-water inhoud wat gepaard gaan met klein veranderinge in die grond-water matriek potensiaal lei tot proporsioneel groter veranderinge in die grond geleidingsvermoë en diffusiwiteit na water.

Figuur 2. (a) Totale ontkieming van kekerertjiesaad as 'n funksie van tyd en matriekpotensiaal: romboïede, 100 J kg −1 vierkante 500 J kg −1 driehoeke 1000 J kg −1 . Sade ingebed in aggregate van 0,25-0,50 mm deursnee. (b) Totale ontkieming van kekerertjiesaad as 'n funksie van tyd en osmotiese grond-water potensiaal: vol ruite 100 J kg −1 driehoeke 330 J kg −1 sirkels 1000 J kg −1 en oop ruite 2000 J kg −1. Sade ingebed in osmotiese oplossings.

Die matriekpotensiaal kan saadswelling tydens ontkieming en radikel- of hipokotielverlenging beïnvloed deur die direkte bydrae daarvan tot die effektiewe grondmeganiese spanning. Onder normale toestande is die spanning wat in die grond geïnduseer word te klein om sade te beperk, om hul swelling en ontkieming te benadeel, of om saailingontwikkeling te beperk. Maar swak ontkieming wat in of langs gekompakteerde gronde waargeneem word, of wanneer sade in krimpende grond vasgevang word, kan toegeskryf word aan groter meganiese beperkings wat deur die grond opgelê word, wat deels te wyte is aan die matriekpotensiaal.


Oplosmiddel potensiaal

Opgeloste potensiaal (Ψs), ook genoem osmotiese potensiaal, is negatief in 'n plantsel en nul in gedistilleerde water. Tipiese waardes vir sel sitoplasma is –0.5 tot –1.0 MPa. Opgeloste stowwe verminder waterpotensiaal (wat lei tot 'n negatiewe Ψw) deur van die potensiële energie wat in die water beskikbaar is, te verbruik. Opgeloste molekules kan in water oplos omdat watermolekules aan hulle kan bind deur waterstofbindings 'n hidrofobiese molekule soos olie, wat nie aan water kan bind nie, kan nie in oplossing gaan nie. Die energie in die waterstofbindings tussen opgeloste stofmolekules en water is nie meer beskikbaar om werk in die sisteem te doen nie omdat dit in die binding vasgebind is. Met ander woorde, die hoeveelheid beskikbare potensiële energie word verminder wanneer opgeloste stowwe by 'n waterige sisteem gevoeg word. Dus, Ψs neem af met toenemende opgeloste stofkonsentrasie. Omdat Ψs is een van die vier komponente van Ψstelsel of Ψtotaal, 'n afname in Ψs sal 'n afname in Ψ veroorsaaktotaal. Die interne waterpotensiaal van 'n plantsel is meer negatief as suiwer water as gevolg van die sitoplasma se hoë opgeloste stof-inhoud (Figuur 2). As gevolg van hierdie verskil in waterpotensiaal sal water via die proses van osmose van die grond na 'n plant se wortelselle beweeg. Dit is hoekom opgeloste stof potensiaal soms osmotiese potensiaal genoem word.

Plantselle kan Ψ metabolies manipuleers (en by uitbreiding,Ψtotaal) deur opgeloste stofmolekules by te voeg of te verwyder. Daarom het plante beheer oor Ψtotaal deur hul vermoë om metaboliese beheer oor Ψ uit te oefens.

Figuur 2. 'n Semipermeabele membraan tussen twee waterige sisteme

In Figuur 2 sal water van 'n gebied met hoër na laer waterpotensiaal beweeg totdat ewewig bereik word. Opgeloste stowwe (Ψs), druk (Ψbl), en swaartekrag (Ψg) invloed op die totale waterpotensiaal vir elke kant van die buis (Ψtotaal regs of links ), en dus die verskil tussen Ψtotaal aan elke kant (ΔΨ). (Ψm, die potensiaal as gevolg van interaksie van water met soliede substrate, word in hierdie voorbeeld geïgnoreer omdat glas nie veral hidrofiel is nie). Water beweeg in reaksie op die verskil in waterpotensiaal tussen twee sisteme (die linker- en regterkant van die buis).

Oefenvraag

Positiewe waterpotensiaal word aan die linkerkant van die buis geplaas deur Ψ te verhoogbl sodanig dat die watervlak aan die regterkant styg. Kan jy die watervlak aan elke kant van die buis gelyk maak deur opgeloste stof by te voeg, en indien wel, hoe?


CBSE Klas 11 Biologie Hoofstuk 11 Vervoer in Plante Studiemateriaal

By blomplante vind 'n komplekse beweging van materiale in verskillende rigtings plaas. Dit is ten spyte van die feit dat plante geen bloedsomloopstelsel dra nie. Water wat deur die wortels opgeneem word, moet al die dele van die plant bereik, tot by die punt van die groeiende stam, waar fotosintese en groei aan die gang is. Blare vervaardig voedsel wat aan alle dele van die plant, insluitend die wortels, voorsien moet word.

Materiale beweeg ook oor kort afstande, dit wil sê binne die sel, oor die membrane of selfs sel tot sel. Die stowwe wat vervoer word, is water, mineraal, voedingstowwe, organiese voedingstowwe en plantgroeireguleerders. Oor kort afstande beweeg die stowwe deur diffusie en sitoplasmiese stroming aangevul deur aktiewe vervoer, terwyl die langafstandvervoer deur xileem en floëem plaasvind en translokasie genoem word.

Onderwerp 1 Vervoer en Plantwaterverhoudings

By gewortelde plante is water- en mineraalvervoer in xileem eenrigting (wortels tot stingels). Translokasie van organiese en anorganiese voedingstowwe is egter multi-rigting. Organiese verbindings wat in die blare gesintetiseer word, word na alle dele vervoer, insluitend bergingsorgane.
Die bergingsorgane voer later hierdie organiese verbindings weer uit wanneer nodig. Belangrike voedingstowwe word ook onttrek uit plantdele wat veroudering ondergaan en word aan die groeiende dele verskaf. Hormone en plantgroeireguleerders is in baie klein hoeveelhede teenwoordig en word dikwels op gepolariseerde (eenrigting) wyse vervoer.
Vervoermiddel
Vervoer in plant is 'n belangrike verskynsel. Dit kan eenrigting of tweerigting wees. Daar is hoofsaaklik drie belangrike metodes van vervoer van materiaal in en uit selle, dit wil sê diffusie, gefasiliteer diffusie en aktiewe vervoer. Hierdie proses word hieronder in besonderhede gegee
1. Diffusie
Dit is 'n fisiese proses waarin passiewe vervoer van oplosmiddelmolekules of opgeloste ione plaasvind sonder die besteding van energie. Dit is 'n stadige proses en is onafhanklik van lewende sisteem. Tydens die proses vloei die molekules of ione op 'n ewekansige wyse van die gebied van hoër konsentrasie na gebied van laer konsentrasie, hetsy dit 'n gas, vloeistof of vaste stowwe is. Tempo van diffusie word hoofsaaklik beïnvloed deur
(а) Konsentrasiegradiënt van diffuserende stof.
(b) Deurlaatbaarheid van die membraan wat hulle skei.
(c) Temperatuur
(d) Druk
(e) Digtheid
Let wel:
* Diffusietempo is omgekeerd verwant aan vierkantswortel van relatiewe digtheid van die diffuserende stof. Dit staan ​​bekend as Graham se wet van diffusie.

* Diffusie is 'n baie belangrike verskynsel by plante aangesien dit die enigste vervoermiddel van gasse daarin is.
* Die neiging van verskillende stowwe om te diffundeer volgens hul eie parsiële druk of konsentrasie word onafhanklike diffusie genoem.
2. Gefasiliteerde verspreiding
'n Gunstige konsentrasiegradiënt van molekules is noodsaaklik vir diffusie. Die tempo van diffusie hang af van die grootte van die stowwe, maw kleiner die stof, hoe vinniger sal dit diffundeer en van sy oplosbaarheid in lipiede (hoofbestanddele van membraan), maw meer die stof is oplosbaar in lipied, vinniger sal dit diffundeer deur die membraan.
Vervoer van stowwe (wat hidrofiele eenheid het) word deur vervoerproteïene vergemaklik. Hierdie proteïene skep nie op sigself enige konsentrasiegradiënt nie, 'n konsentrasiegradiënt is reeds teenwoordig.
Hierdie proses word gefasiliteerde diffusie genoem. Gefasiliteerde diffusie laat nie netto beweging van molekules van lae na hoë konsentrasie toe nie omdat dit insette van energie sal vereis. Die vervoertempo bereik uiteindelik die maksimum wanneer alle vervoerders van proteïene benut word.
Gefasiliteerde diffusie is baie spesifiek, dit wil sê, laat opname van slegs geselekteerde stowwe toe.

Daar is twee verskillende tipes vervoerproteïene, dit wil sê draerproteïene en kanaalproteïene. Draerproteïene bind die bepaalde opgeloste stof wat vervoer moet word en lewer dit aan die ander kant van die membraan.
Die kanaalproteïene vorm kanale in die selmembraan sodat molekules maklik vervoer kan word. Dit word kanaalbemiddelde gefasiliteerde diffusie genoem. Uit hierdie kanale bly sommige altyd oop terwyl die ander beheer word. Die groot vervoerderproteïene, wat groot porieë in die buitenste membrane van die plastiede, mitochondria en bakterieë skep om 'n verskeidenheid molekules tot die grootte van klein proteïene te kruis, word poriene genoem.
Tydens vervoer bind die ekstrasellulêre molekule aan die vervoerproteïen wat dan na die intrasellulêre matriks roteer en die molekule binne die sel vrystel, bv. Waterkanale wat uit agt verskillende tipes akwaporiene bestaan.
Let wel:
Aquaporin is membraanproteïene vir passiewe vervoer van water. Hulle verhoog die vervoersnelheid van water oor die membraan sonder om die vervoerrigting te verander.
Passiewe Simports en Antiports
Met betrekking tot gefasiliteerde diffusie laat sommige draer- of vervoerproteïene die beweging van molekules slegs toe as twee molekules saam beweeg. Hierdie tipe beweging staan ​​bekend as mede-vervoer.
Dit kan van die volgende drie tipes wees
a. Simport
Hierin kruis beide molekules die membraan in dieselfde rigting.
b. Antiport
Hierin kruis beide molekules membraan in teenoorgestelde rigtings.
c. Uniport
In hierdie tipe beweeg die molekules oor 'n membraan onafhanklik van enige ander molekules

3. Aktiewe vervoer
Aktiewe vervoer gebruik energie in die vorm van ATP om molekules of ione teen 'n konsentrasiegradiënt te pomp (d.w.s. opdraande vervoer lae konsentrasie na hoë konsentrasie). Dit word uitgevoer deur die draerproteïene in die plasmamembraan. “Wanneer die vervoerders versadig raak of opgebruik word, bereik die vervoertempo sy maksimum vlak.
Hierdie draerproteïene is baie spesifiek om proteïene oor te dra. die membraan. Die ione wat eers binne die membraan vervoer is, kan nie na die buitenste ruimte terugkeer nie. Terwyl die draerproteïen terugkeer na sy oorspronklike toestand om nuwe ioon of 'n molekule te kies. Hierdie draerproteïene is baie sensitief vir inhibeerders of ander stowwe, wat die eienskap het om met sykettings van die proteïene te reageer.
Vergelyking van verskillende vervoerprosesse
Uit die vervoermeganismes wat hierbo bespreek is, vind diffusie (hetsy gefasiliteer of nie) langs 'n konsentrasiegradiënt plaas sonder die benutting van energie. Beide gefasiliteer diffusie en aktiewe vervoer word egter deur membraanproteïene bemiddel.
Proteïenvervoerders is hoogs selektief van aard, kan versadig word, reageer op inhibeerders en is onder hormonale regulering.
Vergelyking van verskillende vervoerproses

Plantwaterverhoudings
Voordat ons bespreek hoe absorpsie en vervoer van water in plante plaasvind. Dit is nodig om 'n paar basiese feite oor water te verstaan. Sonder die konstante toevoer van water kon die plant nie enige van sy fisiologiese aktiwiteite voortsit nie.
Enkele nuttige funksies van water word hieronder gegee
(i) Water dra die voedingstowwe vanaf die grond na die plante.
(ii) Water tree op as 'n hoofkomponent van alle lewende selle, d.w.s. 'n medium waarin alle stowwe opgelos word en verskeie tipes reaksies ondergaan, bv. protoplasma van selle is niks anders as water wat verskeie verskillende molekules of gesuspendeerde deeltjies bevat nie.
(iii) Dit dien as 'n uitstekende oplosmiddel en dien ook as verkoelingstelsel in plante.
(iv) Elke plant, hetsy kruidagtig of houtagtig, bestaan ​​uit water, maar die hoeveelheid daarvan verskil, bv. Kruidagtige plant het 10-15% van sy vars gewig aangesien droëmateriaal waatlemoen 92% water het terwyl houtagtige plante relatief baie min water het.
(v) Dit dien ook as 'n hoofkomponent van sade (vir hul oorlewing en asemhaling) alhoewel dit droog voorkom.
(vi) Dit dien as 'n beperkende faktor vir groei en produktiwiteit van plante in beide landbou- en natuurlike omgewings as gevolg van hoë vereistes van water deur plante.
Let wel:
* 'n Volwasse mielieplant absorbeer amper drie liter water in 'n dag, terwyl 'n mosterdplant water gelykstaande aan sy eie gewig in ongeveer 5 uur absorbeer.
* Landplante neem daagliks groot hoeveelhede water op, maar die meeste daarvan is verlies aan die lug deur transpirasie (d.w.s. verdamping van die blare).
* Om plantwaterverwantskap te verstaan ​​'n begrip van aksiestandaardterme soos waterpotensiaal, opgeloste stofpotensiaal, drukpotensiaal, ens
Water potensiaal
Potensiaal is die manier om vrye energie voor te stel. Alle lewende organismes benodig gratis energie om te groei, metabolisme te handhaaf en voort te plant. Aangesien watermolekules kinetiese energie besit, is hulle in willekeurige beweging (in beide vloeibare en gasvormige vorm) wat vinnig en konstant is.
Waterpotensiaal is dus die verskil tussen die vrye energie van watermolekules in suiwer water en die energie van water in enige ander stelsel. Dit word aangedui met (psi) en uitgedruk in drukeenheid, dws pascals (Pa). Hoe groter die konsentrasie water in 'n stelsel, groter sal die kinetiese energie of waterpotensiaal daarvan wees, dit wil sê, suiwer water sal die grootste waterpotensiaal hê.
Die beste manier om spontane beweging van water van een streek na 'n ander uit te druk, is in terme van verskille in die vrye energie van water tussen twee gebiede, dit wil sê een met die hoër energie na een met die laer energie.
Water sal dus beweeg van die stelsel wat water met 'n hoër potensiaal bevat na die een met 'n laer potensiaal (af in die gradiënt). Daarom word hierdie beweging van water diffusie genoem.
Let wel:
* Die term waterpotensiaal is die eerste keer deur Slatyer en Taylor gebruik.
* Volgens konvensie word die waterpotensiaal van suiwer water by standaardtemperature, wat nie onder enige druk is nie, as nul beskou.
* Waterpotensiaal word altyd beskou as die neiging van water om 'n sisteem te verlaat.
Oplosmiddel potensiaal
Die grootte waarmee waterpotensiaal verminder word as gevolg van die teenwoordigheid van 'n opgeloste stof in suiwer water staan ​​bekend as opgeloste stofpotensiaal. Wanneer opgeloste stof of een of ander stof in suiwer water opgelos word, neem die konsentrasie water af en sal oplossing minder vry water hê. Dit lei af dat die teenwoordigheid van opgeloste stofdeeltjies in water die vrye energie van water verminder, waardeur waterpotensiaal ook afneem.
Opgeloste potensiaal word aangedui deur J/S en is altyd negatief (of het waarde minder as nul). Vandaar,
Meer aantal opgeloste stofmolekules = Laer opgeloste stofpotensiaal (meer — ve).
By atmosferiese druk vir 'n oplossing

Drukpotensiaal
As 'n druk meer as atmosferiese druk op suiwer water of 'n oplossing (wat opgeloste stof bevat) toegepas word, neem die waterpotensiaal toe. Dit is gelykstaande aan die pomp van water van een plek na 'n ander soos ons hart opbou druk vir die sirkulasie van bloed in die liggaam.
Wanneer water 'n plantsel deur diffusie binnedring, word dit turgied as gevolg van die opbou van druk teen die selwand in 'n plantstelsel. Dit lei tot 'n toename in die drukpotensiaal. Dit is gewoonlik positief bekend as 'n turgordruk en word aangedui deur fp. Waterverlies tydens transpirasie veroorsaak 'n negatiewe hidrostatiese druk of spanning in die xileem. Dit is baie belangrik in vervoer (Asent of sap) oor lang afstande in plante.
Waterpotensiaal word beïnvloed deur beide opgeloste stof en drukpotensiaal.

Osmose
'n Plantsel word omring deur beide selwand en selmembraan. Die selwand is vrylik deurlaatbaar, dit wil sê dit dien nie soos 'n versperring vir die beweging van water en ander stowwe nie.Die selmembraan en membraan van vakuool, die tonoplast is verantwoordelik vir die bepaling van water of ander molekules in of uit die sel.
Die groot sentrale vakuool en die inhoud daarvan (vakuolêre sap) dra by tot die opgeloste stofpotensiaal van die sel.
Osmose kan gedefinieer word as die netto beweging van oplosmiddelmolekules (watermolekules) oor 'n differensieel of semipermeabele membraan.
Osmose vind baie spontaan plaas in reaksie op 'n dryfkrag.
Die beweging van oplosmiddel, in osmose vind plaas as gevolg van die verskille van waterpotensiaal aan twee kante, d.w.s. water sal beweeg vanaf 'n gebied met hoër chemiese potensiaal na 'n gebied met laer chemiese potensiaal totdat die toestand van ewewig bereik word.
Die netto rigting van molekules en tempo van osmose hang van twee faktore af
(i) Drukgradiënt
(ii) Konsentrasiegradiënt.
Osmose is 'n passiewe proses en vereis geen insette van energie nie. Die ontdekking van osmose is deur Pfeffer gemaak.
Illustrasie van Osmose
Die verskynsel van osmose kan maklik verstaan ​​word aan die hand van die diagram hieronder

Op grond hiervan word die volgende waarnemings gemaak
(i) Oplossing in kamer B het 'n laer waterpotensiaal (aangesien dit meer aantal opgeloste stofdeeltjies bevat
as A).
(ii) Oplossing in kamer A het 'n laer opgeloste stofpotensiaal (aangesien dit minder aantal opgeloste stofdeeltjies het as B-kamer) en B-kamer het hoër opgelostestofpotensiaal (aangesien dit hoë opgeloste stofdeeltjies en minder oplosmiddel bevat, d.w.s. water).
(iii) Osmose sal plaasvind vanaf kamer A —> B, want soos vroeër verduidelik, vind osmose altyd plaas vanaf sy gebied van hoër chemiese potensiaal na 'n gebied met laer chemiese potensiaal.
Mens moet nie verwar word met die beweging van oplosmiddel (water) en beweging van opgeloste stof (water + opgeloste stofdeeltjies) nie, aangesien opgeloste stof altyd van 'n gebied met laer konsentrasie na hoër konsentrasie beweeg en omgekeerd in die geval met oplosmiddel
(iv) By ewewig sal beide kamers dieselfde waterpotensiaal hê (m.a.w. nie A en B sal laer of hoër waterpotensiaal hê nie).
Let wel:
Endosmose en eksosmose Die invloei van oplosmiddel (water) in 'n sel van buite af wanneer dit in gedistilleerde water geplaas word, word endosmose genoem, waarin selle opswel as gevolg van die binnedring van water en stomp word.
Aan die ander kant, die uitwaartse vloei van water uit sel wanneer dit in hipertoniese oplossing soos suikeroplossing geplaas word, is die sel geneig om te krimp en slap word. Hierdie uitwaartse vloei van water in oplossing word eksosmose genoem.
Die tregter-eksperiment
Dit is nog 'n eksperiment wat in die laboratorium uitgevoer word waardeur die verskynsel van osmose maklik gedemonstreer kan word.
Die volgende stappe word tydens hierdie eksperiment uitgevoer
(a) 'n Beker word geneem en met suiwer water gevul.
(b) 'n Hierdie tregter word met sukrose-oplossing gevul en omgekeerd in 'n beker met water gehou (vlak word aangeteken).
(c) Die omgekeerde tregter word deur 'n semi-deurlaatbare membraan van 'n suiwer water geskei.
(d) Vlak van die sukrose-oplossing sal in die tregter styg soos wat water in die tregter sal inbeweeg soos in fig (a) getoon.
(e) Water sal aanhou beweeg totdat 'n ewewigstoestand bereik word.
As sukrose deur die membraan sal diffundeer, sal die ewewig nooit bereik word nie, want vir die toestand van ewewig moet die konsentrasie of gradiëntpotensiaal gelyk wees in beide die kamers, d.w.s. tregter en beker.
(f) Eksterne druk word vanaf die boonste gedeelte van die tregter toegepas soos in fig.(b) om die waterbeweging in die tregter deur die membraan te stop.

Verskille tussen diffusie en osmose

Belangrikheid van osmose
Osmose is op baie maniere nuttig soos hieronder gegee
(i) Dit help met die handhawing van selturgisiteit.
(ii) Speel 'n belangrike rol in stomatale beweging tydens transpirasie.
(iii) Dit help met die beweging van vloeistowwe oor biologiese membrane.
(iv) Dit het ook effekte op die opname van water deur wortels.
Osmotiese druk
Dit is daardie druk van 'n oplossing wat op die oplossing toegepas moet word om die deurgang van oplosmiddel as gevolg van osmose moontlik te maak. Dit is ook die funksie van opgeloste stof konsentrasie d.w.s. meer die konsentrasie van 'n opgeloste stof, groter sal die hoeveelheid druk wat toegepas word om te verhoed dat water diffundeer. Osmotiese druk is numeries gelyk aan die osmotiese of opgeloste potensiaal, maar osmotiese potensiaal het 'n negatiewe teken, terwyl osmotiese druk altyd 'n positiewe druk is.

Die osmotiese druk van 'n oplossing hang grootliks af van die verhouding tussen die aantal opgeloste stof en oplosmiddeldeeltjies teenwoordig in 'n gegewe oplossing.
Let wel:
* Instrument wat gebruik word om osmotiese druk te meet, word osmometer genoem, bv. Berkeley en Hartleys osmometer.
* Omgekeerde osmose is uitsetting van suiwer water uit oplossing deur 'n semipermeabele membraan onder die invloed van eksterne druk, hoër as OP van oplossing.
Verskille tussen osmotiese druk en osmotiese potensiaal

Tipes oplossings
Die plantselle of weefsels tree op volgens die beweging van water, afhangende van die omliggende oplossing. Dus, op die basis van konsentrasie van sel sap (sellulêre oplossing gevind in 'n groot sentrale vakuum van 'n lewende plant selle).
Die oplossings is van die volgende drie tipes (i) Isotoniese Oplossing Dit is 'n tipe oplossing, wat 'n soortgelyke konsentrasie het as die selsap van die selle, d.w.s. Geen verandering vind in 'n sel plaas nadat dit in isotoniese oplossing geplaas is nie.
(ii) Hipotoniese oplossing Dit is 'n tipe oplossing wat 'n laer konsentrasie (meer verdund) as die selsap het. Die sel swel op wanneer dit in hierdie oplossing geplaas word.
(iii) Hipertoniese Oplossing Dit is 'n tipe oplossing wat 'n hoër konsentrasie het as die selsap van selle. Die selle krimp wanneer dit in hipertoniese oplossing geplaas word.
Let wel:
Die term 'Diffusion Pressure Deficit' (DPD) is in 1938 deur BS Meyer geskep. Die hoeveelheid waarmee diffusiedruk van 'n oplossing laer is as dié van sy suiwer oplosmiddel staan ​​bekend as diffusiedruktekort.

Plasmolise
Hierdie verskynsel vind plaas wanneer water uit die selle beweeg en die selmembraan van 'n plantsel wegkrimp van sy selwand af wanneer dit in 'n hipertoniese oplossing (met meer konsentrasie) geplaas word. Tydens die proses veroorsaak die hipertoniese oplossing eksosmose (uitwaartse beweging van water).
Die water beweeg eers uit die sitoplasma en dan uit die sentrale vakuum. Hierdie onttrekking van water deur diffusie in die ekstrasellulêre vloeistof veroorsaak dat die sel in grootte krimp, waardeur sel wegbeweeg van die wande af. Daar word gesê dat die selle geplasmoliseer is.
Die spasie tussen die selwand en die gekrimpte protoplast word beset of gevul deur die ewige oplossing.
By beperkende plasmolise balanseer die druk van eksterne oplossing die osmotiese druk van die sitoplasma. Dus, tydens hierdie toestand van ewewig wanneer die vloei van water in en uit die sel dieselfde is, word die selle slap genoem.

Deplasmolise
Die proses waarin die geplasmoliseerde sel wanneer dit in suiwer water of hipotoniese oplossing geplaas word, 'n turgordruk opbou (waarin water die sel binnedring en die sitoplasma 'n druk teen die muur laat opbou). Dit is hoofsaaklik verantwoordelik vir vergroting en uitgebreide groei van die selle. Gedurende hierdie stadium kom water in as gevolg van endosmose en sel word weer turgis wanneer protoplast sy oorspronklike vorm en grootte bereik. Aangesien selwand styf is, skeur die sel nie. Die druk wat teen stywe wand uitgeoefen word as gevolg van die binnedring van water deur die protoplaste word drukpotensiaal genoem, d.w.s. fp.
(i) Deplasmolise moet onmiddellik na plasmolise gevolg word anders word die selprotoplast permanent beskadig.
(ii) Drukpotensiaal van 'n slap sel is nul omdat daar geen netto beweging van water in en uit die sel is nie.
(iii) Selwand word gevind in bakterieë, swamme, alge sommige archea en plantselle (diere en protosoë het nie selwande nie).
Verskille tussen Plasmolise en Deplasmolise

Belangrikheid van Plasmolise
(i) Dit laat 'n plantsel toe om water te verloor sonder om te sterf, dit kan krimp of in grootte toeneem soos water beskikbaar is binne die beperkings van die selwand.
(ii) Dit word deur lewende selle getoon. Hierdeur kan ons bepaal of 'n sel lewend of dood is.
(iii) Dit help met die bepaling van osmotiese druk van plante.
(iv) Dit bewys dat selwand elasties en deurlaatbaar is.
Imbibisie
Dit is 'n spesiale verskynsel waarin water of enige ander vloeistof deur die vaste deeltjies (kolloïede) van 'n stof geabsorbeer word. Dit lei daartoe dat hulle geweldig in volume toeneem. Die vaste deeltjies wat water of enige ander vloeistof indrink, word imbibante genoem. Die vloeistof wat ingesluk word, staan ​​bekend as imbibate. Dit is ook 'n tipe diffusie omdat beweging van water langs konsentrasiegradiënt plaasvind soos in diffusie. Tydens imbibisie word watermolekules styf geadsorbeer en becc geïmmobiliseer.
Let wel:
* Tydens imbibisie verloor watermolekule die meeste van hul kinetiese energie in die vorm van hitte. Dit word hitte van hidrasie of hitte van benatting genoem
* Imbibisie kan die beste verduidelik en gesien word in die absorpsie van water deur sade en droëhout wat as absorberende middels dien om water op te neem en te swel.
Imbibisie druk
Die druk wat ontwikkel word deur soliede deeltjies, wat water of enige ander vloeistof adsorbeer wanneer dit ondergedompel word in suiwer suiwer vloeistof, word imbibisiedruk genoem. Dit is as gevolg van hierdie druk in plante dat saailinge uit die grond kom en hulself vestig.
Voorwaardes wat nodig is vir imbibisie om plaas te vind is
(i) Affiniteit tussen die adsorbeermiddel en die vloeistof wat ingesluk is, is noodsaaklik.
(ii) Waterpotensiaalgradiënt tussen die absorberende middel en die vloeistof wat ingesluk is.
Die verskynsel van imbibisie word ook beïnvloed deur verskeie faktore soos temperatuur (styg met styging in temperatuur), druk (verminder as druk teen imbibant is), pH (hang af van verandering van imbibant) elektroliete (afname) en tekstuur van imbibant (verhoog indien dit los is, neem af as dit kompak van aard is).
Belangrikheid van Imbibisie
Imbibisie speel volgende groot rolle
(i) Help saailinge om uit die grond te kom.
(ii) Tree op in die aanvanklike stadium in ontkieming van die sade.
(iii) Help van sade.
(iv) In ouer tye is die imbibisiedruk gebruik om die rotse en klippe te breek.
(v) Dit is dominant in die aanvanklike stadium van waterabsorpsie deur wortels.
Verskille tussen Imbibition en Diffusie Imbibition Diffusie

Let wel:
Adsorpsie is eienskap van kolloïede. Gevolglik is materiaal wat 'n hoë proporsie kolloïede het, goeie imbibante. bv. hout, is goed absorberend aangesien dit proteïene, sellulose en stysel as kolloïdale stowwe bevat.

Onderwerp 2 Langafstandvervoer van water

Langafstandvervoer van stowwe kan nie deur die proses van diffusie alleen plaasvind nie. Diffusie is verantwoordelik vir slegs daardie molekules waarvoor beweeg
kort afstand en dit is 'n baie stadige proses. Byvoorbeeld, die beweging van 'n molekule oor 'n tipiese plantsel (ongeveer 50 nm.) neem ongeveer 2,5 sekondes. Teen hierdie tempo sal die beweging van molekules oor 'n afstand van 1 m ongeveer 32 jaar deur diffusie alleen neem.
In groot en komplekse organismes is plekke van produksie of absorpsie en plekke van berging ver van mekaar af, dus moet die stowwe wat oorgedra word 'n lang pad volg en oor baie groot afstande beweeg.
Daarom is 'n paar spesiale langafstand-vervoerstelsels nodig om stowwe teen baie vinniger oor lang afstande oor te dra.
Die beweging van water, minerale en voedsel oor lang afstande word oor die algemeen gedoen deur 'n massa- of grootmaatvloeistelsel, wat funksioneer as gevolg van verskil tussen die druk van twee punte, dit wil sê die bron en die wasbak. Die stowwe, hetsy opgelos of gesuspendeer in oplossing, word teen dieselfde spoed vervoer. So 'n beweging verskil van diffusie waar verskillende stowwe onafhanklik van mekaar beweeg, afhangende van hul eie konsentrasiegradiënte. Massa- of grootmaatvloeibeweging vind plaas deur vaskulêre weefsels, xileem en floëem van plante. Die grootmaat beweging van stowwe deur geleidende of vaskulêre weefsels van plant word translokasie genoem.
Daar is oor die algemeen twee tipes vaskulêre weefsels in plante wat verantwoordelik is vir translokasie
(i) Xileem Dit is verantwoordelik vir die translokasie van water met minerale soute, sommige organiese stikstof en hormone hoofsaaklik van wortels na lugdele van plante.
(ii) Floëem Dit is verantwoordelik vir die translokasie van organiese en anorganiese stowwe vanaf blare na ander dele van die plant. Grootmaatvloei kan óf werk as gevolg van positiewe hidrostatiese drukgradiënt (soos 'n tuinslang) soos in floëem óf 'n negatiewe hidrostatiese drukgradiënt (soos suiging deur 'n strooi) soos in xileem.
Absorpsie van water deur plante
Plante absorbeer water deur wortels. Die area van jong wortels waar die meeste absorpsie van water en minerale plaasvind, is egter wortelhaarsone. Wortelhare is dunwandige, skraal verlenging van wortelepidermale sel wat in miljoene aan die punt van die wortels teenwoordig is. Dit is baie delikate struktuur, wat nie langer as dae of 'n week hou nie. Hulle het baie taai mure wat help met stywe hegting aan die gronddeeltjies.
Trageïede en tragea van xileem vervoer water in plante.
Water wat sodra dit deur vylwortelhare geabsorbeer is, die epidermis binnedring, vanwaar dit dieper in die wortellae inbeweeg en uiteindelik die xileem bereik deur twee weë te volg, d.w.s. apoplast en simplast.

Apoplast-weg
Apoplast is die stelsel van aangrensende selwande (d.w.s. verbindende selwande, intersellulêre spasies, selwand van endodermis) wat deurlopend deur die plant voorkom, behalwe by die kaspariese stroke endodermis in wortels. In hierdie pad vind die beweging van watermolekules slegs deur intersellulêre ruimtes en die wande van die selle plaas. Die waterbeweging vind plaas langs die gradiënt" van wortelhare tot xileem deur die wande van tussenliggende selle sonder om enige membraan of sitoplasma te kruis. Dit bied dus geen versperring vir die beweging van water, wat plaasvind deur massavloei, as gevolg van adhesie nie. en kohesie van watermolekules.
Daar is geen betrokkenheid van osmose in die apoplastweg nie.
Simplast Pathway
Hierdie stelsel sluit die lewende deel van die plantselle in wat bestaan ​​uit onderling gekoppelde protoplaste van naburige selle en verbind is deur sitoplasmiese stringe wat deur plasmodesmata strek.
Die water wat as gevolg van aktiewe absorpsie in die selsap van wortelhaar ingaan, beweeg in die onderliggende korteksselle wat begrens word deur 'n aaneenlopende selektief deurlaatbare membraan deur plasmodesmata.
Die beweging is relatief stadiger aangesien water die selle deur die selmembraan binnedring. Die beweging is weer teen die potensiële gradiënt af. Hierdie pad word aangehelp deur sitoplasmiese stroming, wat help met vinniger beweging oor individuele selle. Dus, die fasilitering van vervoer.
Sitoplasmiese stroming is 'n outonome lewensbelangrike beweging wat voortdurend in eukariotiese selle plaasvind, bv. rondom die sentrale vakuool. Ook bekend as siklose. Dit kan maklik in die selle van Hydrilla-blaar waargeneem word. Die beweging van chloroplast as gevolg van stroom word maklik onder die mikroskoop gesien.
Daar word algemeen geglo dat beide apopiaste- en simplastroetes in plante werksaam is, maar apopiaste-weg bied minder of geen weerstand nie. Dus, water gaan voort om deur apopiast in die wortels te beweeg.
Aangesien die apopiaste-weg deur die binding van 'n onderliggende matriks genaamd die kaspariese strook in die binneste grens van die korteks geblokkeer word, is die endodermengsel ongevoelig vir water.
Daarom vind die beweging van water deur en die endodermis deur die simplastbaan plaas, dit wil sê water vanaf die selwande gaan die sel sitoplasma binne en beweeg van een sel sitoplasma na 'n ander sel sitoplasma wat die selmembraan deur plasmodesmata kruis en uiteindelik die xileem elemente bereik.
Mikorrisa Absorpsie
In plaas daarvan om wortelhare vir absorpsie te gebruik, gebruik baie plante mikorisa vir waterabsorpsie. Mikorrisa is 'n simbiotiese assosiasie tussen 'n swam en 'n jong wortelstelsel van 'n plant. Swamhifes het 'n baie groot oppervlakte en strek oor voldoende afstand tot in die grond, waar 'n wortel nie kan bykom nie.
Hulle absorbeer beide minerale ione en water uit die grond en verskaf hierdie stowwe aan die wortels. Die wortels verskaf op hul beurt suiker en N-bevattende verbinding aan die mikorisa. Die mikorisale assosiasie is verpligtend in baie gevalle, bv. sade van Pinus en baie orgideë kan nie behoorlik ontkiem sonder die ontwikkeling van mikorisale assosiasie nie.
Waterbeweging op 'n plant (opkoms van sap)
Translokasie van water of styging van sap is gewoonlik opwaarts vanaf die wortels na die bokant van die plant via stam, dit wil sê na die blare en groeipunte of apikale meristeme en ander lugplantdele. Dit vind plaas deur die lugpypelemente van xileem. Baie teorieë is voorgehou om die opwaartse beweging van water te verduidelik.
Twee van hulle word hieronder gegee
Selflaaidruk
Daar word geglo dat alle plante oortollige water deur 'n aktiewe proses absorbeer en geneig is om 'n positiewe hidrostatiese druk binne die wortelstelsel bekend as worteldruk op te bou. As gevolg van hierdie aktiwiteit word die water opwaarts langs die lengte van die stam tot 'n klein hoogte gestoot. Die druk binne die xileem word veroorsaak as gevolg van die diffusie drukgradiënt en word in stand gehou deur die aktiwiteit van lewende selle.
Demonstrasie van worteldruk in plante
Aan die begin van die eksperiment, kies 'n plant met sagte stam op 'n dag wanneer daar baie vog in die atmosfeer is. Vroeg in die oggend sny die stam horisontaal naby die basis, dit wil sê net bokant die grond met 'n skerp lem. Die oomblik wat gesny word, begin 'n paar druppels oplossing uit die gesnyde stam uitvloei, wat te wyte is aan die positiewe worteldruk. Om nou die tempo van ekssudasie (stowwe wat uitvloei) en die samestelling van die ekssudate (soos sap, kieme, latex, ens.) te bepaal, maak 'n vertikale glasbuis gevul met water vas met behulp van 'n rubberbuis aan die gesnyde einde die stam. Daar word gesien dat 'n kolom sap in die buis ryp word, wat die maatstaf van die worteldruk sal wees.
Worteldruk word geïnhibeer of verminder tydens verminderde deurlugting, lae of hoë temperatuur, droogte, ens.
Worteldruk is maksimum gedurende die vroeë oggend van die lente en – reënseisoen wanneer die vlak van verdamping laag of minimum is en afneem met die vordering van die dag.
Die grootte van worteldruk is ongeveer twee bars of atmosfeer.
Guttasie
* Wanneer die hoeveelheid worteldruk hoog is en die tempo van itranspirasie laag is, is baie kruidagtige plante geneig om klein hoeveelhede water of vloeistof in die vorm van druppels van die hidatodes (klein porieë) of waterkliere te verloor. Dit is teenwoordig op die rande van die blare of waar die hoofaar eindig en naby die punte van lemme van sommige vaatplante soos ii grasse en klein kruidagtige plante (roos, aarbei, tamatie, ens.).
* Hierdie verskynsel waterverlies in sy vloeistoffase word guttasie genoem. Dit vind gewoonlik vroegoggend plaas. Die water wat uitvloei bevat organiese- en anorganiese stowwe.
Bydrae van Worteldruk
Aangesien worteldruk 'n beskeie druk in die algehele watervervoer bydra. Die enorme spanning wat deur transpirasie ontwikkel word, breek die aaneenlopende kettings van watermolekules in die xileem wat deur die worteldruk hervestig word. Sodoende lewer worteldruk 'n groot bydrae in die vervoer van water.
Beperkings op worteldruk
Worteldruk kan om die volgende redes nie verantwoordelik wees vir die translokasie van water of styging van sap nie
(i) Dit kan nie voldoende hoeveelheid water oplig om aan die vereiste water te voldoen nie.
(ii) Dit speel nie 'n rol in waterbeweging in hoë bome soos gimnosperme, ens.
(iii) Die hoeveelheid vloeistof wat deur die worteldruk vervoer word, is nie genoeg om die beweging van water in xileem in baie bome te meet nie.
(iv) Worteldruk blyk afwesig te wees in die somer wanneer die vereistes van water hoog is.
Alhoewel dit 'n groot rol speel in die vervoer van water deur xileem in sommige plante en sommige seisoene, is dit nie verantwoordelik vir die meerderheid van watervervoer nie, waardeur die meeste plante hul behoeftes deur transpiratoriese trek vervul.
Transpirasie trek
Plante het 'n aaneenlopende waterkolom in hul xileemkanale wat by die basis begin, d.w.s. wortels en voortgaan tot by blare vanwaar water verlore gaan deur die proses van transpirasie. Dus, ten spyte van die afwesigheid van 'n sirkulasiestelsel in plante, bereik die vloei van water opwaarts deur die xileem in plante redelik hoë tempo's tot 15 meter per uur.
Die watermolekules in die waterkolom bly aangetrek deur die kohesiekrag en kan nie maklik van mekaar geskei word nie. Daar is dus aantrekkingskrag tussen watermolekules en die binnewand van xileembuise. Waterkolom kan dus nie van die wande van xileembuise weggetrek word nie as gevolg van sterk kleef- en kohesiekragte. Dit behou die kontinuïteit van waterkolom van wortels tot blare.
Water gaan verlore van mesofilselle na die intersellulêre ruimtes as gevolg van transpirasie en ontwikkel 'n sterk negatiewe waterpotensiaal. Daar is baie groot aantal blare en elke blaar het duisende transpirerende mesofilselle, wat water uit die xileem onttrek. Dit lei tot 'n negatiewe druk in die waterkolom, wat 'n opwaartse trek oor die waterkolom uitoefen. Hierdie trek staan ​​bekend as transpirasie trek.
Hierdie spanning of trek word tot by die wortels oorgedra op soek na meer water. Die waterkolom (gevorm in die xileem-elemente van wortels) beweeg nou opwaarts onder die invloed van transpirasie trek.
Dus, die kohesie, kleefkragte en transpirasie trek help almal om water op te lig deur xileem elemente en as gevolg van die kritieke rol van kohesie word die transpirasie trek ook genoem kohesie-spanning transpirasie trek model van water vervoer.
Let wel:
Kohesie-spanningsteorie is oorspronklik deur Dixon en Jolly in 1894 voorgestel en verder verbeter deur Jolly in 1914.


Biologie Eksamen Hersiening III

B) sistemiese en pulmonale sirkulasie
C) kutane asemhaling
D) 'n gedeeltelik verdeelde ventrikel.

A) sy vermoë om bloed na alle dele van die vis se liggaam te pomp.

B) sy vermoë om bloed na die kieue te pomp voordat die bloed na die oorblywende dele van die liggaam gepomp word.

C) sy vermoë om vol bloed te bly selfs terwyl dit in die conus arteriosus leegmaak.

D) sy vermoë om te funksioneer binne-in 'n vis wat onder die water leef, veral op groot dieptes.

A) dit kan twee keer soveel bloed pomp.

B) dit skep 'n ware dubbele bloedsomloopstelsel.

C) dit skei suurstofryke en nie-geoksigeneerde bloed.

D) dit verhoog die spoed van die bloed deur die longe.

B) is slegs verskeie selle dik
C) het geen geraamte nie

A) geen onderskeid tussen bloed en weefselvloeistof nie

C) Skeiding van ventrikels

A) Hulle het oop sirkulasie

C) Hulle het longe maar geen kieue nie

D) Hulle het 'n 4-kamer hart

A) Bespeur veranderinge in bloeddruk en dra dit na die brein oor

C) trek arteries saam wanneer beskikbare O2 laag is

D) bespeur wanneer 'n buigspier te ver gestrek is en pomp dan meer bloed na die spier

A) Hulle help om osmotiese potensiaal en die volume van ekstrasellulêre vloeistowwe te reguleer

B) Hulle skei molekules uit wat in oormaat teenwoordig is

C) Hulle bewaar molekules wat waardevol is of wat 'n tekort het

A) aktiewe vervoerdraers

C) woestynsoogdiere—sterk hipertonies

D) seesoogdiere - sterk hipertonies

C)Sport- en energiedrankies

A) Afskeiding en herabsorpsie

A) skei oorvloedige verdunde urine uit en behou soute

B) skei 'n klein volume verdunde urine uit en behou soute

C) skei oorvloedige gekonsentreerde urine uit

D) bewaar beide water en soute

C) Drink soutwater en skei soute uit

D) Skei soute uit met 'n nasale soutklier

B) Metanefridie van annelidwurms

C) Malpighiese buise van insekte

B) Bowman se kapsule → proksimale kronkelbuis → lus van Henle → distale kronkelbuis → versamelkanaal

C) Bowman se kapsule → lus van Henle → proksimale kronkelbuis → distale kronkelbuis → versamelkanaal

D) Bowman se kapsule → versamelkanaal → proksimale kronkelbuis → lus van Henle → distale kronkelbuis

B) Oorvloedige hiperosmotiese urine

D) Klein volume gekonsentreerde urine

C) Teenstroom hitte-uitruiling

B) Teenstroomwisseling tussen die lus van Henle en versamelkanale

C) Filtrering van groot proteïene in die glomerulus

D) Beweging van water uit die versamelkanaal

B) Plaas akwaporiene in vesikels

C) Stimuleer produksie van angiotensien II

D) Stimuleer dorsreaksie

C) die inflammatoriese reaksie

D) die temperatuur reaksie

B) antimikrobiese proteïene wat patogene doodmaak

D) die inflammatoriese reaksie

B) versprei
C) sterf
D) word 'n hibridoom

C) Aktiveer sitotoksiese T-selle

C) swem in geotermiese poele.

D) hardloop gereeld om op te warm.

B) individue van die bevolking is gewoonlik in kompetisie vir hulpbronne
C) individue van die bevolking reageer op ongelyke verspreiding van hulpbronne.

D) individue van die bevolking met ewekansige verspreiding vertoon sosiale interaksies.

B) Gebrek aan gebruik deur individue

D) Daar is 'n tipe III oorlewingskurwe

C) het 'n tipe II oorlewingskurwe

D) het 'n sterftesyfer & gt geboortesyfer

C) 'n manlik-gedomineerde geslagsverhouding hê

B) 'n bevolking in swak habitat stuur voortdurend verspreiders uit om bevolkings in beter habitatte te versterk.

C) 'n bevolking in beter habitatte stuur nie koloniseerders na armer habitatte nie.

D) Geskikte habitat is vlekkeloos versprei en geskei deur areas van ongeskikte habitat.

C) 'n manlik-gedomineerde geslagsverhouding hê

B) Tabelle word in hul voltooide vorm geproduseer, terwyl baie organismes tyd nodig het om te groei

C) Organismes kan meer organismes maak, maar tabelle kan nie meer tabelle maak nie

D) Organismes het onbeperkte hulpbronne, maar skrynwerkers is beperk in die hoeveelheid hout wat hulle kan bekom

B) Groei vertraag soos bevolking sy maksimum grootte bereik

C) Algemeen in groot, stadig groeiende spesies soos olifante

D) Word beperk deur hulpbronne soos voedsel

B) reproduseer 'n paar keer in sy leeftyd

D) kom in stabiele habitatte voor

B) neem vinnig toe totdat N K bereik en dan stop.

C) neem toe teen dieselfde tempo as wat dit was, en hou aan totdat N vir 'n entjie verby K is voordat dit gereguleer word.
D) nader nul soos N nader K.

B) is 'n subversameling van 'n samestelling.

C) bestaan ​​uit slegs een spesie.

D) bly gewoonlik dieselfde oor tyd.

B) Uitsluiting van beide spesies van die hele nis

C) Volharding van beide spesies deur die hele nis

D) Verdeling van die nis in twee onderafdelings, elk oorheers deur 'n enkele spesie

B) Dit is die werklike stel omgewingstoestande waarin dit 'n stabiele bevolking kan vestig.

C) Dit is gewoonlik kleiner as sy fundamentele nis.

C) lei tot inmengingskompetisie

D) maak gerealiseerde nisse groter

B) kan lei wanneer hulpbronpartisionering nie moontlik is nie

C) kom slegs voor in organismes met gedrag, soos diere

D) is onmoontlik om in die natuur waar te neem

B) hul fundamentele nisse is kleiner

C) Albei spesies ervaar gewoonlik toenames in bevolkingsgrootte

D) natuurlike seleksie kan karakterverplasing tot gevolg hê

B) 'n evolusionêre resultaat van mededinging

C) 'n voorloper tot mededingende uitsluiting
D) die enigste moontlike uitkoms van hulpbronverdeling

B) Aanpassings wat aan een spesie 'n fiksheidsvoordeel in 'n interaksie gee, sal waarskynlik teengewerk word deur aanpassings in die ander spesie wat hierdie voordeel uitskakel

C) In alle spesie-interaksies behalwe vir mutualisme, ten minste op spesies verloor

D) Selfs mutualistiese interaksies kan parasities raak as toestande verander. Gevolglik is interaksie spesies altyd in oorlog.


Osmose Lab Voorbeeld 2

Inleiding:
Kinetiese energie, 'n bron van energie wat in selle gestoor word, veroorsaak dat molekules teen mekaar stamp en in nuwe rigtings beweeg. Verspreiding is die gevolg van hierdie kontak. Diffusie is die ewekansige beweging van molekules na 'n gebied met laer konsentrasie vanaf 'n gebied met hoër konsentrasie. Osmose is 'n soort diffusie. Dit is die verspreiding van water deur 'n selektief deurlaatbare membraan vanaf 'n gebied met 'n hoër waterpotensiaal na 'n gebied met 'n laer waterpotensiaal. Waterpotensiaal is die maatstaf van vrye energie van water in 'n oplossing. 'N Lewende stelsel bevat ook 'n aktiewe vervoer om beweging te veroorsaak van deeltjies soos ione wat teen hul konsentrasiegradiënt beweeg. Die energiebron ATP word tydens hierdie proses gebruik om die deeltjies oor die selmembraan te beweeg. Hierdie eksperiment vind plaas om die verspreiding van klein molekules deur dialise buise te meet. Hierdie buis dien as 'n selektief deurlaatbare membraan, wat groter molekules toelaat om deur te gaan, maar stadig. Dialise is die beweging van 'n opgeloste stof deur 'n selektief deurlaatbare membraan.

As die twee oplossings aan weerskante van die membraan gelyk is en geen netto beweging bespeur word nie, is die oplossings isotonies. Dit beteken dat die oplossings dieselfde konsentrasie opgeloste stowwe het. As twee oplossings verskil in die konsentrasie van opgeloste stowwe wat elkeen het, is die een met meer opgeloste stowwe hipertonies. Die oplossing wat minder opgeloste stof het, is hipotonies.

Waterpotensiaal is die voorspelling van die beweging van water na of uit plantselle. Dit word afgekort deur die Griekse letter psi en het twee komponente, 'n fisiese drukkomponent, drukpotensiaal, en die effekte van opgeloste stowwe, opgeloste stowwe. Water beweeg altyd van 'n gebied met 'n hoë na 'n lae waterpotensiaal. Die vergelyking is waterpotensiaal gelyk aan die som van drukpotensiaal en opgeloste stofpotensiaal.

In 'n plantsel is turgordruk nodig. Dit is 'n druk wat beskikbaar is vir plante in 'n hipotoniese omgewing. Turgor -druk gee plante hul struktuur en sterkte. Wanneer 'n plantsel in 'n isotoniese oplossing is, neem die turgordruk af, wat verwelking in die plantstruktuur veroorsaak. In hipertoniese oplossings krimp plante se plasmamembraan weg van die selwand, 'n aksie wat plasmolise genoem word.

Hipotese:
Verspreiding en osmose vind plaas tussen verskillende molêre oplossings totdat die oplossings isotonies is, wat die turgordruk van plantselle beïnvloed.

Materiaal:
Laboratorium 1A – Die materiaal wat gebruik word om hierdie eksperiment uit te voer, is soos volg: een 30 cm strook dialise buis (vooraf geweek), gedistilleerde water, 15% glukose/1% stysel oplossing, 250 ml beker, Jodium Kalium Jodied oplossing, glukose Testape, en tou.

Lab 1B - Die materiaal wat gebruik word om hierdie eksperiment uit te voer, is soos volg: ses voorafgemaakte stroke dialise -buise, gedistilleerde water, 0,2M, 0,4M, 0,6M, 0,8M en 1,0M sukrose -oplossings, ses 250mL glasbekers, tou en elektroniese balans.

Lab 1C - Die materiaal wat gebruik word om hierdie eksperiment uit te voer, is soos volg: ses 250 ml glasbekers, 'n aartappel, 'n kernboorder, 'n mes, gedistilleerde water, 0,2M, 0,4M, 0,6M, 0,8M en 1,0M sukrose, tou, 'n liniaal en 'n elektroniese balans.

Lab 1D - Die materiaal wat gebruik word om hierdie eksperiment uit te voer, is soos volg: grafiekpapier, potlood, 'n liniaal, 'n sakrekenaar en kleurpotlode.

Lab 1E – Die materiaal wat gebruik word om hierdie eksperiment uit te voer, is soos volg: 'n ligmikroskoop, mikroskoopskyfie, dekstrokie, gedistilleerde water, NaCl-oplossing, papier, potlood en uieskil.

Prosedure:
Laboratorium 1A: Verkry 'n stuk dialise -buis van 30 cm wat vooraf gedistilleer is in gedistilleerde water. Maak die een kant stewig vas. Maak die ander kant van die dialise buis oop en voeg 15 ml 15%glukose/1%stysel oplossing in. Bind die ander kant van die sak vas en laat ruimte vir uitbreiding. Teken die kleur van die oplossing in die sak aan. Toets die 15% glukose/1% styseloplossing vir die teenwoordigheid van glukose met Testape. Vul 'n 250mL beker met gedistilleerde water en voeg ongeveer 4mL van Lugol se oplossing (IKI) by die gedistilleerde water. Toets hierdie oplossing vir die teenwoordigheid van glukose ook met die Testape. Teken die resultate in die datatabel aan. Dompel die sak in die beker van oplossing. Laat dit ongeveer 30 minute staan, of totdat 'n duidelike kleur waargeneem word. Teken finale kleure oplossings op in die sak en in die beker. Toets albei oplossings weer vir die teenwoordigheid van glukose met die Testape-strokies.

Lab 1B: Voordat u hierdie laboratorium begin, was u hande. Verkry ses 30 cm -dialise repies wat vooraf in gedistilleerde water geweek is. Bind elke punt stewig vas. Giet ongeveer 25 ml van elke sukrose -molêre oplossing in die onderskeie sakke (wat gemerk moet word, maar nie op die buis self nie). Maak die ander ente stewig vas met 'n tou, maak seker dat daar geen lugborrels uitkom nie en laat ruimte vir uitbreiding. Spoel elke sak af en vee die water af. Weeg en teken die aanvanklike massa van die dialisesakke in die datatabel aan. Vul ses 250 ml glasbekers 2/3 vol gedistilleerde water en merk elke beker met die onderskeie sakkies se molariteit sukrose. Dompel elke sak in die gedistilleerde water. Laat dit dertig minute staan. Verwyder elke sakkie, vee die kante af om 'n ekstra oplossing te kry, weeg en teken die massa in gram aan, en bepaal die massaverskil en persentasie verandering in massa. Vergelyk dan die groeppersentasies met die klas.

Lab 1C: Giet 100 ml van die toegewysde sukrose-oplossings in hul 250 ml-bekers (vooraf gemerk). Kry 'n groot aartappel. Haal 24 monsters uit die aartappel met 'n kernboorder en meet elkeen in sentimeter sodat hulle almal ewe lank is (gebruik die mes om die ente af te sny). Maak seker dat u geen vel by die monsters laat nie. Plaas hierdie kerne in 'n bedekte beker totdat 'n elektroniese balans verkry kan word. Bepaal die massa van vier kerns op 'n slag, plaas die vier in hul sukrose-oplossings. Teken hierdie data vir elk van die ses bekers op. Laat hierdie aartappelmonsters oornag ondergedompel in die oplossings sit. Verwyder die kerns, vee oortollige oplossing af en weeg die monsters, teken die massa in die datatabel aan. Bepaal die massaverskil, die persentasie verandering in massa en die klas gemiddelde persentasie verandering in massa. Teken die toename en afname in massa van die aartappelkerne volgens die molariteit van die oplossings waarin hulle geplaas is op grafiek 1.2.

Lab 1D: Gebruik papier, 'n potlood en 'n sakrekenaar om die opgeloste potensiaal van die sukrose -oplossing, die drukpotensiaal en die waterpotensiaal te bepaal. Kry ook grafiekpapier en grafiek die waardes wat gegee word vir die courgette persentasie verandering in massa en molariteit van sukrose oplossings in die grafiek 1.3.

Lab 1E: Berei 'n nat gemonteerde skyfie uieskil voor. Neem waar onder 'n ligmikroskoop en skets wat jy sien. Voeg 'n paar druppels NaCl -oplossing by, let op en teken ook wat u daar sien.

Data:
Tabel 1.1 Die teenwoordigheid van glukose in beker- en sakoplossings


Biologie-2016

Vervoer in Plante y 393 stof. Chemiese potensiaal van water is van groot belang om die beweging van water van grond na plant en binne plant te verduidelik. Waterpotensiaal kan gedefinieer word as die verskil in vrye energie per mol, tussen suiwer water en osmoties-beperkte, matriekgebonde of onder druk staande water (bv. oplossing) by dieselfde temperatuur en druk. Waterpotensiaal word aangedui deur die simbool y (Psi, 'n Griekse letter) en word gemeet in terme van druk, bv. in stawe of atmosfeer of in megapascal (MPa). Die waterpotensiaal van suiwer water word arbitêr op nul gestel. Wanneer 'n opgeloste stof by suiwer water gevoeg word, word die waterpotensiaal negatief namate die vrye energie verminder word. Die waterpotensiaal van alle oplossings is dus altyd minder as nul ('n negatiewe waarde). Wanneer suiwer water saamgepers of verhit word, word die waterpotensiaal positief namate die vrye energie toeneem. 'n Verskil in waterpotensiaal tussen twee streke bepaal die beweging van water. Water beweeg van hoër potensiaal na laer potensiaal. Byvoorbeeld, as twee streke (A & B) in 'n waterige sisteem waterpotensiale y en y onderskeidelik het, sal die verskil in waterpotensiaal wees: A B Dy = y – y . As y groter as y is, dan sal Dy positief wees en die water sal van A na A B A B B streek beweeg. As y groter as y is, sal Dy negatief wees en water sal van B na A beweeg. BA Indien die twee sisteme met verskillende waterpotensiale deur 'n semipermeabele membraan geskei word, vind die beweging van watermolekules altyd plaas vanaf die sisteem met hoër water potensiaal (verdunde oplossing) na die stelsel met laer waterpotensiaal (gekonsentreerde oplossing). Die beweging van water sal voortduur totdat die waterpotensiale van die twee sisteme gelyk word en 'n stadium van ewewig bereik word. Op hierdie stadium sal die netto beweging van watermolekules ophou. Komponente van waterpotensiaal : Die waterpotensiaal (y) van 'n lewende sel het drie hoofkomponentpotensiale soos osmotiese of opgeloste stofpotensiaal (y ), drukpotensiaal (y ) en matriekpotensiaal (y ). Water s p m potensiaal van 'n oplossing is eintlik die som van al die bogenoemde drie potensiaal. y = y + y + y s p m (a) Opgeloste potensiaal (y ) s Dit is as gevolg van die teenwoordigheid van opgeloste stowwe in 'n oplossing. Opgeloste potensiaal staan ​​ook andersins bekend as osmotiese potensiaal. Die teenwoordigheid van opgeloste stof in water verlaag die waarde van waterpotensiaal. Met 'n toename in opgeloste stofkonsentrasie neem die waarde van opgeloste stofpotensiaal verder af. Die waarde van opgeloste stofpotensiaal van 'n oplossing is dieselfde as die van osmotiese druk van daardie oplossing, maar met 'n negatiewe teken. Byvoorbeeld, as osmotiese druk 0,5 atmosfeer is, dan is y -0,5 atmosfeer s van dieselfde oplossing.

394 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I (b) Drukpotensiaal (y ) : p Die term drukpotensiaal (y ) is die hidrostatiese druk wat die protoplasma p op die selwand uitoefen as gevolg van osmotiese binnedring van water in die sel. Dit is die werklike druk wat uitgeoefen word en het positiewe waarde. Dit verhoog die vrye energie van water en dit verhoog waterpotensiaal (y). Dit is gelykstaande aan turgordruk (TP). (c) Matriekpotensiaal (y ) : m Die term matriek (pl. matrikse) word gebruik vir sulke oppervlaktes wat watermolekules kan adsorbeer, bv. selwande, kolloïdale stowwe teenwoordig in protoplasma, en gronddeeltjies, ens. Matriekpotensiaal (y ) is die komponent van waterpotensiaal wat beïnvloed word deur die teenwoordigheid van matrikse in die oplossing m en het 'n negatiewe waarde. Die y in die geval van plantweefsels en -selle word dikwels verwaarloos weens m sy onbeduidende lae numeriese waarde. Dus kan die vergelyking in vereenvoudigde vorm soos volg geskryf word: y=y + y s p d.w.s. die waterpotensiaal van 'n plantsel of enige oplossing is die som van opgeloste stofpotensiaal en drukpotensiaal. Wanneer 'n sel heeltemal turgis is, is sy waterpotensiaal die hoogste (=nul), dus y = s y (onthou, y het 'n negatiewe waarde). Wanneer 'n sel slap is, is die drukpotensiaal nul, dus p s y=y . Die verwantskap tussen waterpotensiaal en sy komponente word in Figuur s 10.5 voorgestel. Fig.10.5 : Verwantskap tussen selwaterpotensiaal (y) en sy komponente, opgeloste stofpotensiaal (y ) en druk se potensiaal (y ), en relatiewe selvolume.Hierdie diagram met termodinamiese terminologie is die gewysigde weergawe p van Fig. 10.8. Let daarop dat anders as in Fig. 10.8., in hierdie figuur die waardes van y en y 'n negatiewe teken het. s

Vervoer in Plante y 395 10.3.3. Osmose Osmose is 'n fisiese proses en word beskou as 'n spesiale tipe diffusie. In osmose beweeg slegs die oplosmiddelmolekules van hul gebied van hoër konsentrasie na die gebied met hul laer konsentrasie oor 'n semipermeabele membraan. As daar twee suikeroplossings is, oplossing A met 'n groter konsentrasie as oplossing B en hulle word geskei deur 'n semipermeabele membraan, dan sal water van B na A beweeg aangesien daar meer aantal watermolekules in B is as dié van A. Hierdie spontane beweging van watermolekules van B tot A word veroorsaak as gevolg van die verskynsel van "osmose". Dus, osmose kan gedefinieer word as die beweging van water (of enige oplosmiddel) van 'n oplossing met 'n laer konsentrasie na 'n oplossing van hoër konsentrasie wanneer beide die oplossings geskei word deur 'n semipermeabele membraan. Sulke membrane wat slegs deurgang van oplosmiddelmolekules (water) toelaat en nie opgeloste stofmolekules daardeur laat beweeg nie, word semipermeabele membraan genoem. Perkamentpapier, visblaas, wit membraan van eiers, diereblaas, ens. is die voorbeelde van semipermeabele membraan. Osmose kan deur 'n eenvoudige eksperiment in die laboratorium gedemonstreer word. Neem 'n langstam distel tregter. Maak die bek van die tregter toe deur perkamentpapier daaroor te strek. Neem sukrose oplossing in die omgekeerde distel tregter en let op die vlak van sukrose oplossing in die stam daarvan. Plaas nou die omgekeerde disteltregter wat die oplossing bevat in 'n beker water op 'n vertikale wyse met behulp van 'n staander soos in die Figuur 10.6 getoon. Hou aanvanklik die hoogte van sukrose-oplossing in die stam van die tregter en die hoogte van water in die beker op dieselfde vlak. Na 'n rukkie sal die vlak van die oplossing in die stam van disteltregter styg. Hierdie opkoms van oplossing in die stam van distel tregter is te wyte aan die binnedring van water (oplosmiddel) molekules uit die beker in Fig.10.6 : Demonstrasie van Osmose die distel tregter oor perkament papier wat 'n semipermeabele membraan is. Die druk wat in 'n oplossing ontwikkel wanneer dit van sy suiwer oplosmiddel geskei word deur 'n semipermeabele membraan onder ideale toestande van osmose, word osmotiese druk genoem. Dit kan gedefinieer word as die werklike druk wat op die oplossing toegepas kan word, wanneer die oplossing van sy suiwer oplosmiddel (water) geskei word deur middel van 'n semipermeabele membraan, om die invloei van oplosmiddel na die oplossing te voorkom. Osmotiese druk word gemeet in terme van atmosfeer of stawe of megapascal (MPa) en word aangedui deur die simbool p. Dit hou direk verband met die

396 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I konsentrasie van die opgeloste stof meer die opgeloste deeltjie, meer is die osmotiese druk. Toename in temperatuur verhoog die osmotiese druk van die oplossing. As 'n lewende plantsel of -weefsel in water of hipotoniese oplossing geplaas word (wie se osmotiese druk laer is as dié van selsap), kom water deur osmose die sel binne. Hierdie proses word endosmose genoem. As gevolg van die binnedringing van die water in die selsap, word 'n druk in die sel ontwikkel wat die protoplasma teen die selwand druk en die sel word turgis. Hierdie druk word turgordruk genoem. Net so, as 'n lewende plantsel of -weefsel in 'n hipertoniese oplossing geplaas word (wie se osmotiese druk hoër is as dié van selsap), kom die water uit die selsap in die buitenste oplossing en die sel word slap. Hierdie proses word eksosmose genoem. Osmose is van groot belang vir plante soos hieronder beskryf. (i) Groot hoeveelhede water word deur wortel- en wortelhare uit grond deur osmose opgeneem. (ii) Die beweging en verspreiding van water oor die selle van die plant vind plaas deur die proses van osmose. (iii) Endosmose en eksosmose is verantwoordelik vir die oop- en toemaak van die huidmondjies. Die turgor van beskermselle is absoluut noodsaaklik vir die opening van huidmondjies. (iv) Die vorm en vorm van baie selle en die hou van die plasmamembraan naby die selwand is afhanklik van osmotiese verskynsels. (v) Hoë osmotiese konsentrasie verhoog die weerstand van plante teen vriestemperatuur en uitdroging. (vi) By laer plante sowel as in blare en jong stingels van vaatplante verskaf turgordruk meganiese sterkte. (vii) Groei van jong selle word veroorsaak deur die osmotiese druk en turgordruk van hierdie selle. (viii) Baie plantbewegings behels veranderinge in turgor wat deur osmose teweeggebring word. (ix) Die verskillende selorganelle soos chloroplaste, mitochondria ens. stort ineen as hulle nie in staat is om 'n behoorlike osmotiese konsentrasie van opgeloste stowwe te handhaaf nie. Osmotiese hoeveelhede van 'n plantsel en hul verwantskap: Osmotiese druk, turgordruk en diffusiedruktekort is die drie osmotiese hoeveelhede van 'n plantsel omdat hulle die osmotiese gedrag van die sel beheer.

Vervoer in Plante y 397 Osmotiese druk (OP) Osmotiese druk van 'n oplossing (in water) word gedefinieer as die werklike druk wat daarop toegepas moet word om enige invloei van water te voorkom wanneer die oplossing geskei van suiwer water gehou word d.m.v. 'n semipermeabele membraan. Turgordruk (TP) Wanneer 'n plantsel in water geplaas word, kom water in die sel in as gevolg van endosmose. Sodra die water die sel binnegaan, oefen dit 'n druk uit op selinsluitings en organelle en uiteindelik op die selwand. Hierdie druk wat in die selwand ontwikkel as gevolg van osmotiese binnedring van water word turgordruk genoem. Die turgordruk is veranderlik. Dit is maksimum wanneer die sel heeltemal turgierig is en is nul wanneer die sel slap is. Fig.10. 7 : Demonstrasie van osmotiese konsentrasie, TP en WP. As gevolg van toename in turgordruk, strek die selwand na buite. Aangesien die selwand 'n definitiewe vorm aan die sel verskaf en elasties van aard is, oefen dit ook 'n druk uit op sel sap in teenoorgestelde rigting, gelykstaande aan turgordruk. Die druk wat die selwand op die selsap uitoefen, word wanddruk genoem.(Figuur 10.3) Die wanddruk weerstaan ​​turgordruk en verhoed dat selwand bars. Diffusiedruktekort (DPD) Vloeistowwe het diffusiedruk. 'n Suiwer oplosmiddel is veronderstel om maksimum diffusiedruk te hê. Wanneer sekere opgeloste stofdeeltjies by die suiwer oplosmiddel gevoeg word, word die diffusiedruk van die oplosmiddelmolekules in die resulterende oplossing verlaag. Die hoeveelheid waarmee die diffusiedruk van die molekules oplosmiddel in 'n oplossing laer is as dié in suiwer oplosmiddel by dieselfde temperatuur en atmosferiese druk, word die diffusiedruktekort (DPD) genoem. Gestel die diffusiedruk van die oplosmiddelmolekules is X atmosfeer en diffusiedruk van oplosmiddel

398 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I molekules in oplossing is Y atmosfeer. Dan sal die diffusiedruktekort van die oplosmiddelmolekules in oplossing (X-Y) atmosfeer wees. DPD word verhoog deur die byvoeging van opgeloste stof, verlaging van temperatuur en druk. Die DPD van enige sel is die maatstaf van waterabsorberende kapasiteit van daardie sel. Dit word ook suigdruk genoem. Suigdruk is dus 'n maatstaf van die vermoë van 'n sel om water te absorbeer. Elke sel het sekere waardes van TP, OP en DPD. Wanneer 'n sel heeltemal turgierig is, word sy DPD nul aangesien dit nie meer water kan absorbeer nie. Maar op hierdie stadium het die sel OP en TP omdat die sel opgeloste stowwe bevat en hul (OP, TP) waardes kan nie nul wees nie. Hierdie drie hoeveelhede d.w.s. OP, TP en DPD is in 'n plantsel verwant as: D P D = OP - TP. Wanneer 'n sel in 'n hipertoniese oplossing geplaas word, gaan die water uit die sel sitoplasma uit deur die proses van eksosmose wat lei tot 'n toename in die OP en afname in TP van sel sitoplasma. As gevolg van eks-osmose trek die sitoplasma saam en beweeg weg van die selwand. So 'n sel word geplasmoliseerde sel genoem en hierdie stadium as slap stadium. Wanneer die sel heeltemal geplasmoliseer word, word die TP van die sel op daardie tydstip tot nul verminder. Op daardie stadium is DPD = OP. Wanneer 'n sel in suiwer water geplaas word, word dit heeltemal turgied, sy DPD word nul, omdat die sel nie meer water kan absorbeer nie. Op daardie stadium OP = TP. Die verhouding van DPD, TP, Op en die volume van die sel word in Fig. 10.8 uitgedruk. Fig. 10.8: Verwantskap tussen diffusiedruktekort (DPD), osmotiese druk (OP) en turgordruk (TP) in 'n sel. Die stippellyne verteenwoordig geëkstrapoleerde waardes. Sien Fig. 10.5 vir die verskille in die terminologie.

Vervoer in Plante y 399 10.3.4. Plamolise Indien 'n lewende plantsel wat sap bevat in 'n hipertoniese oplossing gedompel word, sal eksosmose plaasvind, dit wil sê water sal uit die selsap deur die selmembraan in die buitenste oplossing kom. Verlies van water uit die selinhoud veroorsaak sametrekking van die protoplasma wat wegbeweeg van die selwand en 'n onreëlmatige massa in die middel of in een hoek van die sel vorm. Hierdie verskynsel van krimp van die protoplasma wat wegbeweeg van die selwand deur die invloed van sekere hipertoniese oplossing word plasmolise genoem. Die stadium waarin die eerste teken van krimp van die selinhoud vanaf die selwand waarneembaar word, word na verwys as beginnende plasmolise. Die spasie tussen die selwand en die selmembraan bevat die hipertoniese oplossing. Die verskillende stadiums van plasmolise kan onder die mikroskoop gesien word (Fig.10.9). Plasmolise word maklik waargeneem in selle wat gekleurde protoplaste bevat (bv. epidermale selle van Rhoeo verkleur), aangesien die teenwoordigheid van kleure die krimpende protoplast maklik maak om waar te neem. Fig.10.9 : Verskeie stadiums van Plasmolise in 'n sel. A. Normale sel, B, C en D geplasmoliseerde selle.

400 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I As 'n geplasmoliseerde sel in suiwer water of in 'n hipotoniese oplossing gedompel word, vind endosmose plaas. Die protoplasma en die sel as geheel bereik hul oorspronklike vorm en grootte. Hierdie verskynsel word deplasmolise genoem. Dit is die omgekeerde van plasmolise. Die belangrikheid en toepassings van plamolise is: (i) Dit dui op die semipermeabele aard van die plasmamembraan. (ii) Die toepaslike osmotiese konsentrasie van selsap en gevolglik die osmotiese druk kan deur plasmolise bepaal word. (iii) Dit bepaal die lewende aard van die sel aangesien geen plasmolise in dooie selle kan voorkom nie as gevolg van die afwesigheid van semipermeabele sitoplasmiese membraan. (iv) Dit word gebruik vir die preservering van konfyte, jellie, stekels van die groei van swamme en bakterieë deur die byvoeging van gekonsentreerde suikeroplossings.In gekonsentreerde suikeroplossing sal die organisme plasmolyseer en sterf. (v) Die verskynsel word gebruik in sout van vleis en visse om hulle vir 'n tydperk onbedorwe te hou. (vi) Die verskynsel van deplasmolise bewys die gesonde aard van die sel. 10.4. LANGAFSTANDVERVOER 10.4.1. Absorpsie van water Die beweging van water vanaf die grond deur die eensellige wortelhare en selle van epiblema tot by die metaksileem van wortel via selle van korteks, endoderims, pericycle ens. word gedefinieer as absorpsie van water. Belangrikheid van water in plantlewe: Water speel 'n belangrike rol in plantlewe wat soos volg bespreek kan word: (i) Byna 80% van die vars gewig van die plantweefsel bestaan ​​uit water. (ii) Water is absoluut noodsaaklik vir die protoplasma. Die hidrasie van die protoplasma is noodsaaklik vir sy behoorlike organisasie en korrekte funksionering van die selorganelle. (iii) Water dien as 'n medium vir die beweging van verskeie opgeloste stowwe soos gasse, minerale, organiese opgeloste stowwe ens. in die xileem- en floëemweefsels. (iv) Water neem direk deel aan baie metaboliese reaksies wat in die sel plaasvind nl. fotolise van water tydens fotosintese, as reaktant met hidrolitiese ensieme. (v) Absorpsie van water vergoed die waterverlies deur die plante wat veroorsaak word as gevolg van transpirasie. Transpirasie help met termoregulering in plante. (vi) Water stabiliseer strukturele organisasie van 'n aantal biomolekules.

Vervoer in Plante y 401 (vii) Watermolekules vorm skulpe rondom elektroliete, ione en hidrofiele nie-elektroliete. Dit gee hulle genoeg ruimte om onafhanklik te funksioneer. Beskikbaarheid van grondwater Plante absorbeer water uit die grond deur middel van wortelhare. Die hoofbron van water in grond is reënval. Die totale hoeveelheid water wat in die grond teenwoordig is, word as holard genoem. Hieruit word die beskikbare water vir die plante die kas genoem en wat nie geabsorbeer kan word nie, word as echard genoem. Wanneer reën op grondoppervlak val, dreineer 'n deel van die water weg. Dit staan ​​bekend as wegholwater wat nie vir plante beskikbaar is nie. 'n Gedeelte van reënwater sipel afwaarts deur groot porieë tussen die gronddeeltjies onder die invloed van swaartekrag wat gravitasiewater genoem word. Dit versamel in die watertafel baie onder die bereik van die wortelstelsel. Hierdie water is van geen nut vir die plante nie. 'n Goeie hoeveelheid water word egter deur die gronddeeltjies vasgehou en staan ​​bekend as veldkapasiteit-vog. Hierdie water kan in drie vorme voorkom. Kapillêre water, higroskopiese water en chemies gekombineerde water. Water wat die spasies tussen nie-kolloïdale gronddeeltjies vul, staan ​​bekend as kapillêre water. Dit is die beskikbare water vir die plante. Wortels en wortelhare gaan in die kapillêre van die gronddeeltjies in om hierdie water te absorbeer. Water wat deur gronddeeltjies van kolloïdale kompleks vasgehou word as gevolg van kleefkrag, vorm higroskopiese water. Higroskopiese water is van geen nut vir plante nie. 'n Klein gedeelte water is chemies met die grondelemente gebind, dit kom meestal voor in die vorm van oksiede van aluminium, yster, silikon ens. Hierdie water is feitlik nie vir plante beskikbaar nie. Waterabsorberende organe van die plant Wortels is die belangrikste waterabsorberende organe van die landplante en drywende hidrofiete. Sekere epifitiese plante absorbeer water uit die atmosfeer deur hul higroskopiese hangende wortels wat 'n spesiale weefsel genaamd velamen bevat. 'n Wortel bestaan ​​uit vyf afsonderlike streke op grond van hul funksie: wortelkap, meristematiese sone of sone af seldeling, sone van selverlenging, wortelhaarsone en sone van rypwording (Fig.10.10). Worteldop: Dit is 'n meersellige petagtige struktuur wat aan die punt van die wortel teenwoordig is. Dit beskerm die groeipunt van die wortel. Water van grondoplossing kan nie deur die wortelkap ingaan nie. Meristematiese sone : Dit lê net agter die wortelkap. Dit bestaan ​​uit klein kompakte, dunwandige isodiametriese selle met opvallende protoplast. Dit voeg nuwe selle by die wortel. Absorpsie van water word in hierdie streek beperk as gevolg van digte protoplasma en 'n gebrek aan xileemelemente. Sone van selverlenging: Dit lê agter die meristematiese streek. Die sone bestaan ​​uit selle wat verleng is en verantwoordelik is vir die toename in lengte van die wortel. Baie stadige toegang van water vind in hierdie streek plaas. Wortelhaarsone : Dit kom net bokant die sone van selverlenging voor. Xileem en floëem is goed ontwikkel in hierdie sone. Hierdie sone het duisend wortelhare. Maksimum absorpsie

402 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I van water vind in hierdie sone plaas. Wortelhare is buisvormige hare soos verlenging van epiblemaselle wat aan die punt daarvan gesluit is. Die wortelhare steek amper reghoekig uit na die lang-as van die piliferous selle. Wortelhare is bedoel vir die opname van water. Hulle gaan in die kapillêre van gronddeeltjies in. As gevolg van hoë konsentrasie van hul selsap en deurlaatbaarheid van selwand en selmembraan, trek hulle water uit die grond. Sone van rypwording: Die res van die wortel wat bo wortelhaarsone lê, bestaan ​​uit volwasse selle wat wateropname belemmer. Fig.10.10 : A, Terminale gebied van 'n tipiese wortel B, Struktuur van 'n wortelhaar Meganisme van waterabsorpsie: Die absorpsie van water vind plaas deur aktiewe en passiewe prosesse. In aktiewe proses word water geabsorbeer deur die krag wat in die wortelstelsel ontwikkel word. Aktiewe absorpsie vind gewoonlik plaas in stadig transpirerende en goed natgemaakte plante. In passiewe absorpsieproses ontwikkel die kragte wat verantwoordelik is vir die absorpsie van water in die lootstelsel, wat uiteindelik na die wortelstelsel oorgedra word. Die wortels speel 'n passiewe rol in hierdie meganisme. Passiewe absorpsie word gewoonlik aangetref in vinnig transpirerende en swak natgemaakte plante. Aktiewe absorpsie van water: Twee tipes teorieë soos osmotiese teorie en nie-osmotiese teorie is voorgestel om aktiewe absorpsie van water deur plante te verduidelik. (i) Osmotiese teorie: Die osmotiese teorie verduidelik dat die wortelhare as osmometers optree en daar bestaan ​​'n tipiese toestand sodat water osmoties van die grond af kan beweeg

Vervoer in Plante y 403 oplossing na die wortelselle. Die teorie veronderstel dat translokasie van water plaasvind deur middel van diffusie langs 'n gradiënt van dalende waterpotensiaal (y). Absorpsie van water beteken translokasie van water van grondoplossing na die xileem van wortel. Die xileemsap beskik volgens hierdie teorie oor 'n laer waterpotensiaal (y) as dié van grondoplossing. Water beweeg dus van die grond na die wortel-xileem deur selle na sel-osmose. (ii) Nie-osmotiese teorie: Die nie-osmotiese teorie neem aan dat wanneer die dryfkragte nul is, waterabsorpsie plaasvind met die besteding van metaboliese energie wat in respirasie vrygestel word. Hierdie teorie verduidelik dus die absorpsie van water deur wortels wanneer die waterpotensiaal van grondwater laer is as dié van die wortelhaarselsap. Die nie-osmotiese aktiewe wateropname kan ook deur die volgende feite ondersteun word (i) Daar is 'n korrelasie tussen die tempo van waterabsorpsie en respirasie. (ii) Ouksien-geïnduseerde wateropname (iii) Die faktore soos lae temperatuur, suurstofspanning en respiratoriese inhibeerders wat respirasietempo en weer die absorpsietempo beïnvloed. Die ernstige nadeel van hierdie teorie is dat dit nie daarin slaag om die presiese wyse van benutting van metaboliese energie in die proses van wateropname te verduidelik nie. Passiewe absorpsie: In geval van passiewe absorpsie speel die wortelstelsel nie 'n noemenswaardige rol in die absorpsie van water nie. Dit verskaf bloot die oppervlak vir die absorpsie van water. Die hoofdryfkrag wat verantwoordelik is vir die opname van water, ontstaan ​​in die luggedeelte van die plant. Die water aan die bokant van die plant ontwikkel 'n groot spanning of 'n negatiewe hidrostatiese druk as gevolg van verlies aan water deur transpirasie van blare. Hierdie spanning trek water deur die xileem. Water in die plant kan beskou word as 'n deurlopende hidrouliese stelsel wat die water in die grond met die waterdamp in die atmosfeer verbind. Die boonste terminus van water in die plantstelsel word voorgestel deur die meniskus van water in die substomatale holtes. Die onderste terminus van water word voorgestel deur epiblemale selle en wortelhare. Die mesofilselle binne die blare is in direkte kontak met die atmosfeer deur 'n uitgebreide stelsel van lugruimtes. Aanvanklik verdamp water uit 'n dun laag water wat lugruimtes beklee. Daarna verdamp water uit die wand van mesofilselle tydens transpirasie. Die waterpotensiaal van die selwand neem af. Water word dus deur die selwand van die protoplasma geabsorbeer wat weer water uit die vakuool van die sel neem. Die waterpotensiaal van die mesofilsel neem af as gevolg van waterverlies.Hierdie mesofielsel absorbeer water van die aangrensende mesofilselle en uiteindelik van die xileem of die are van blaar. Die spanning wat ontstaan ​​as gevolg van transpirasie dien as 'n trek van bo op die hele waterkolom van die plant. Die spanning word regdeur die ononderbroke waterkolom deur die stam na die absorberende deel van die wortel oorgedra. As gevolg van die vinnige tempo van transpirasie, weerspieël vervoer van water deur die hele stelsel 'n progressiewe afname in waterpotensiaal vanaf grond na die atmosfeer. ’n Waterpotensiaalverskil ontstaan ​​tussen die wortel en grond. So kom grondwater in wortelhare en selle van epiblema en uiteindelik tot xileem van wortels via kortikale selle.

404 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Water beweeg deur grond hoofsaaklik deur grootmaat vloei aangedryf deur drukgradiënt. Soos plante water uit die grond absorbeer, put hulle die grondwater naby die oppervlak van die wortels uit. Hierdie uitputting verminder yP in die water naby die worteloppervlak. Dit vestig ook 'n drukgradiënt ten opsigte van naburige grondstreke wat hoër yP-waardes het. Omdat die watergevulde porieë in die grond met mekaar verbind is, beweeg water na die worteloppervlak deur grootmaatvloei deur hierdie kanale teen die drukgradiënt af. In die passiewe meganisme is die transpirasietempo baie hoog en word 'n groot hoeveelhede water teen 'n relatief vinniger tempo geabsorbeer. Die beste bewyse ter ondersteuning van passiewe absorpsie kom uit die eksperimentele bevinding dat die tempo van absorpsie van water deur 'n plant ongeveer gelyk is. tot die tempo van transpirasie, mits water in optimum hoeveelheid in die grond beskikbaar is. Pad van water oor die wortel: As 'n potensiële gradiënt op enige manier vasgestel word, beweeg water sentripetaal oor die epiblema en wortelhare en dan deur die korteks na die xileem via endodermis en pericycle. Die moontlike paaie van watervervoer oor hierdie streke is (Fig.10.11 Fig.10.12): i. apoplastweg ii. simplastweg iii. transmembraanweg. Die apoplast bestaan ​​uit nie-lewende komponente van die wortel wat rofweg gelykstaande is aan vrye ruimte, dit wil sê, selwande, intersellulêre lugruimtes en die xileemvate. Die simplastiek Fig.10. 11 : Beweging van water uit die grond na die plant. bestaan ​​uit sitoplasma wat deur plasmodesmata verbind is. In die simplastbaan beweeg water van een sel na die volgende via plasmodesmata. In die transmembraanbaan gaan water 'n sel aan die een kant binne, verlaat die sel aan die ander kante. Met ander woorde water kruis ten minste twee membrane vir elke sel in sy pad (die plasmamembraan by in- en by uitgang). Die aanvanklike vloei van water oor die oppervlaklaag van die wortel tot by die binneste laag van die korteks word beskou as hoofsaaklik deur apoplastweg. By die endodermis word die apoplastbaan deur die kaspariese strook belemmer. Die beweging van water oor die endodermis vind dus deur die plasmamembraan plaas. In sekere gevalle laat swak gesuberiseerde deurgangsselle toe dat water deur die endodermis binnedring. Die vaskulêre silinder bied min weerstand teen die beweging van water vanaf endodermis. Water wanneer dit die xileem bereik, word opwaarts getranslokeer.

Vervoer in Plante y 405 Fig.10.12 : Bewegingsweë van water : Apoplast-weg (betrek die selwande), Simplast-weg (betrek sitoplasma en plasmodesmata) en simplast-weg (van vakuool na vakoul) Faktore wat absorpsie van water beïnvloed Die belangrike faktore wat beïnvloed die tempo van absorpsie van water is van twee tipes. I. Eksterne omgewingsfaktore. II. Plantfaktore of interne faktore. I. Eksterne omgewingsfaktore: (i) Grondtemperatuur: Die variasie van temperatuur beïnvloed die tempo van absorpsie van water. 0 0 Waterabsorpsie is optimum binne die temperatuurreeks van 20 C – 30 C. Enige toename of afname in temperatuur buite hierdie reeks verlaag die tempo van absorpsie van water. Matige hoë temperatuur verhoog die tempo van absorpsie van water en 'n baie hoë temperatuur maak die sel dood. Verlaging van temperatuur verminder die absorpsieproses as gevolg van (a) stadiger verlenging van die wortel wat sodoende die kontak daarvan met nuwe areas voorkom (b) verminderde deurlaatbaarheid van selmembraan (c) verhoogde viskositeit van water en protoplasma (d) verminderde tempo van metaboliese aktiwiteite (bv. ) verminderde verspreidingstempo van grondwater. (ii) Beskikbaarheid van water: Die tempo van waterabsorpsie word oor die algemeen beïnvloed deur die beskikbare grondwater, dws die omvang van waterhoeveelheid tussen die veldkapasiteit (werklike waterhouvermoë) en permanente verwelkingspersentasie (waterverlies wat normaalweg verwelking veroorsaak). voorwaardes). Afname in die grondwater tot onder die permanente verwelkingspersentasie veroorsaak aansienlike afname in die absorpsie van water. Aansienlike toename in water buite die veldkapasiteit beïnvloed die deurlugting van grond en verlaag die absorpsietempo.

406 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I (iii) Gronddeurlugting: Water word meer doeltreffend geabsorbeer in 'n goed deurlugte grond as in swak deurlugte gronde. Die tekort aan suurstof in grond inhibeer die groei en metabolisme van wortels. Behalwe dat 'n ophoping van CO in nie-deurlugte grond die viskositeit van protoplaste 2 verhoog en die deurlaatbaarheid van selmembraan verminder. Bogenoemde faktore verminder die tempo van waterabsorpsie ernstig. Dit kan die redes wees vir plantafsterwing in oorstroomde gebiede. (iv) Konsentrasie van grondoplossing: Waterabsorpsie hang af van die konsentrasie van die grondoplossing. As die konsentrasie grondoplossing groter is as die selsap, word wortels nie in staat om water uit grond te absorbeer nie. Dit is hoekom die plante nie in hoogs soutgrond groei nie. II. Plantfaktore of Interne Faktore: (i) Transpirasie: Hoë transpirasietempo verhoog die tempo van waterabsorpsie as gevolg van die ontwikkeling van waterpotensiaalgradiënt tussen wortelstelsel en blare. Die waterpotensiaal van blare is laer as dié van wortelstelsel as gevolg van transpirasie water trek. (ii) Metabolisme: Die metabolisme van die wortelstelsel en absorpsie van water deur wortels is nou verwant. Daar word eksperimenteel waargeneem dat faktore wat asemhaling inhibeer soos swak deurlugting, toediening van respiratoriese inhibeerders ens. die tempo van absorpsie van water verminder. (iii) Wortelstelsel: Die doeltreffendheid van waterabsorpsie hang af van die wortelstelsel. Die teenwoordigheid van die aantal wortelhare is verantwoordelik vir die tempo van absorpsie. 10.4.2. Translokasie van water of styging van sap Die opwaartse beweging van water vanaf die metaksileem van wortels tot by die substomatale holtes van blare via xileem van die stam en are van blare word "opstyg van sap" of geleiding van water in 'n opwaartse rigting genoem (Fig. 10.13). Dit is eksperimenteel geverifieer dat xileem die hoofwatergeleidende weefsel is. Verskeie teorieë is voorgestel om die meganisme betrokke by die opkoms van sap te verduidelik. Sommige wetenskaplikes is van mening dat lewende selle aktief betrokke is by die pomp van water in 'n opwaartse rigting, terwyl ander verduidelik dat die meganisme van styging van sap onafhanklik is van lewensaktiwiteit. Die verskillende teorieë kan breedweg onder drie hoofde behandel word. I. Vitale teorieë II. Worteldrukteorie III. Kohesie-spanning teorie Fig.10.13: Pad van translokasie van water.

Vervoer in Plante y 407 I. Vitale teorieë Al daardie teorieë wat lewende selle beskou as verantwoordelik om die opkoms van sap te bewerkstellig, word onder vitale teorieë behandel. Westermeir, Godlewski, Janse het gesê dat die lewende selle 'n noodsaaklike rol speel in die opkoms van sap. Godlewski het die aflospompteorie voorgestel om die styging van sap te verduidelik. Volgens hom was daar 'n ritmiese verandering in die osmotiese druk van die lewende selle van xileemparenchiem en medullêre strale wat 'n pompaksie van water in 'n opwaartse rigting teweeggebring het. Die trageïede en vate het as waterreservoirs opgetree. Janse het Godlewski ondersteun en gewys dat as die onderste gedeelte van 'n tak doodgemaak word, die blare hierbo aangetas is. Sir J.C. Bose (1923) het pulsasieteorie voorgestaan ​​Fig.10.14: Meneer. J.C. Bose se pulsasieteorie verduidelik deur hierdie toestel. opgang van sap te verduidelik. Hy het geëksperimenteer om te bewys dat die lewende selle van die binneste laag korteks wat net buite die endodermis lê in 'n toestand van ritmiese pulsasies was wat die pomp van water van sel tot sel in 'n opwaartse rigting veroorsaak het (Fig.10.14). Die lewensbelangrike teorieë word nie meer aanvaar as die moontlike meganisme van styging van sap nie, aangesien geen voldoende eksperimentele bewys ter ondersteuning daarvan verkry kon word nie. II. Worteldrukteorie As die stam van 'n plant naby sy basis gesny word of insnydings in die stam gemaak word, word gesien dat xileemsap daardeur uitvloei. Hierdie verskynsel word "uitskeiding" of "bloeding" genoem. Pristley het verduidelik dat hierdie proses van opwaartse beweging van water te wyte was aan 'n hidrostatiese druk wat ontwikkel is in die wortelstelsel bekend as worteldruk. As 'n vertikale buis aan 'n bloeiende stomp geheg is, sal 'n kolom sap daarin styg (Fig.10.15). Aangesien die lewende wortels noodsaaklik is vir die ontwikkeling van worteldruk, lyk dit redelik om te dink dat worteldruk 'n aktiewe proses is. Kramer, Steward, Dixon en Joly het baie sterk beswaar gemaak Fig.10.15 : Demonstrasie van die betrokkenheid van worteldruk by die opstyg van sap. Dit is waar van worteldruk dat worteldruk 'n dinamiese proses is, maar op sigself is dit nie voldoende om water aan te dryf in die geval van hoë bome wat in hoogte wissel van 200 tot 300 voet nie. Verdere worteldruk is nie by alle plante waargeneem nie. Geen of min worteldruk is meetbaar in gimnosperme. Boonop is gevind dat worteldruk die laagste is gedurende die somer wanneer die transpirasietempo baie vinnig is, terwyl dit die hoogste is in die lente wanneer die transpirasietempo redelik stadig is.

408 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I III. Transpirasie trek en kohesie-spanning teorie Hierdie teorie is voorgestel deur Dixon en Joly (1894) en is ondersteun deur Curtis en Clark (1951), Levitt (1969). Bogenoemde teorie staan ​​ook bekend as Dixon-teorie van styging van sap. Die teorie veronderstel dat water van bo af getrek word, maar nie van onder af gestoot word nie. Die teorie het twee wesenlike kenmerke soos (i) kohesie van water en adhesie tussen water en xileem tiusse, (iii) Transpirasie trek. (a) Kohesie van water en adhesie tussen water en xileemweefsels Kohesie is die verskynsel van aantrekking tussen soortgelyke molekules. Die watermolekules bly aangetrek deur die kohesiekrag en kan nie maklik van mekaar geskei word nie. Verder is daar aantrekkingskrag tussen watermolekules en die binnewand van xileembuise. Dan kan waterkolom nie weggetrek word van die wand van xileembuise nie as gevolg van sterk kleef- en samehangende eienskappe van water en die kontinuïteit van waterkolom word van wortels tot blare gehandhaaf. Die kragte wat teen die samehangende krag van water inwerk en wat probeer om die waterkolom in die plant op te breek, is die gewig van die waterkolom self, die weerstand wat water ondervind om die weefsels van die wortel, die stam en die mesofilselle van die blaar. Al hierdie kragte saam gekombineer is gevind om van die waarde van 50 atmosfeer in hoë bome te wees. Maar die grootte van die samehangende krag van water alleen is ongeveer 300 atmosfeer, wat voldoende is om die kontinuïteit van waterkolom in plante te handhaaf. (b) Transpirasie trek Dit is die trekkrag wat verantwoordelik is vir die opheffing van die waterkolom. Aangesien water in die vorm van waterdamp na atmosfeer vanaf die mesofilselle deur transpirasie verlore gaan, word 'n negatiewe hidrostatiese druk in die mesofilselle geskep wat weer water uit die are van die blare onttrek. Die negatiewe spanning word dan geleidelik afwaarts oorgedra via xileemweefsel van die blaar, stam en uiteindelik na die wortels. As gevolg hiervan is daar 'n voortdurende opwaartse beweging van waterkolom in die plant. Die transpirasie trek dien dus as trek van bo op die hele waterkolom van die plant wat water van xileemvate van wortels na blare trek, dws in 'n opwaartse rigting. Hierdie aaneenlopende waterkolom breek nie as gevolg van die sterk samehangende krag tussen water molekules en kleefkragte tussen water en xileemweefsel. Dit is hoe opkoms van sap in plant plaasvind. 10.4.3. Transpirasie Plante absorbeer 'n groot hoeveelheid water uit grond deur middel van wortels en wortelhare. Slegs 'n klein fraksie (1-2%) van die geabsorbeerde water word egter deur die plante vir sy metaboliese aktiwiteite benut. Die res (98-99%) van geabsorbeerde water gaan na die atmosfeer verlore deur die fisiologiese proses bekend as 'n transpirasie. Transpirasie word gedefinieer as die verlies van water

Vervoer in plante y 409 in die vorm van waterdamp vanaf die interne weefsels van lewende plante deur die lugdele van plante soos blare, groen lote ens. Transpirasie vind plaas deur twee opeenvolgende stadiums: (i) Aanvanklik gaan water uit die mesofil verlore selle van die blaar in die intersellulêre spasies. (ii) Water diffundeer vervolgens vanaf die intersellulêre ruimtes na die buitenste atmosfeer in die vorm van waterdamp, hetsy deur die huidmondjies of die algemene oppervlak van die epidermis van blare. Blare en groen lote is die belangrikste organe van transpirasie. Transpirasie kan deur die kutikula, lensies of huidmondjies voorkom. Gevolglik word dit kutikulêre, lentikulêre of stomatale transpirasie genoem. (i) Kutikulêre transpirasie: Kutikula is 'n laag wasagtige bedekking op die epidermis van blare en kruidagtige stingels. Dit is bedoel om transpirasie te kontroleer. Sommige water kan egter daardeur verlore gaan. Dus staan ​​die verlies van water in die vorm van waterdamp deur die kutikula bekend as kutikulêre transpirasie. Kutikulêre transpirasie is verantwoordelik vir byna 20 persent van die totale waterverlies deur 'n plant. (ii) Lensikulêre transpirasie: Verlies van water in die vorm van waterdamp wat plaasvind deur die lensies wat in houtagtige stam en vrugte voorkom, word lentikulêre transpirasie genoem. Dit beloop 1-5 persent van die totale waterverlies deur die plant. (Fig. 10.16) Fig.10.16 : Lensies wat lensvormige transpirasie toon. (iii) Stomatale transpirasie: Stomata is klein porieë wat beperk is tot epidermis van groen loot en blare. Die oop- en toemaak van huidmondjies word deur wagselle beheer. Maksimum verlies (ongeveer 80 persent van die totale waterverlies) van water uit die plantweefsel vind deur die stomatale openinge plaas. Die verlies van water in die vorm van waterdamp deur die huidmondjies van die plante staan ​​bekend as stomatale transpirasie. Struktuur van huidmondjies Stomata is klein porieë van elliptiese vorm omring deur twee gespesialiseerde epidermale selle bekend as wagselle. Die wagselle is niervormig in dikotiele. Die gedeelte van die beskermende selwand wat naby die mondmondopening lê, is dik en onelasties. Die res van die selwand is dun, elasties en deurlaatbaar. Elke wagsel het 'n sitoplasmiese voering en 'n sentrale vakuool wat selsap bevat. Sy sitoplasma bevat 'n kern en 'n aantal chloroplaste. Die epidermale selle wat beskermselle omring, is gespesialiseerd en staan ​​bekend as byselle (Fig 10.17 A, B). Hulle ondersteun die beweging van wagselle. Die grootte, vorm en aantal huidmondjies van beskermselle verskil van plant tot plant.

410 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Fig.10.17: A - epidermale afskilfering van blaar wat huidmondjies toon en B - 'n enkele stoma vergroot. Algemene meganika van oop- en toemaak van huidmondjies Stomata maak gewoonlik oop gedurende die dag of verligte ure en sluit in die nag. Die oop- en toemaak van huidmondjies word veroorsaak deur veranderinge in die volume en vorm van die beskermselle. Die uitsetting en sametrekking van die wagselle word veroorsaak as gevolg van hul bereiking van turgiede en slap toestande onderskeidelik (Fig. 10.18). Wanneer die wagselle water uit die omliggende selle absorbeer, word hulle turgierig. Soos die turgiditeit toeneem, strek die buitenste dun wande van beskermselle Fig.10.18: Stomatale bewegings (A) Geslote. (B) Maak na buite oop. Die uitwaartse bult veroorsaak dat die onelastiese binneste dik wande uitmekaar getrek word wat konkaaf van vorm word wat lei tot die opening van die huidmondjies. Wanneer die wagselle slap raak deur waterverlies, keer die dik wande terug na hul oorspronklike posisie, wat die stoma vernou en dit uiteindelik toemaak. Dit is die meganika van wagselle. Die meganisme van huidmondjies oop en toe Verskeie teorieë is voorgehou om die opening en toemaak van huidmondjies te verduidelik. I. Teorie van stysel-glukose-interomsetting: Met die ontdekking van die teenwoordigheid van fosforilase-ensiem in wagselle deur Yin en Tung (1948), het Steward (1964) die teorie van stysel-glukose-interomsetting voorgestel (Fig. 10.19). Die volgende volgorde van reaksies vind plaas by hoë pH in die dag. Hoë pH i. Stysel + PO4 Glukose-1-PO = Fosforilase 4

Vervoer in plante y 411 Phosphoglucomutase ii. Glukose-1-PO Glukose-6-PO 4 4 Fosfatase iii. Gluscoe-6-PO Glukose +PO = 4 4 Vorming van glukose in die wagselle verhoog die turgor van wagselle. Dus word huidmondjies in die dag oopgemaak. In nag of donker toestand vind die omgekeerde reaksie plaas en glukose word eers omgeskakel na glukose - 1- PO met behulp van ATP, en dan na stysel. 4 Daar is egter 'n paar besware teen hierdie teorie waarvoor dit nie universeel aanvaar word nie. Die besware is soos volg: (a) Daar is nog nooit waargeneem dat suiker in die beskermende selle ophoop wanneer stysel verdwyn ten tyde van die oopmaak van huidmondjies nie. Aan die ander kant word stysel omgeskakel na organiese sure. (b) By eensaadlobbige sintetiseer beskermselle nie stysel nie. (c) Stomatale sluiting vind plaas selfs teen die middag alhoewel daar lig is en daar geen Fig.10.19: Stysel-glukose interomsetting verandering in stysel inhoud. tydens oop- en toemaak van huidmondjies Kaliumioonteorie Eksperimentele bewyse toon dat huidmondjies ook oopmaak selfs in CO vrye lug sowel as in afwesigheid van lig deur die K + konsentrasie in die wagselle te verhoog. Imamura en Fujino (1959) het akkumulasie van K in die wagselle waargeneem, en hulle het die K-ioonteorie voorgestel om + + dit te verduidelik. Die volgorde van gebeure wat in wagselle plaasvind, is soos volg: 1. Oggendsonlig, veral die blou lig, is die oorsaak van stomatale opening. + Blou lig aktiveer H - ATPases (protonpompe) van beskermselplasmamembraan. + 2. Deur ATP te gebruik, dwing die pompe H na die selwand van beskermselle, en as gevolg daarvan word die selbinne ryk aan negatiewe ladings. Die selwandkant van die + plasmamembraan het 'n hoë H-konsentrasie en die sitoplasmiese kant het negatiewe ladings. 3. As gevolg van so 'n verskil in ladings oor die membraan word gesê dat dit hiper- + + gepolariseer is. Dit lei tot die opening van die K - omheinde kanale en K-ione betree die

412 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I cell en masse. In 'n baie kort tyd van val van blou lig in gurard sel, bevat dit + meer K ione in vergelyking met negatiewe ione. 4. Hierna betree Cl ione ook die wagselle vanaf die omringende selle. – 5. Binne die wagselle word appelsuur gevorm uit pirodruivensuur wat afkomstig is van koolhidraatmetabolisme. Fosfoenolpiruviensuur + HCO 3 – ® Oksaloasynsuur + Pi Oksaloasynsuur + NAD(P)H ® Appelsuur + NAD(P) + Appelsuur ioniseer tot malaat 2– en twee H + - + 2- Bogenoemde ione (K , malaat en Cl ) word in die vakuool gepomp.Hierdie osmoties aktiewe opgeloste stowwe verlaag die waterpotensiaal in beskermselle. As gevolg van hierdie water betree beskermselle as gevolg van endoosmose, word hulle stomp en bult weg en skep die stomatale porieë. Die volgorde van gebeure wat plaasvind tydens die sluiting van huidmondjies is: 1. Snags stop fotosintese, CO-konsentrasie bou op wat substomatale 2 holte suur maak 2. Konsentrasie van ABA (Abscisicacid) in beskermsel verhoog wat lei tot die opening van Ca - kanale en toename van Ca in sitoplasma 2+ 2+ 3. K+ uitvloei vanaf wagselle vind plaas, na aanleiding hiervan verlaat water ook die wagselle deur eksosmose 4. Turgordruk neem af en wagselle beweeg na binne en sluit die porie. Stomatale opening in vetplante: In die geval van vetplante soos Opuntia, Bryophyllum sp. ens. huidmondjies maak snags oop (genoem skotoaktiewe opening) en sluit gedurende die dag. In hierdie plante is daar onvolledige oksidasie van koolhidrate gedurende die nag. Dit veroorsaak ophoping van organiese sure sonder vrystelling van CO . Die organiese sure wat in die nag geproduseer word, lei tot hul dissosiasie en toename in 2H-ioon en die res van die prosesse lei tot stomatale opening. Gedurende die dag word organiese + sure egter gemetaboliseer wat baie CO vrystel wat die huidmondjies gesluit hou. Die dagsluiting 2 en nagopening van huidmondjies los die probleem op van waterbalans van vetplante wat in droë en warm habitatte groei (sien onder fotosintese) Faktore wat die tempo van transpirasie beïnvloed: Die tempo van transpirasie word beïnvloed deur 'n aantal interne (plantfaktore) en eksterne faktore. I. Interne of plantfaktore: (i) Wortel-lootverhouding: Indien alle ander toestande gunstig is vir transpirasie, reguleer die waterabsorberende kapasiteit van worteloppervlak en transpirasievermoë van die blaaroppervlak die tempo

Vervoer in Plante y 413 van transpirasie. As die absorpsie-oppervlak laer is as die transpirasie-oppervlak, ontstaan ​​'n watertekort, wat 'n vermindering in transpirasietempo veroorsaak. Met ander woorde, 'n lae wortel/loot verhouding verlaag die tempo van transpirasie. (ii) Blaaroppervlakte: Hoe groter die blaaroppervlakte, hoe groter sal die waterverlies as gevolg van transpirasie wees. (iii) Stomatale frekwensie: Stomatale frekwensie beteken die totale aantal huidmondjies per eenheid blaaroppervlakte. Stomatale frekwensie wissel met verskillende spesies. Hoe groter die frekwensie van huidmondjies, hoe hoër is die transpirasietempo. (iv) Struktuur van blaar: Teenwoordigheid van dik kutikula, waslae, gesinkte huidmondjies en trigome op die oppervlak van blare verminder die transpirasietempo. II. Eksterne of Omgewingsfaktore (i) Lig – Daar is 'n noue verband tussen die opening van huidmondjies en die teenwoordigheid van lig. Lig beïnvloed die tempo van transpirasie op twee maniere. Eerstens veroorsaak lig dat huidmondjies oopgaan. As gevolg hiervan word die versadigde binneselle van blaar aan die buitenste atmosfeer blootgestel. Gevolglik word die transpirasietempo in helder sonlig verhoog. Tweedens verhoog dit die temperatuur van blaar en beïnvloed dus die transpirasietempo. (ii) Wind – Die toename in die windsnelheid verhoog die transpirasietempo deur die waterdamp van die atmosfeer uit die omgewing van transpirerende oppervlak te verwyder en relatiewe humiditeit te verlaag. (iii) Temperatuur – Die toename in temperatuur verhoog die transpirasietempo. Dit is as gevolg van toename in die tempo van verdamping van water vanaf seloppervlak en afname in die humiditeit van die eksterne atmosfeer. Daar is egter 'n beperking in temperatuurstyging in verhouding tot waterverlies deur transpirasie. By baie hoë temperatuur, gewoonlik bo 35 C, daal die tempo van 0 transpirasie geleidelik as gevolg van onaktiwiteit van die protoplasma. (iv) Humiditeit van die lug – Humiditeit word uitgedruk as die persentasie waterdamp wat in die atmosfeer teenwoordig is. Die relatiewe humiditeit van die atmosfeer beïnvloed die transpirasietempo tot 'n groot mate omdat dit die waterpotensiaalgradiënt tussen die intersellulêre ruimtes en buite atmosfeer beïnvloed. Hoe hoër die relatiewe humiditeit van die buite-atmosfeer, hoe laer sal die transpirasietempo wees. Omgekeerd, hoe laer die relatiewe humiditeit van die buite-atmosfeer, hoe hoër sal die transpirasietempo wees. (v) Atmosferiese druk – Die vermindering van atmosferiese druk verminder die dampdigtheid van die eksterne atmosfeer. Dit laat vinniger verspreiding van water toe. Die plante wat op heuwels groei, toon hoër transpirasietempo as gevolg van lae atmosferiese druk en dus ontwikkel hulle xerofitiese karakters. (vi) Watervoorsiening – Tekort aan water in grond verlaag die transpirasietempo. Dit is as gevolg van lae opname van water uit die grond.

414 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Betekenis van transpirasie Transpirasie is van groot belang in plantlewe. Voordelige rolle van transpirasie is: (i) Gaswisseling – Transpirasie is noodsaaklik in die lewe van landplante. Dit help met die absorpsie van koolstofdioksied (CO ) uit die atmosfeer tydens fotosintese aangesien die 2 opening van huidmondjies in die dag gaswisseling vergemaklik. (ii) Verkoelende effek – Die blare absorbeer die stralingsenergie. Sommige van die ligenergie word in fotosintese benut, rus word omgeskakel in hitte-energie wat lei tot 'n toename in blaartemperatuur. Vinnige verdamping van water in die vorm van waterdamp uit die lugdele van die plant deur transpirasie bring egter hul temperatuur af. Transpirasie verskaf dus 'n aansienlike verkoelende effek wat keer dat die plant oorverhit word. (iii) Effek op mineraalvervoer – Minerale soute bly in die grondwater opgelos en word deur die wortels geabsorbeer. Minerale wat in die xileembuis van die wortel geabsorbeer en opgehoop word, beweeg op en word in die plant versprei deur die transpirasie trek van sap. (iv) Effek op waterbeweging – Die geabsorbeerde water word van wortels na blare deur die xileemvate vervoer wat grootliks deur transpirasie trek beïnvloed word. Waterverlies as gevolg van transpirasie lei tot die ontwikkeling van lae waterpotensiaal in die blaarweefsels. Water beweeg dus van die xileemvate na die blaarselle en help met die opkoms van sap. (v) Ontwikkeling van meganiese weefsels – Groter hoeveelheid transpirasie help met die ontwikkeling van meganiese weefsels in plante. Die plante word gesonder en meer kompak. Die selwande word dik en gesny en die plante kan die aanval van swamme en bakterieë weerstaan. (vi) Handhawing van turgiditeit – Transpirasie handhaaf 'n optimum graad van turgor in selle. Onder gunstige toestande absorbeer plante oortollige hoeveelheid water, wat deur transpirasie afgegee word om die optimum turgor vir beter groei te handhaaf. Volgens Curtis is transpirasie 'n noodsaaklike euwel as gevolg van die volgende feite: (i) 'n Groot hoeveelheid geabsorbeerde water gaan verlore tydens transpirasie wat skadelik is vir plante. (ii) Onnodige vermorsing van energie vind plaas tydens die proses van waterabsorpsie wat verlore gaan as gevolg van transpirasie. (iii) Wanneer die transpirasietempo hoog is in plante wat groei in grond met gebrek aan water, ontwikkel 'n interne watertekort in plante wat metaboliese proses kan beïnvloed. (iv) Baie xerofitiese plante ondergaan strukturele modifikasies en aanpassings om transpirasie te kontroleer. Met inagneming van beide die voordelige en skadelike effekte van transpirasie, kan die gevolgtrekking gemaak word dat dit beslis voordelig is ten spyte van die skadelike eienskappe daarvan.

Vervoer in plante y 415 Antitranspirante Die term antitranspirant word gebruik om enige materiaal wat op plante toegedien word, aan te dui met die doel om transpirasie te vertraag. Sommige van die belangrikste antitranspirante is kleurlose plastiek, silikonolie, lae viskositeit was, feniel kwik asetaat, absisiensuur, CO, ens. Kleurlose plastiek, silikon 2 ils en lae viskositeit wasse vorm een ​​groep, aangesien dit op die blare versprei word met die doel van die vorming van 'n film wat deurlaatbaar is vir suurstof en koolstofdioksied, maar nie vir water nie. Koolstofdioksied is 'n effektiewe anti-transpirant. 'n Bietjie styging in CO-konsentrasie van die natuurlike 0.02% tot 0.05% 2 veroorsaak gedeeltelike sluiting van huidmondjies. Om transpirasie in droogtetoestande te kontroleer, kan droëys (vaste CO ) in die veld versprei word. Die voordeel van antitranspiratoriese stowwe is om die transpirasietempo te verminder sonder om die uitruil van gasse tydens fotosintese, respirasie en groei nadelig te beïnvloed. Die toediening van antitranspirante is voordelig vir die landbou om gewasproduktiwiteit tydens droogtesituasies te verbeter. 10.4.4. Guttasie Wanneer toestande sodanig is dat die absorpsie van water transpirasie aansienlik oorskry, ontsnap die oormaat water uit die plant in die vorm van vloeibare trogstrukture genoem hidatodes wat by die aar-eindrand van blaar voorkom. Hierdie tipe uitskeiding van water word guttasie genoem. Die verskynsel van guttasie is nie universeel nie, en word by sommige plante gesien. Guttasie word meestal vertoon deur kruidagtige plante soos Balsem, Colocasia ens. wat in klam, warm grond en vogtige toestande van atmosfeer groei. Dit vind meestal in die nag of vroeg in die oggend plaas, wanneer daar geen transpirasie is nie en worteldruk hoog is. Die vloeistof wat in guttasie uitvloei, bevat 'n verskeidenheid opgeloste anorganiese en organiese stowwe. Guttasie vind plaas deur strukture wat hidatodes genoem word (Fig. 10.20). Die hidatodes bly heeldag en nag oop en is verbind met are. Elke hidatode maak oop na die buitekant deur 'n porie wat stoma genoem word. Die stoma word omring deur twee wagselle en maak intern oop in 'n lug Fig. 10.20 : Hidathode. A - hele blaar wat posisie toon, B - V.S. van blaar deur hidathode. kamer. Net onder die lugkamer is daar 'n groep parenchimatonselle met intersellulêre spasies wat epitem genoem word. Dit lê binne die blaar onder die epidermis meestal na die kant of punt van die blaar. Die xileemvate en trageïede maak net agter die bynaam oop. Die uitskeiding van water in die vorm van vloeistofdruppels vind deur stoma plaas.

416 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Guttasie word veroorsaak as gevolg van 'n positiewe hidrostatiese druk (worteldruk) wat in die xileembuise van die wortel ontwikkel. Verskille tussen transpirasie en guttasie : Transpirasie (i) Dit vind plaas deur huidmondjies, kutikula en lensies. (ii) Water gaan verlore in die vorm van waterdamp. (iii) Dit kom slegs in dagtyd voor. (iv) Die huidmondjies van blare bly gewoonlik oop gedurende die dag en word snags toe. (v) Water (inlig van damp) is suiwer en bevat geen sout nie. (vi) Groot verlies van water vind plaas deur huidmondjies teenwoordig in blaaroppervlak. (vii) Dit vind plaas in alle hoër landplante. (viii) Transpirasie beheer die temperatuur van die plant. (ix) Worteldruk is nie betrokke nie. Guttasie (i) Dit vind plaas deur hidatodes in die blare. (ii) Dit word in die vorm van vloeistof uitgeskei. (iii) Dit vind óf in die oggend óf gedurende die nag plaas. (iv) Die hidatode bly heeldag en nag oop. (v) Uitgevloeide water is nie suiwer nie en bevat opgeloste anorganiese en organiese stowwe. (vi) Dit kom voor deur hidatodes wat in die blaarrand voorkom. (vii) Dit vind meestal in kruidagtige plante plaas. (viii) Dit beheer nie blaartemperatuur nie. (ix) Dit vind plaas as gevolg van ontwikkeling van worteldruk. 10.4.5. Opname en vervoer van minerale voedingstowwe Plante absorbeer die meeste van hul benodigde minerale voedingstowwe en water uit grondoplossing deur wortels en beweeg dit opwaarts in die xileem vir verspreiding deur die lugdele van die plante. Opname van minerale voedingstowwe in ioniese vorm uit grondoplossing word deur die hele worteloppervlak uitgevoer, maar opname is meer uitgesproke in wortelhaarsone as in die meristeem- en verlengingsones. Mineraalioonkonsentrasie in die grondoplossing is gewoonlik baie laer as die konsentrasie daarvan in die plant. Daarom vereis ioonopname deur wortelselle 'n uitgawe van metaboliese energie wat verskaf word deur die hidrolise van ATP, dit wil sê deur 'n aktiewe proses soos vroeër bespreek. Sommige mineraal

Vervoer in Plante y 417 ione kan passief deur wortels opgeneem word. Ioonopname deur wortels kan deur die simplast of deur die apoplast wees. In die simplastiese modus kruis ione die plasmamembraan van die epidermale selle, en sodra dit binne is, diffundeer die ione radiaal in die korteks van een sel na die ander deur die plasmodesmata-verbindings en bereik uiteindelik die endodermis. In die apoplastiese modus kan 'n ioon deur die polisakkariedrooster van die selwand tussen die epidermale selle diffundeer of kan dit passief deur die inwaartse watervloei ingedra word. In die korteks kan die ione en ander opgeloste stowwe radiaal deur die apoplast diffundeer tot by die endodermale laag. By die endodermale laag word die apoplastiese beweging van voedingstowwe geblokkeer deur die Kaspariese strook, wat 'n ring is wat teenwoordig is in die radiale wande van endodermale selle wat met hidrofobiese wasagtige stof, suberin, geïmpregneer word. So skei Kaspariese stroke in die radiale wande van endodermis die buitenste apoplast van die binneste apoplast en verhoed enige vrye vloei van water, minerale ione en ander opgeloste stowwe tussen die buitenste en binneste apoplaste. Daarom moet water en voedingstowwe die simplast vanaf buitenste apoplast binnegaan voordat hulle die stele kan binnegaan. Tydens hierdie radiale apoplastiese beweging kan hierdie voedingstowwe die plasmamembraan van die kortikale selle op enige punt oorsteek en dan die endodermale laag deur simplastiese modus bereik. Sodra dit binne die endodermis is, gaan ione voort om van sel tot sel in die stele te diffundeer. Stele bestaan ​​uit lewende xileem-parenchiem en dooie xileem trageary-elemente (trageïede en vatelemente). Omdat dit dood is, het xileem trageary elemente geen plasmodesmata of sitoplasmiese verbindings met xileem parenchiem nie. Daarom moet ione wat xileem-parenchiem vanaf endodermale laag bereik het, die simplast verlaat deur die plasmamembraan te kruis om in die xileem trageary elemente (die binneste apoplast) gelaai te word. Die plasmamembraan van xileemparenchiem het gespesialiseerde vervoerproteïene soos kanale, draers en pompe wat die opgeloste stowwe van simplast na apoplast aflaai. Die proses waardeur opgeloste stowwe die xileem-parenchiem-selle (simplast) verlaat en die xileem trageary-elemente (apoplast) binnegaan, word xileemlading genoem. Nadat dit die geleidende weefsel van xileem binnegegaan het, beweeg die minerale voedingstowwe opwaarts saam met water en bereik die groeiende dele van plant soos beskryf is vir opstyg van sap. 10.4.6. Vervoer van voedsel – Floëemtranslokasie Fotosintetiese produkte, veral suikers, word in die volwasse blare gesintetiseer vanwaar dit deur die floëemweefsel na die groeiareas getranslokeer word, insluitend lootpunte en wortels. Wanneer die bestemming bereik word, word suikers as substraat vir respirasie gebruik om boumateriaal en energie te verskaf vir selwandvorming, groei en differensiasie. In die wortel word die metaboliese energie gebruik vir ioonopname uit grond en vir xileemlading. Suikers word ook getranslokeer na verskeie stoororgane soos vrugte, knolle en stoorstam en stoorwortels. Tydens ontkieming van sade of knolle word die gestoorde suikers hertranslokeer om verskillende plantorgane te vorm, insluitend die groei en differensiasie van blare om weer fotosintese uit te voer. By bladwisselende plante word gestoorde suikers van loot en wortels herverplaas om vir nuwe blaarvorming gebruik te word. Saam met suikers word ander organiese verbindings (bv. aminosure) en minerale ione ook getranslokeer. Dus, translokasie deur die floëemweefsel is tweerigting, terwyl,

418 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - Ek vervoer deur xileemweefsel, soos hierbo bespreek, is eenrigting. Die selle van floëem wat help om suikers en ander organiese materiale deur die plant te vervoer, is die sifelemente, wat lewende selle is wat vir translokasie gespesialiseer is, anders as die geleidende selle van xileem wat dooie selle is. Hoe word suikers van blare na die wortels en ander organe getranslokeer? Die algehele patroon van floëemvervoer is 'n bron van sinkbeweging van produkte van fotosintese. Bronne sluit enige uitvoerorgaan in, tipies 'n volwasse blaar, terwyl wasbakke nie-fotosintetiese organe soos wortels, knolle, ontwikkelende vrugte en onvolwasse groeiende blare insluit. Meganisme van floëemtranslokasie Die drukvloeihipotese (ook genoem as massavloei- of grootmaatvloeihipotese), wat die eerste keer in 1930 deur Ernst Munch voorgestel is, word algemeen aanvaar as die waarskynlike meganisme van translokasie in die floëemweefsel. Neem die translokasie van suikers vanaf blare (bron) na die wortels (sink) as 'n spesifieke voorbeeld, volgens hierdie hipotese, word 'n drukgradiënt vasgestel as gevolg van floëemlading van suikers in die volwasse blare en floëemaflaai by die wortelweefsels . In die volwasse blare word sukrose, die translokeerbare vorm suiker, in die sifelemente gelaai deur 'n aktiewe proses deur gebruik te maak van Fig. 10.21: Drukvloeimeganisme van suikertranslokasie in metaboliese energie. Dit lei daartoe dat die floëemweefsel van blaar (bron) tot wortel (sink) in plante gebaseerde toename in die osmotiese druk volgens Munch se hipotese. die sifelemente, wat 'n daling in die waterpotensiaal veroorsaak. Water uit die omliggende xileemweefsel gaan die sifelemente binne, wat veroorsaak dat die turgordruk in die bron toeneem. In die wortels vind ontlaai van sukrose uit die sifelemente plaas wat lei tot 'n laer osmotiese druk en die waterpotensiaal van die floëemweefsel styg bo dié van die xileemweefsel. In reaksie op die waterpotensiaalgradiënt kom water uit die floëemweefsel wat veroorsaak dat die turgordruk in die wasbak afneem. So word 'n drukgradiënt tussen die bron en die wasbak gevestig, wat die waterbeweging en die suikers wat daarin opgelos word, aandryf. 'n Skematiese diagram word hieronder aangebied (Fig.10.21).

Vervoer in Plante y 419 10.4.7. Verspreiding van gasse in plante Plante benodig atmosferiese gasse soos CO en O om twee belangrike fisiologiese 2 2 prosesse, onderskeidelik fotosintese en respirasie, uit te voer. Hierdie gasse betree die plante deur diffusie in gasvormige toestand en beweeg dan binne die aanleg beide in gasvormige toestand en in opgeloste toestand. Tydens fotosintese diffundeer atmosferiese CO2 in die blaar deur die stomatale porie in 2 gasvormige toestand. Wanneer die substomatale holte bereik word, diffundeer CO dan na die intersellulêre 2 lugruimtes tussen die mesofilselle ook in 'n gasvormige toestand. Dan gaan CO die chloroplast 2 binne en gaan opeenvolgend deur die waterlaag van nat wande van mesofilselle, plasmamembraan en sitosol deur diffusie in vloeistoffase. Suurstof, aan die ander kant, diffundeer stadig in waterige oplossing. Dit bereik die mitochondria deur gasdiffusie deur die netwerk van intersellulêre lugruimtes wat in plantweefsel voorkom en ook deur diffusie in waterfase. In oorstroomde grond kan die plantwortel na anaërobiese (fermentatiewe) metabolisme toevlug, bv. in rysplante. In sekere mangrove-plante kan wortels uit water of moddergrond uitsteek as pneumatofore waardeur O in die wortels diffundeer deur gasvormige pad. 2 –––––

420 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I VOORBEELDVRAE A. Meervoudige keuse tipe: 1.Watter van sy osmotiese komponente word nul wanneer 'n sel heeltemal stomp word en vir 'n geruime tyd in water gehou word? (a) OP (a) Osmotiese potensiaal (b) TP (b) Drukpotensiaal (c) DPD of (c) Waterpotensiaal (d) WP (d) Muurpotensiaal 2. Wanneer 'n sel slap word word dit in 'n oplossing gehou vir soms, dan: (a) Drukpotensiaal = nul (b) Osmotiese potensiaal = nul (c) Waterpotensiaal = Drukpotensiaal (d) Drukpotensiaal = Osmotiese potensiaal 3. Wanneer sukrose in water opgelos word, is die waterpotensiaal daarvan: (a) verhoog (c) word nul (b) verminder (d) word nie beïnvloed nie 4. As 'n sel in hipertoniese oplossing geplaas word, wat sal gebeur? (a) Endosmose (c) Deplasmolise (b) Eksosmose (d) Niks 5. As 'n selvolume afneem wanneer dit in 0.25M sukrose-oplossing geplaas word, dan is die selsapkonsentrasie:. (a) Gelyk aan 0.25 M (c) Meer as 0.25 M (b) Minder as 0.25 M (d) Onvoorspelbaar 6. Worteldruk is maksimum wanneer: (a) Absorpsie van water hoog is en tempo van transpirasie hoog is (b) Absorpsie van water is laag en transpirasietempo is laag (c) Absorpsie van water is hoog en transpirasietempo is laag (d) Absorpsie van water is laag en transpirasietempo is hoog 7. Wanneer stysel omgeskakel word na glukose in beskermselle ,hul waterpotensiaal: (a) neem toe (b) neem af (c) word nul (d) word nie beïnvloed nie 8. Opkoms van sap in plante vind plaas deur: (a) xileem (b) floëem (c) kambium (d) Beide xileem en kambium

Vervoer in plante y 421 9. Styging van sap in lang boom word die beste verduidelik deur: (a) Worteldruk (b) Kohesie-spanning teorie (c) Kapillêre krag (d) Imbibisie 10. Watter een word geassosieer met stomatale regulering in plante ? (a) K + (b) Na + (c) Mg ++ (d) PO – 4 B. Vul die spasies in: 1. Stomata maak oop wanneer wagselle_________ word. 2. Waterpotensiaal van blare is _________ as dié van wortels tydens aktiewe transpirasie. 3. Kohesie-spanning teorie van styging van sap is voorgestel deur _________. 4. Die water wat deur hidatode uitkom bevat _________. 5. Pulsasieteorie van styging van sap is deur _________ bepleit. 6. In 'n slap sel , y =_________ . 7. Waterpotensiaal van suiwer water word as _________ geneem. 8. Die digtheid van 'n stof (d) word verwant aan sy diffusietempo (r) deur die verband , r = ______. 9. 'n Plantsel wat in water geplaas word, bereik sy maksimum volume wanneer sy y = _________. s 10. As y van 'n oplossing wat in 'n beker gehou word -0.5 MPa is, dan is sy y = _________. s C. Tipe kort antwoord: 1. Simplast 2. Apoplast 3. Worteldruk 4. Transpirasie trek 5. Meganika van stomatale opening 6. Belangrikheid van transpirasie 7. Hidathode 8. Stomata 9. Diffusie 10. Imbibisie 11. Waterpotensiaal 12. DPD 13. Turgordruk D. Lang antwoordtipe: 1. Beskryf die meganisme van waterabsorpsie deur plantwortels. 2. Beskryf die faktore wat waterabsorpsie deur plantwortels beïnvloed. 3. Beskryf die transpirasie trek en kohesie-spanning teorie van styging van sap. 4. Skryf hoe kaliumione die opening en sluiting van stomatale porieë reguleer. 5. Beskryf die faktore wat die transpirasie in plante beïnvloed. 6. Wat bedoel jy met waterpotensiaal? Beskryf die komponente daarvan. 7. Beskryf die verwantskap tussen DPD ,OP en TP van 'n sel. 8. Gee 'n verslag van diffusie. q q q

422 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I HOOFSTUK MINERAAL VOEDING 11 Alle organismes is uiteindelik saamgestel uit verskeie chemiese elemente. Die finale reservoirs van hierdie elemente op aarde is die rotse, grond, oseane en die atmosfeer. Slegs die groen plante en sekere mikroörganismes kan primêr eenvoudige anorganiese verbindings en ione uit die omgewing onttrek sonder om van ander lewende organismes afhanklik te wees. Om hierdie rede word hierdie organismes outotrofies of selfvoedend genoem. Alle anorganiese behoeftes van plante, behalwe koolstof, waterstof en suurstof, word direk of indirek uit grond verkry. In 1804 het de Saussure vir die eerste keer gedemonstreer dat die anorganiese elemente wat in plantas vervat is, via die wortelstelsel uit die grond verkry word. Hierdie elemente is noodsaaklik vir die groei en ontwikkeling van die plant. Aangesien die bronne van hierdie anorganiese vereistes minerale is, staan ​​die elemente bekend as minerale voedingstowwe en word die voeding minerale voeding genoem. Wetenskaplike benadering om die mineraalinhoud van plante te bepaal wat deur Sachs en Knop in 1830 begin is. Deur die plante in waterige voedingsoplossing te kweek, het hulle 'n lys van elemente voorberei wat noodsaaklik is vir plantlewe. Kriteria van noodsaaklikheid: 'n Noodsaaklike element het die volgende kriteria: (i) Dit is onontbeerlik vir die groei van die plant. Die plant kan nie sy lewensiklus daarsonder voltooi nie. (ii) Die werking van die element moet spesifiek wees en moet nie deur enige ander element vervang word nie. (iii) Die element moet direk betrokke wees by die voeding van die plant, dit wil sê dit moet 'n noodsaaklike komponent van 'n noodsaaklike metaboliet wees. (iv) Die afwesigheid of tekort aan die element behoort fisiese of fisiologiese afwykings te veroorsaak. Uit 92 natuurlike elemente word byna 40 elemente in die lewende selle aangetref, waarvan 17 elemente noodsaaklik gevind is. Hulle is koolstof, waterstof, suurstof, stikstof, swael, fosfor, kalium, kalsium, magnesium, yster, mangaan, koper, sink, boor, molibdeen, chloor en nikkel. Die ander elemente word nie-essensiële elemente of voedingstowwe genoem. Op grond van die hoeveelhede benodig vir plantgroei en -ontwikkeling, is die noodsaaklike elemente in twee kategorieë verdeel: makro- en mikrovoedingstowwe.

Minerale voeding y 423 Makronutriënte Die minerale elemente wat plante benodig in relatief groter hoeveelhede of wat in groot hoeveelhede in plante voorkom, word makrovoedingstowwe genoem. Van die 17 elemente wat hierbo gelys is, staan ​​koolstof, waterstof, suurstof, stikstof, swael, fosfor, kalium, magnesium en kalsium as makrovoedingstowwe bekend. Mikrovoedingstowwe Die minerale elemente wat plante in klein hoeveelhede of in spore benodig, word mikrovoedingstowwe genoem. Hulle is koper, boor, managanes, sink, molibdneum, yster, chloor en nikkel. 11.1. ROL VAN MINERAALELEMENTE EN HUL TEkortSIMPTOME 11.1.1. Makronutriënte 1. Koolstof, waterstof en suurstof: Alhoewel hierdie elemente nie minerale in die ware sin is nie, is hulle steeds in die lys ingesluit aangesien dit die noodsaaklikste vir plantlewe is. Hierdie drie elemente word ook raamwerkelemente genoem. Hierdie elemente is betrokke by die sintese van verbindings soos koolhidrate, vette, proteïene, ensieme, organiese sure, nukleïensure, hormone ens. Kortom, hulle bou die protoplasma op. Plante absorbeer dit uit lug en grond in die vorm van koolstofdioksied en water. Tekort aan óf water óf koolstofdioksied veroorsaak vertraging van groei en uiteindelik die dood van die plant. 2. Stikstof: Die bronne van stikstof is grond en atmosfeer. Stikstof word uit die grond opgeneem in die vorm van nitrate, nitriete en ammoniumsoute. Atmosferiese stikstof kan deur sekere bakterieë vasgemaak en aan die plant beskikbaar gestel word. Spesifieke rol: • Dit is 'n belangrike bestanddeel van proteïene, nukleïensure, porfiriene, alkaloïede, sommige vitamiene, ko-ensieme en chlorofil. Porfiriene is 'n belangrike deel van chlorofille en sitochrome. Dit speel dus 'n baie belangrike rol in metabolisme, groei, voortplanting en oorerwing. Tekortsimptome: • Stikstoftekort veroorsaak vergeling d.w.s. chlorose van blare. Ouer blare word eerste aangetas. • In sommige gevalle word produksie en ophoping van antosianienpigment gevind. As gevolg hiervan verskyn 'n perserige kleur in stingels, blaarstele en die onderste blaaroppervlaktes.

424 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I • Bloei word onderdruk of vertraag. • Plantgroei bly belemmer. 3. Fosfor : Dit is teenwoordig in die grond in anorganiese en organiese vorms. Dit word hoofsaaklik geabsorbeer as die eenwaardige anorganiese fosfaat anione. Spesifieke rol: • Dit is 'n bestanddeel van nukleïensure, fosfolipiede, NADP, ATP ens. • Deur nukleïensure en ATP speel dit 'n belangrike rol in proteïensintese. • Fosfolipiede vorm saam met proteïene belangrike bestanddele van selmembrane. • Fosfor is ook 'n noodsaaklike deel van al die suikerfosfate in fotosintese en ander metaboliese prosesse • ​​Hoë hoeveelhede fosfor word in die meristematiese weefsels aangetref. Tekortsimptome: • Fosfortekort kan voortydige blaarval veroorsaak. • Dooie nekrotiese areas kan op die blare, blaarblare of vrugte ontwikkel word. • Die plante toon 'n algemene vertraagde voorkoms met dikwels donkergroen kleur. 4. Kalium : Dit word in die vorm van K-ione uit die grond geabsorbeer. + Spesifieke Rol : • Hierdie element funksioneer meestal as 'n katalitiese middel in verskeie ensiematiese reaksies, bv. piruvaatkinase • Dit is noodsaaklik vir translokasie van suikers. • Stomatale opening in hoër plante benodig kalium. • Dit speel 'n besliste rol in die regulering van waterverhoudings van plantselle. • Dit help met die vervoer van ione oor selmembrane. • Dit handhaaf hidrasie, deurlaatbaarheid en reaktiewe toestand van protoplasma. Tekortsimptome: • Gevlekte chlorose van blare kom voor. • Plantgroei bly belemmer met merkbare verkorting van internodes.

Minerale voeding y 425 • Kaliumtekorte graankorrels ontwikkel swak stingels en hul wortels word gevoelig vir wortelvrot organismes. 5. Kalsium : Dit word as tweewaardige Ca uit grond geabsorbeer. 2+ Spesifieke rol: • Dit word benodig vir die vorming van kalsiumpektinaat, wat die belangrike bestanddeel van middellamel in selwand is. • Kalsiumsout van lesitien, 'n lipiedverbinding, is betrokke by die organisasie van selmembraan. • Kalsiumione beskerm plante teen die skadelike effekte van waterstofione, hoë soutkonsentrasie in die omgewing en toksiese effekte van ander ione in die omgewing. • Dit dien as 'n kofaktor of kan optree as 'n aktiveerder vir sekere ensieme soos amilase, ATPase ens. ++ • Calmodulin, 'n Ca-bindende proteïen, het 'n regulerende rol in selle. Tekortsimptome: • Kalsiumtekort veroorsaak stam-ineenstorting en daaropvolgende beëindiging van groei in die apikale meristematiese streke van stam-, blaar- en wortelpunte. • Wortels word kort, stomp en bruin. • Chlorotiese kolle verskyn naby die rand van jonger blare. • Misvorming van die groeiende lootpunte is kenmerkend van kalsiumtekorte plante. • Selwande word styf en bros in kalsiumtekorte plante. 6. Magnesium : Dit is teenwoordig in die grond in wateroplosbaar, uitruilbaar en gefixeer vanaf. Dit word deur ++ plante as Mg opgeneem. Spesifieke rol: • Magnesium is 'n komponent van die chlorofilstruktuur. • Dit speel 'n belangrike rol in die binding van ribosomale deeltjies tydens proteïensintese. • Die vrystelling van energie in die hidrolise van hoë-energie verbindings soos ATP word grootliks deur Mg beïnvloed. Dit is 'n kofaktor in alle kinase-reaksies. 2+ Tekortsimptome : • Magnesiumtekort veroorsaak intervenale chlorose van die blare. • Dooie nekrotiese kolle verskyn op die blare. • Anatomies magnesiumtekort veroorsaak uitgebreide chlorenchiem-ontwikkeling en karige pitvorming.

426 y Bureau se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I 7. Swael : Swael word deur die plante uit die grond opgeneem as tweewaardige sulfaatanione (SO 2– ). 4 Spesifieke rol: • Swael is 'n belangrike bestanddeel van sommige aminosure (sistien, sisteïen, metionien) • Dit is 'n bestanddeel van biotien, tiamien, koënsiem A en liponsuur wat betrokke is by sellulêre metabolisme. • Dit is 'n bestanddeel van vlugtige olies wat kenmerkende skerp geure aan kruisplante gee. • Disulfiedbindings help om die proteïenstruktuur te stabiliseer. • Sulfhidrielgroepe is nodig vir die aktiwiteit van baie ensieme. Tekortsimptome: • 'n Swaeltekort lei tot chlorose of vergeling van die blare. Die jonger blare word eerste aangetas. • Punte en rande van die blaar rol na binne. • Swaeltekort lei tot 'n merkbare afname van stroma lamellaae en 'n toename in grana stapeling 11.1.2. Mikrovoedingstowwe of Spoorelemente: 1. Mangaan: Mangaan bestaan ​​in die grond as tweewaardige, driewaardige en vierwaardige vorms, maar dit word grootliks as die tweewaardige mangaankation (Mn) geabsorbeer. 2+ Spesifieke funksies: • Mangaan is betrokke by oksidasie-reduksie prosesse tesame met dekarboksilering en hidrolitiese reaksies. • Fotosisteem II in chloroplast bevat mangaanproteïen. • RNA-polimerase het 'n absolute vereiste vir mangaan. • Mangaan is die oorheersende metaalioon van Krebs-siklusreaksies. Dit dien as 'n aktiveerder vir die ensieme nitrietreduktase, hidroksielamienreduktase en indool-3-asietsuur (uksien) oksidase. Tekortsimptome: • Mangaantekort veroorsaak chlorotiese en nekrotiese kolle in die tussenliggende areas van die blaar.

Minerale voeding y 427 2. Boor : Boor word deur die plante uit die grond geabsorbeer as ongedissosieerde boorsuur (H BO ). Die 3 3 noodsaaklikheid van boor vir alle groen plante is nie absoluut nie. Spesifieke funksies: • In hoër plante is boor noodsaaklik vir suikervervoer. • Boor help met ontkieming en groei van stuifmeelkorrels. • Boor is gemoeid met die selwandmetabolisme. • Boor is noodsaaklik vir DNA-sintese. Tekortsimptone: • Wortelpunt verlenging word geïnhibeer. • Skiet apies vrek. • Knoppiesvorming by peulgewasse word geïnhibeer. • Die takke aan die einde van takkie vorm 'n roset. 3. Molibdeen : Dit word deur die plante as molibdatieone geabsorbeer. Spesifieke funksies: • Daar word gevind dat molibdeen noodsaaklik is in stikstofbinding deur peulgewasse. • Molibdeen is 'n komponent van die ensiem nitraatreduktase, nitrogenase, ens. Tekortsimptome: • Molibdeentekort veroorsaak chlorotiese intervenale vlekke van die blare met marginale nekrose en invou van blare. • Veroorsaak “witstert”-siekte by blomkool. • Die blomme abscis voor vrugset. 4. Sink : Sink word geabsorbeer as tweewaardige Zn-ioon. 2+ Spesifieke funksies : • Sink word geassosieer met die biosintese van indool-3-asynsuur ('n ouksien) • Zn 2+ word benodig vir die aktiwiteit van die ensiem fosfodiesterase en alkoholdehidrogenase. • Zn induseer sintese van sitochroom. 2+

428 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Tekortsimptome: • Groei word gestrem in ernstige sinktekort. • Die blare word kleiner en die internodes verkort om 'n rosetvorm te gee. 5. Yster : Yster word hoofsaaklik deur die plant in die ysterhoudende vorm geabsorbeer, maar ysterioon kan ook geabsorbeer word. Suur grond bevorder beskikbaarheid van oplosbare vorme van yster. Spesifieke rol: • Dit funksioneer beide as 'n strukturele komponent en as 'n ko-faktor vir ensiematiese reaksies. • Dit is 'n belangrike bestanddeel van yster-porfirienbevattende proteïene soos sitochrome peroksidases, katalases sowel as in yster-swaelproteïene. Dit word benodig vir chlorofilbiosintese. • Dit is 'n baie belangrike bestanddeel van ferrodoksien ('n yster-swaelproteïen) wat 'n belangrike rol speel in biologiese stikstofbinding en primêre fotochemiese reaksie in fotosintese. Tekortsimptome: • Ystertekort veroorsaak vinnige chlorose van die blare wat tussen die blare is. Die gebrekkige simptoom verskyn eers in jong blare. 6. Koper : Dit word geabsorbeer as beide eenwaardige en tweewaardige katione. Spesifieke funksies: • Koper is 'n komponent van sitochroom-c-oksidase wat in 'n terminale elektrontransportkettingkomponent in mitochondria is. Dit is ook 'n komponent van plastosianien (die mobiele elektronskenker van PSI) en die vitamien, sianokobalamien. • Koper word aangetref in 'n groep ensieme waarin suurstof direk in die oksidasie van substraat gebruik word. Tekortsimptome: • Kopertekort lei tot eksantema, 'n siekte van vrugtebome. • Verswarting van aartappels word ook deur kopertekort veroorsaak. 7. Chloor: Chloor word as Cl geabsorbeer. -- Spesifieke funksie: • Chloor help met die fotooksidasie van water in fotosintese. • Dit word benodig vir die normale produksie van vrugte. Tekortsimptome: • Blare word verlep. • Blare ontwikkel bronskleur. • Vrugvorming word vertraag.

Minerale voeding y 429 8. Nikkel : Nikkel word deur plante in ioniese vorm as Ni geabsorbeer. 2+ Spesifieke funksie: • Nikkel is 'n komponent van ensieme soos urease in hoër plante en waterstofopname hidrogenase in mikroörganismes. Tekortsimptome: • Nikkeltekort veroorsaak dat ureum in blaarpunte ophoop en blaarpuntnekrose ontwikkel. • Nikkelryke sade is nie in staat om te ontkiem nie. 11.2. HIDROPONIKA As gevolg van die komplekse aard van grond, is dit moeilik om eksperimente uit te voer om die elemente wat noodsaaklik is vir plante te bepaal. Hidroponika word gebruik om die noodsaaklike elemente makliker en akkuraat te bepaal. Die tegniek om plante te kweek met hul wortels ondergedompel in voedingsoplossing word hidroponika genoem. Dit is die eerste keer in 1860 deur Julius von Sachs ontwikkel en op groot skaal gebruik. Die hidroponiese oplossing moet goed deurlug wees om suurstof vir wortelrespirasie te verskaf. Die pH van 'n voedingsoplossing moet gehandhaaf word omdat dit baie dikwels verander met die opname van ione deur wortels. Hoagland se oplossing en Evan se oplossing word dikwels vir hidroponika gebruik, waar die konsentrasie van voedingstowwe groter is as dié van die grond, en wat vinnige groei van die plante bevorder met voedingstofuitputting wat vinnig plaasvind. Voedingstowwe moet dus met tussenposes bygevoeg word om plante aanhoudend te laat groei. Fig.11.1 : Groei van plante in voedingstofoplossing deur voedingstoffilmtegniek.

430 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Aangesien hidroponiese oplossing van bekende sterkte is, kan die uitskakeling van 'n bepaalde voedingstof daaruit gebruik word om te weet watter rol daardie spesifieke element in die plantliggaam speel. Dit help ook om die tekortsimptome of daardie spesifieke element te bepaal. Deesdae word hidroponika gebruik vir die kweek van slaaigewasse soos komkommer, blaarslaai en tamatie. Die voedingstoffilmtegniek soos getoon in die Figuur 11.1 word gebruik waar die voedingstof voortdurend gesirkuleer word wat 'n monitering van die pH en oplossingsamestelling moontlik maak. 11.3. STIKSTOF METABOLISME Stikstof is 'n noodsaaklike makro-element VIR plantgroei. Dit is die hoofbestanddeel van proteïene, ensieme, nukleïensure, hormone, alkaloïede ens., wat gebruik word vir die vorming en funksies van sellulêre komponente. Die hoofbron van stikstof is lug wat 78 persent stikstof per volume bevat. Die meeste van die plante kan nie atmosferiese stikstof in sy gasvorm benut nie. Slegs sekere bakterieë, insluitend sianobakterieë, kan die atmosferiese stikstof benut. Hierdie organismes word as stikstofbindende organismes genoem. Plante gebruik stikstof slegs wanneer die stikstof + – vas is, dit wil sê dit word omgeskakel in nitraat- (NO ) en ammonium- (NH )-ione. Die binding van 3 4 atmosferiese stikstof (N ) in NO – en NH + met behulp van mikroörganismes om dit 2 3 4 beskikbaar te maak vir absorpsie deur plante, word biologiese stikstofbinding genoem. 11.3.1. Biologiese stikstofbinding Biologiese stikstofbinding is van twee tipes - asimbiotiese stikstofbinding en simbiotiese stikstofbinding. 11.3.1.1. Asimbiotiese stikstoffiksasie Die fiksasie van N deur die mikroörganismes wat vrylik lewe m.a.w.buite die plantsel word 2 asimbiotiese of nie-simbiotiese biologiese stikstofbinding genoem. Vry lewende bakterieë en sianobakterieë kan stikstof in die grond bind. Die stikstofbindende sianobakterieë is Anabaena, Nostoc, Spirulina, Stigonema, Scytonema ens. Hierdie sianobakterieë het 'n paar dikwandige selle wat heterosiste genoem word wat atmosferiese stikstof bind. Sommige vrylewende aërobiese bakterieë soos Azotobacter, Derxia en anaërobiese bakterieë soos Clostridium, Desulphovibrio, Methanobacterium is in staat tot stikstofbinding. Boonop kan 'n gis, Rhodotorula, atmosferiese stikstof in die grond bind. Meganisme van asimbiotiese stikstofbinding: J.E. Carnahan het in 1960 die eerste keer die omskakeling van atmosferiese stikstof in ammoniak deur die vrylewende stikstofbindende bakterieë, Clostridium pasteurianum, aangemeld. Die fiksasie van stikstof vind soos volg plaas: Fosforolitiese afbreek van piruvaat lei tot die produksie van elektrone, asetielfosfaat en waterstof. Ferredoksien aanvaar elektrone wat van piruvaat kom en word self verminder. Asetielfosfaat reageer met ADP om ATP te genereer. In die teenwoordigheid van verminderde ferredoksien en ATP word molekulêre stikstof op die oppervlak van die ensiem nitrogenase geadsorbeer. Reduksie van N na 2NH is 'n ses- 2 3 elektronoordragreaksie wat uiteindelik verskaf word deur verminderde ferroedoksien via die ensiem nitrogenase wat deur die hidrolise van ATP aangedryf word (Fig. 11.2). Die besonderhede van nitrogenase-aksie word in Fig. 11.5 getoon.

Minerale voeding y 431 Fig.11.2 : Asimbiotiese stikstofbinding in vrylewende bakterieë. (Fp - flavoproteïen Fd - ferredoksien N ase - nitrogenase) 2 11.3.1.2. Simbiotiese stikstofbinding: Die binding van vrye stikstof van lug deur mikroörganismes wat simbioties binne die plante (wortels) leef, word simbiotiese stikstofbinding genoem. Die simbiotiese sisteem bestaan ​​uit bakterieë van die genus Rhizobium wat die wortels van baie lede van die familie Leguminosae besmet, soos ertjies, boontjies ens. om stikstofbindende koöperasies te vorm. Die werklike plek van stikstofbinding is die nodules wat op die wortels van die peulplante gevorm word as gevolg van die penetrasie van Rhizobium. Fig.11.3 : Vorming van infeksiedraad en wortelknop.

432 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Nie een organisme alleen is in staat om stikstof te bind nie. In die aanvanklike stadium herken gasheerselle die korrekte stam van simbiotiese bakterieë. Die wortels van peulplante skei sommige groeifaktore af. Gevolglik versamel die bakterieë in die omgewing van plantwortels (Fig. 11.3). Die bakterieë dring dus óf die relatief sagte wortelhaarpunt binne óf binnedring beskadigde of gebreekte wortelhare en vorder in as 'n infeksiedraad. Die infeksiedraad dring binne, vestig en bevry die inhoud daarvan in 'n kortikale sel. Die Rhizobia word óf individueel óf in klein groepies omring deur 'n membraangebonde vesikels bevry en gaan die plantsel binne. Die vesikels word simbiosome genoem. Die bakteriële selle induceer die kortikale selle om te verdeel wat Fig.11.4 : Ertjieplant wat wortelnodules toon. lei uiteindelik tot die vorming van nodules. Die bakteriese sel verdeel en bereik vergroting om stikstof in hierdie area te bind. Op hierdie stadium word die bakterieë endosymbionts of bakteriodes genoem. Die knoppe groei vinnig en stoot hulle weg na die oppervlak van die wortel (Fig. 11.4). Die nodule bevat 'n rooi pigment leghemoglobien. Die ensiem nitrogenase is sensitief vir O . Leghemoglobien kombineer met O en verhoed dat dit 2 2 nitrogenase uitreik. Die ontwikkeling van leghemoglobien en stikstofbindingskapasiteit is die resultaat van simbiotiese interaksie. Die volwasse nodules bly verbind met die wortel via vaatweefsels waardeur uitruiling van vaste stikstof van die bakteriode en die voedingstowwe van gasheer plaasvind. Meganisme van simbiotiese stikstofbinding Die wortelknoppies van peulplante het 'n rooi pigment genaamd leghemoglobien. Dit is 'n rooierige pigment wat in sitoplasma van gasheerselle voorkom. Leghemoglobien deur kombinasie met O 2 beskerm nie net die nitrogenase teen skade deur O nie, maar handhaaf ook bestendige toevoer van O na stikstof 2 2 bindende bakterieë vir asemhaling. Die ATP wat in die proses van asemhaling van bakterieë gegenereer word, word gebruik vir stikstofbinding. Die bakterieë bevat die ensiem nitrogenase. Die vrye atmosferiese stikstof word eers aan die ensiemoppervlak gebind en word nie vrygestel voordat dit heeltemal tot ammoniak gereduseer is nie. Die nitrogenase-ensiemkompleks is saamgestel uit twee proteïene (i) ysterproteïen (Fe-proteïen) en (ii) ystermolibdeenproteïen (MoFe-proteïen). Fe-proteïen het 'n reduktase-aktiwiteit terwyl MoFe-proteïen nitrogenase-aktiwiteit het. Fotosintete word na die knopweefsel vervoer, waar dit gemetaboliseer word en uiteindelik ferredoksien verminder. Verminderde ferredoksien dra elektron oor na Fe-proteïen wat verminder word. ATP-hidrolise binne die Fe-proteïen dra elektrone doeltreffend na MoFe-proteïen oor. Verminderde MoFe-proteïen wat nitrogenase-aktiwiteit het, verminder N tot 2 NH. (Fig. 11.5). 3

Minerale voeding y 433 Fig. 11.5: Simbiotiese stikstofbinding in wortelknoppies van peulgewasse. 1. glukose-6-P dehidrogenase 2. NADPH-ferredoksien oksidoreduktase 3- ferredoksien dra elektron oor na Fe proteïen 4. Reduktase aktiwiteit van nitrogenase kompleks 5. Nitrogenase aktiwiteit van nitrogenase kompleks. Reaksies 2 tot 5 is algemeen vir nie-simbiotiese stikstofbinding deur vrylewende grondbakterieë. Soos vroeër begin is, is reduksie van N na NH 'n ses elektronoordragproses. Die uiteindelike 2 3 bron van elektrone en protone (H ) is koolhidrate wat van blare na knopweefsel getranslokeer word. + Die stapsgewyse reduksie van N tot NH wat deur nitrogenase gekataliseer word, word hieronder getoon. 2 3 2H+ 2H+ 2H+ N º N NH = NH NH – NH 2NH 2e – 2e – 2 2 2e – 3 Stikstofdimied Hidrasien Ammoniak (stikstof) 11.3.1.3. Nitrifikasie Die organismes, hetsy vrylewend of in simbiotiese assosiasies, wat biologiese stikstofbinding uitvoer om NH uit N te vorm, gebruik die NH om hul eie sel se stikstof 3 2 3 komponente te produseer. Die oormaat NH3 wat vasgemaak is, kan in die grond uitgeskei word. Baie min NH3 word egter in die grond aangetref. In werklikheid word NH in die grond vinnig geoksideer tot nitraation (NO ) en hierdie NO is die – – 3 3 3 hoofbron van stikstof vir nie-stikstofbindende plante. Twee groepe grondlewende bakterieë, bekend as nitrifiserende bakterieë, voer die oksidasie van NH na NO uit. Een groep, Nitrosomonas oksideer NH na NO terwyl die ander groep, Nitrobacter, – – 3 3 3 2 – NO na NO oksideer. – 2 3 H O + H + Nitrosomonas 2 Nitrobacter – NH + 1/2 O NO +1/2 O 2 NO 3 – 3 2 2

434 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I 11.3.1.4. Nitraat en Ammoniak Assimilasie Beide NO – en NH + (geprotoneerde vorm van NH ) is die bronne van stikstof vir hoër 3 4 3 – – plante. alhoewel die plante 'n voorkeur vir NEE het. NO word deur die wortels van plante geabsorbeer 3 3 – en word in beide wortels en lote geassimileer. NO word eers na NO gereduseer deur die ensiem nitraat – 3 2 + reduktase (NR) wat dan gereduseer word na NH deur die ensiem nitriet reduktase (NiR) volgens 4 volgende reaksies: NO + NAD(P)H + H + 2e NR NO + NAD(P) + HO – + – + – 3 2 2 – NiR + NO + 6 Fd(rooi) + 8H + 6e NH + 6 Fd(ox) + 2H O + – 2 4 2 NH is giftig en doen nie in die weefsel ophoop nie. NH wat op hierdie manier gevorm word of deur biologiese + + 4 4 stikstofbinding word omgeskakel in aminosuur en dan in ander stikstofverbindings binne die plantselle. 11.3.1.5. Denitrifikasie Sommige anaërobiese grondbakterieë, soos Pseudomonas en Denitrobacillus, skakel nitraat (NO ) om na N en ander gasvormige stikstofspesies (bv. NO en N O) deur 'n proses bekend as - 3 2 2 denitrifikasie. Denitrifikasie vind plaas wanneer hierdie grondbakterieë NO as elektronaannemer gebruik - 3 in plaas van O tydens respirasie. Denitrifikasie vind plaas deur die volgende reaksievolgorde 2 deur die grond denitrifiserende bakterieë: NO ® NO ® NO ® NO ® N – – 3 2 2 2 Nitraat Nitriet Stikstofoksied Stikstofoksied Stikstof In hierdie proses keer die vaste stikstof in die grond terug na die atmosfeer in die gasvormige vorme van stikstof (NO, NO, N ). 2 2 11.4. STIKSTOFSIKLUS - Stikstof bestaan ​​in ons omgewing in verskeie vorme soos N , NH , NO , NO , NO , N O en - 2 3 3 2 2 as organiese stikstof. Die voortdurende inter-omsetting van hierdie vorme van stikstof deur fisiese en biologiese prosesse staan ​​bekend as stikstofsiklus. Die belangrikste stappe in die stikstofsiklus word hieronder beskryf. Stikstofbinding – Dit is die omskakeling van atmosferiese stikstofgas (N ) om biologies 2 bruikbare stikstofverbindings te vorm. Dit kan deur fisiese en biologiese prosesse plaasvind. Elektrochemiese en fotochemiese fiksasie deur verligting vorm NO deur die oksidasie van N deur - 3 2 O of O . In die industriële fiksasie word N omgeskakel na ammoniak en nitraatsoute en word dit as 2 3 2 kunsmis gebruik. Biologiese N-fiksasie vorm NH + (geprotoneerde vorm van NH ) soos reeds 2 4 3 beskryf is. Nitrifikasie – In hierdie proses word NH geoksideer na NO en dan na NO deur nitrifiserende bakterieë - - 3 3 2 soos vroeër bespreek.

Minerale voeding y 435 Fig.11.6 : Die stikstofsiklus. – + – Assimilasie – In hierdie proses word NO , NO en NH deur die plante geabsorbeer en word 2 3 4 benut vir die vorming van stikstofverbindings soos aminosure, proteïene, nukleïensure, chlorofil ens. Ammoniakbinding – Dit is 'n verrottingsproses van dooie organismes of hul dele wat deur ontbinders soos bakterieë en swamme gedra word. Die organiese stikstofverbindings word omgeskakel na NH sodat dit weer in die siklus kan ingaan. 3 Denitrifikasie – Dit is 'n proses waardeur NO – deur grondbakterieë verminder word om 3 gasvormige stikstofspesies te vorm, gewoonlik N of N O, wat dan in die atmosfeer ontsnap om 2 2 die siklus te voltooi. Die stappe van stikstofsiklus hierbo beskryf word in Fig. 11.6 getoon. –––––

436 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I VOORBEELDVRAE A. Kies die korreksieantwoord : 1. Meeste van die plante absorbeer stikstof uit grond in die vorm van. (a) vry N (b) Nitriete 2 (c) Nitrate (d) HNO 3 2. Kies die mikrovoedingstof (a) Swael (b) Mangaan (c) Kalsium (d) Stikstof 3. Kies die makrovoedingstof (a) Mangaan (b) Fosfor (c) Sink (d) Molibdanum 4. Simbiotiese stikstofbinding word gedoen deur (a) Rhizobium (b) Clostridium (c) Nostoc (d) Azotobacter 5. Die ensiem verantwoordelik vir stikstofbinding vereis. (a) Fe en Mo (b) Mo en Ca (c) Zn en Cu (d) Zn en Mn 6. Mikro-organismes beïnvloed vrugbaarheid van grond deur (a) Stikstofbinding (b) Produksie van gifstowwe (c) Vernietig skadelike bakterieë. (d) Behou vog 7. Handhawing van grondvrugbaarheid sonder byvoeging van voedingstowwe is te danke aan (a) Aktiwiteit van mikro-organismes (b) Oorstromings (c) Gunstige temperatuur (d) Staande gewasse 8. Die wortelknoppies wat in die peulplant gevorm word het 'n rooi pigment genaamd (a) Hemoglobien (b) Fikosianien (c) Leghemoglobien (d) Chlorofil 9. Die proses van omskakeling van ammoniak in nitraat word genoem. (a) Nitrifikasie (b) Ammonifikasie (c) Transkripsie (d) Translasie 10. Die ensiem wat verantwoordelik is vir die binding van stikstof word genoem. (a) Nitraat reduktase (b) Nitriet reduktase (c) Nitrogenase (d) Aminosuur sintetase.

Minerale voeding y 437 B. Skryf kort aantekeninge oor: 1. Essensiële elemente 2. Hidroponika 3. Biologiese stikstofbinding 4. Makronutriënte 5. Mikrovoedingstowwe. 6. Asimbiotiese stikstofbinding. 7. Simbiotiese stikstofbinding. 8. Leghemoglobien C. Onderskei tussen. 1. Makro-elemente en mikro-elemente. 2. Simbiotiese en asimbiotiese stikstofbinding. q q q

438 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I HOOFSTUK FTOSINTESE 12 Alle vorme van lewe in hierdie aarde is afhanklik van plante, direk of indirek, vir hul voedselbehoeftes. Plante berei hul eie kos voor en bedien ander organismes. Heterotrofe is afhanklik van plante vir voedsel wat hulle beide organiese koolstof en energie verskaf vir groei en ontwikkeling. Plante is uniek in die uitvoering van fotosintese, die proses waarin koolstofdioksied met behulp van water tot koolhidrate gereduseer word deur sonkrag in te voer. Fotosintese is die proses waardeur sonenergie na die lewende wêreld gelei word. Dit is die belangrikste om twee redes, aangesien die bron van voedsel vir almal en die suurstof wat na die atmosfeer vrygestel word, aërobiese asemhaling moontlik maak. Die steenkoolneerslae, die petroleumprodukte, voedsel, brandstof, vesel, voer, elke biomassa waaroor ons praat, is die produk van fotosintese. 12.1. VROEë GESKIEDENIS: In 1771 het Joseph Priestley, 'n Engelse chemikus, eksperimente uitgevoer wat getoon het dat plante 'n soort lug vrystel wat 'n kers laat brand. Hy het dit gedemonstreer deur 'n takkie kruisement in 'n deursigtige toe houer met 'n brandende kers te sit totdat die vlam gedoof het. Na 'n paar dae het hy weer kers geblus en dit het baie goed gebrand in die lug wat dit voorheen nie sou ondersteun nie. In 'n ander eksperiment, wat in 1772 uitgevoer is, het Priestley opgemerk dat 'n muis wat in 'n deursigtige fles lug gehou is, ineengestort het terwyl 'n muis wat met 'n plant in dieselfde deursigtige pot gehou is, oorleef het. Hierdie waarnemings het daartoe gelei dat Priestley 'n interessante hipotese bied dat plante die diere wat asemhaal of brandende kerse verwyder, in die lug herstel. Hy het dit as "dephlogisticated air" genoem wat later as 'suurstof' genoem is. Priestley se werk het dus getoon dat plante suurstof in die atmosfeer vrystel. Jan Ingenhousz, 'n Nederlandse geneesheer, het Priestley se werk verder gevoer en in 1779 gedemonstreer dat sonlig nodig was vir fotosintese en dat slegs die groen dele van plante suurstof kon vrystel. Gedurende hierdie tydperk het Jean Senebier, 'n Switserse plantkundige en natuurkundige, ontdek dat CO vir fotosintese benodig word. Nicolas Théodore 2 de Saussure, 'n Switserse chemikus en plantfisioloog, het gewys dat water ook nodig is vir fotosintese. Julius Robert von Mayer, 'n Duitse geneesheer en fisikus, het in 1845 voorgestel dat fotosintetiese organismes ligenergie in chemiese vrye energie omskakel. Teen die einde van die negentiende eeu was die sleutelkenmerke van plantfotosintese bekend. Plante kan ligenergie gebruik om koolhidrate van CO en water te maak. Glukose, 'n 2 ses koolstof suiker, word dikwels beskou as 'n tussenproduk van fotosintese, die netto vergelyking van fotosintese word dikwels geskryf as:

Fotosintese y 439 6CO + 12H O + Ligenergie C H O + 6O + 6H O 2 2 6 12 6 2 2 Vroeë wetenskaplikes wat fotosintese bestudeer het, het tot die gevolgtrekking gekom dat die O wat deur plante vrygestel is 2 afkomstig is van CO , wat vermoedelik deur ligenergie verdeel is. In die 1930's was V. B. van Niel bewus 2 daarvan dat sommige fotosintetiese bakterieë waterstofsulfied (H S) in plaas van water vir 2 fotosintese kon gebruik en dat hierdie organismes swael in plaas van suurstof vrystel. Van Niel het onder andere tot die gevolgtrekking gekom dat fotosintese 'n redoks (reduksie-oksidasie) proses is wat afhanklik is van elektronskenker- en akseptorreaksies en dat die O wat tydens fotosintese vrygestel word 2 afkomstig is van die fotooksidasie van water. Die algemene vergelyking vir fotosintese kan dus geskryf word as: 6CO + 12H A + Ligenergie CHO + 12A + 6H O 2 2 6 12 6 2 In suurstoffotosintese is 12A 6O , terwyl in anoksigeniese fotosintese, wat 2 in sommige voorkom fotosintetiese bakterieë, kan die elektronskenker 'n anorganiese waterstofskenker wees, soos HS (in welke geval A elementêre swael is) of 'n organiese waterstofskenker soos suksinaat 2 (in welke geval A fumaraat is). Eksperimentele bewyse dat molekulêre suurstof van water afkomstig is en nie van CO2 nie, is deur Robert Hill in 1937 verskaf. Hy het ligafhanklike O 2 2-evolusie in die afwesigheid van CO in geïsoleerde chloroplasttilakoïede gedemonstreer deur kunsmatige elektronaannemers 2 soos ystersoute te gebruik. Dit is sedertdien bekend as Hill-reaksie en die kunsmatige elektronaannemers as Hill-oksidante. Heuwelreaksie, met ystersout as Hill-oksidant, word gewoonlik geskryf as: geïsoleerde chloroplasttilakoïed 2+ 3+ 4 Fe + 2H O 4 Fe + O + 4 H + 2 ligenergie 2 Meer direkte bewyse vir die evolusie van molekulêre suurstof uit water tydens fotosintese is verskaf deur Ruben et al (1941) wat O-verrykte water gebruik het vir hul 18 2 studie oor fotosintese en die evolusie van O gedemonstreer het. 18 2 12.2. FOTO-SINTETIESE ORGANISME: Die organismes wat in staat is om koolhidrate uit koolstofdioksied en ander anorganiese grondstowwe te sintetiseer deur energie te gebruik, word as outotrofe genoem. Daarteenoor het diere en mense nie die vermoë om dit te doen nie en word dit as heterotrofe bestempel. Afhangende van die bron van energie wat deur die outotrofe gebruik word vir hul organiese sintese, word dit verder verdeel in fotosintetiese outotrofe (of fotooutotrofe) en chemosintetiese outotrofe (of chemo-outotrofe). Fotooutotrofe gebruik sonenergie as die primêre energiebron. Hulle skakel sonenergie om in chemiese of bindingsenergie van koolhidrate deur fotosintese. Sianobakterieë, alge, briofiete en alle vaatplante gebruik water as die bron van elektron om koolstofdioksied te verminder en suurstof aan die

440 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I omgewing wat dit aërobies maak. Hierdie tipe fotosintese staan ​​bekend as suurstofiese (d.w.s. suurstof-ontwikkelende) fotosintese en die organismes wat dit doen staan ​​bekend as suurstofiese fotosintetiese organismes. Groen bakterieë en Groen Swael Bakterieë gebruik ligenergie om elektrone en protone uit ander molekules as H O te onttrek en dit te gebruik vir die vermindering van CO . Aangesien H O 2 2 2 is wat nie as die reduktant gebruik word nie, word geen O tydens fotosintese ontwikkel nie. Hierdie tipe fotosintese 2 staan ​​bekend as anoksigeniese (d.w.s. nie-suurstof-ontwikkelende) fotosintese. Die fotosintetiese bakterieë staan ​​dus ook bekend as anoksigeniese fotosintetiese organismes. Chemo-outotrofe (waarvan geeneen chlorofil bevat nie) verkry hul energie vir koolhidraatsintese uit verskeie anorganiese verbindings wat waterstof, yster, swael en stikstof bevat. In die meeste gevalle kombineer hierdie verbindings met suurstof in die selle wat lei tot die produksie van energie. Twee groepe bakterieë, genoem nitrifiserende bakterieë, is goed bestudeerde voorbeelde van chemo-outotrofe. Een groep, Nitrosomonas, skakel ammoniak om na nitriet met O as die oksideermiddel 2. NH + ½ O ® NO + H O + H + Energie - + 3 2 2 2 Die ander groep, Nitrobacter, oksideer nitriet tot nitraat. - NO + ½ O ® NO + Energie - 2 2 3 Die energie wat vrygestel word tydens die oksidasie van NH en NO word gebruik vir die reduksie van - 3 2 CO na koolhidrate en ander koolstofverbindings. 2 12.3. FOTOSINTETIESE PIGMENTE: Chlorofille en karotenoïede is die belangrikste fotosintetiese pigmente in plante. Beide chlorofil-a en chlorofil-b is teenwoordig in plante en groen alge. Aangesien chlorofil-a aan foto-reaksie deelneem en in alle suurstofiese foto-outotrofe voorkom, word dit die universele pigment genoem. Chlorofil-b en karotenoïede dra hul energie wat geabsorbeer word na die reaksiesentrum (chl-a) oor vir gebruik in fotosintese. Om hierdie rede word dit as bykomstige pigmente beskou. Fikobiliproteïene, naamlik phycoerythrin en phycocyanin, is die fotosintetiese pigmente in rooi alge en sianobakterieë (blougroen alge) benewens chlorofil. Karotenoïede is oor die algemeen twee tipes - karotene en xantofille. b-karoteen is die oorvloedige karoteen wat in alle fotosintetiese organismes teenwoordig is, terwyl a-karoteen slegs in hoër plante, laer vaatplante en briofiete teenwoordig is.Die xantofille, soos luteïen, violoksantien en neoxantien, is teenwoordig in hoër plante. In ander groepe fotosintetiese organismes is verskillende ander vorme van xantofille ook teenwoordig. Die struktuurformules van sommige van die fotosintetiese pigmente word in Figuur 1 getoon. Die basiese struktuur van chlorofil is 'n porfirienkop en 'n lang fitolstert. Die porfirien is ++ 'n sikliese tetrapirrool wat gevorm word deur vier pirrole wat op 'n sikliese wyse gerangskik is. Mg is gecheleer in die middel, kovalent gebind aan twee N-atome en koördineer gebind aan ander twee N-atome van

Fotosintese y 441 Chlorofil a – C H O N Mg 55 72 5 4 Chlorofil b – C H O N Mg 55 70 6 4 Fig.12.1 : Struktuurformules van chlorofille en karotenoïede. die tetrapyrrol-ring. Die fitolstert is aan die ring IV geheg. In chlorofil-a is daar 'n metielresidu (-CH ) in die ring II wat vervang word deur 'n formielgroep (-CHO) in chlorofil-b. 3 Chlorofille met hul stert sit hulself in die tilakoïedmembraan. Die karotenoïede-molekules het ringstrukture aan albei ente wat deur soortgelyke tipe sentrale segment verbind is (Fig. 12.1). Die verskillende karotenoïede verskil slegs in die struktuur van die ringe. 12.4. PROSES VAN FOTOSINTESE - 'N OORSIG : Die proses van fotosintese in plante en alge vind plaas in klein organelle, bekend as chloroplaste, wat binne selle geleë is. Die basiese vergelyking van fotosintese lyk uiters eenvoudig. Water en koolstofdioksied kombineer om koolhidrate en molekulêre suurstof te vorm, en hierdie reaksie word aangedryf deur ligenergie: ligenergie 6CO + 6H O C H O + 6O 2 2 6 12 6 2

442 y Buro se Hoër Sekondêre (+2) BIOLOGIE - I Die proses van fotosintese is egter nie so eenvoudig soos dit lyk nie. Dit word uitgevoer deur 'n komplekse reeks reaksies met 'n hoë algehele doeltreffendheid. Fotosintese begin met die absorpsie van ligenergie deur fotosintetiese groen pigmente, genaamd chlorofil, geleë in membraneus Fig.12.2 : Skematiese aanbieding van ligte en donker strukture, die tilakoïede, in reaksies van fotosintese chloroplaste. Ligenergie wat deur bykomstige pigmente geabsorbeer word, word na chlorofilmolekules oorgedra vir gebruik in fotosintese. Die geabsorbeerde ligenergie word gebruik om water te oksideer en sodoende suurstof vry te stel. Die resulterende elektrone en protone gaan deur 'n reeks elektrontransportmolekules wat lei tot die produksie van NADPH en ATP. Hierdie NADPH en ATP wat gevorm word deur die werking van geabsorbeerde lig, verminder dan koolstofdioksied en omskep dit uiteindelik in koolhidrate deur 'n reeks biochemiese reaksies wat in die stroma van chloroplaste plaasvind. Hierdie reaksiestappe van fotosintese, wat skematies in Figuur 12.2 getoon word, word tradisioneel verdeel in twee tipes reaksies vir gemak van bespreking: (1) Ligreaksies (ook genoem ligafhanklike reaksies) en (2) Donkerreaksies (ook genoem lig-onafhanklike reaksies) reaksies). 12.5. LIGREAKSIES : 12.5.1. Ligabsorpsie : Fotosintese in plante word geïnisieer deur die absorpsie van lig in die sigbare reeks (golflengte 400 tot 700 nm) deur pigmentmolekules, hoofsaaklik chlorofille en karotenoïede. Nie alle golflengtes van lig in die sigbare reeks is effektief in fotosintese nie. Absorpsiespektrum (sien raam I) van chlorofil (Figuur 12.3) dui aan dat lig hoofsaaklik in die rooi en blou dele van die spektrum geabsorbeer word. Daarom is lig in die blou en rooi dele van spektrum effektief in fotosintese. Lig beweeg in diskrete deeltjies, wat fotone genoem word. Die energie-inhoud van 'n foton word 'n kwantum genoem. Die energie-inhoud van 'n foton wissel met sy golflengte, die energie van foton is hoër wanneer sy golflengte korter is en omgekeerd. Wanneer 'n chlorofilmolekule in sy laagste energie of grondtoestand 'n foton absorbeer (verteenwoordig deur hv), word die energie van die foton oorgedra na een van die elektrone in die buitenste baan van chlorofilmolekule. Hierdie elektron, met 'n hoër energievlak, word verhef tot 'n hoër wentelbaan gelykstaande aan sy energievlak. Daar word dan gesê dat die chlorofilmolekule in 'n hoër energie, of opgewekte toestand is soos hieronder getoon: Chl + hv Chl* grondtoestand foton opgewekte chlorofil (kwantum) chlorofil


Beweging

Dit is belangrik dat die sel van al die stowwe wat dit benodig (bv. suurstof) voorsien word en dat afvalstowwe (bv. koolstofdioksied), of stowwe vir uitvoer, die sel verlaat. Daar is verskeie prosesse waardeur dit kan gebeur.

Diffusie

Dit is die proses wat gebruik word om suurstof in 'n sel binne te gaan en koolstofdioksied te verlaat.

Hierdie molekules sal beweeg van waar hulle by 'n hoë konsentrasie is na waar hulle by 'n laer konsentrasie is. dit wil sê hulle diffundeer af a konsentrasiegradiënt.

Die bloedstelsel in mense bring voortdurend meer suurstof na die sel en neem koolstofdioksied weg. Dit handhaaf 'n hoë konsentrasiegradiënt.

Aangesien die beweging altyd teen die konsentrasiegradiënt af is, vereis dit geen energie nie. Die klein molekules gaan van die een kant van die membraan na die ander deur deur tussen die lipiedmolekules te beweeg.

Fick se wet

Fick se wet word gebruik om die diffusietempo te meet. Dit verklaar dat:

(Die simbool α beteken 'proporsioneel tot')

Hoe groter die area en verskil in konsentrasie en hoe dunner die oppervlak, hoe vinniger die tempo.

So, byvoorbeeld, in die long word die oppervlakarea baie groot gemaak deur die teenwoordigheid van baie alveoli. Die verskil in konsentrasie word behou deur asemhaling, wat lug met 'n hoë suurstofkonsentrasie inbring en die lug met 'n hoë koolstofdioksiedkonsentrasie en deur 'n goeie bloedtoevoer verwyder. Die kapillêre wat die alveoli omring, neem die suurstofryke bloed weg en vervang dit met bloed met 'n hoë koolstofdioksiedkonsentrasie. Die wande van die alveoli is net een sel dik, so die oppervlak waaroor diffusie plaasvind is dun en die tempo is hoog.

In plante sal 'n goeie voorbeeld wortelhaarselle wees. Hulle het 'n baie groot oppervlakte as gevolg van die uittrek van die sitoplasma om 'n baie fyn wortelhaar te produseer. Water gaan voort om die wortel deur osmose binne te dring omdat daar 'n hoë konsentrasie minerale soute in die selle is en die water deur die xileem in die plant opbeweeg word. Water hoef net een sel binne te dring om die plant binne te gaan en dus is die diffusietempo weer hoog.

Osmose

Dit is 'n spesiale geval van diffusie waarin ons slegs met die beweging van water gemoeid is.

As twee oplossings geskei word deur a semi-deurlaatbare membraan, wat slegs sekere grootte molekules deurlaat (soos in 'n plasmamembraan), sal daar 'n netto (algehele) beweging van die watermolekules wees, van die minder gekonsentreerde oplossing (die een met meer watermolekules), na die oplossing wat meer is gekonsentreerd (het meer opgeloste stofmolekules). Dit is omdat die molekules, soos in gewone diffusie, beweeg om enige verskil in konsentrasie gelyk te maak.

As gevolg van die semi-deurlaatbare membraan, wat nie die groter opgeloste molekules toelaat om oor te steek nie, kan slegs die watermolekules beweeg. Die watermolekules sal voortgaan om die semi-deurlaatbare membraan te kruis totdat 'n ewewig bereik word, waar die twee oplossings van gelyke konsentrasie is.

Water potensiaal

Dit is 'n maatstaf van die neiging van watermolekules om van een plek na 'n ander te beweeg. Die simbool wat vir waterpotensiaal gebruik word, is die Griekse letter psi, Ψ

Water beweeg altyd van 'n gebied met hoër waterpotensiaal na een met laer waterpotensiaal, of af in die konsentrasiegradiënt. So ons kan osmose definieer as die beweging van watermolekules van 'n gebied met hoër waterpotensiaal na 'n gebied met laer waterpotensiaal deur 'n semi-deurlaatbare membraan.

Opgeloste potensiaal en drukpotensiaal

Die waterpotensiaal van 'n sel is afhanklik van die kombinasie van sy opgeloste stof en drukpotensiale. Die waterpotensiaal van suiwer water is nul en aangesien die byvoeging van opgeloste stowwe waterpotensiaal verlaag, maak dit die waterpotensiaal minder as nul, d.w.s. negatief. Hoe meer opgeloste stof, hoe meer negatief word die waterpotensiaal. Die hoeveelheid wat die opgeloste stofmolekules die waterpotensiaal verlaag, word die opgeloste stofpotensiaal genoem. Dit het altyd 'n negatiewe waarde en kry die simbool, Ψs

Druk speel ook 'n rol in die bepaling van waterpotensiaal. Hoe groter die druk binne 'n sel is, hoe groter sal die neiging wees dat water dit verlaat. Hierdie bydrae tot waterpotensiaal word die drukpotensiaal genoem. Dit het altyd 'n positiewe waarde omdat dit waterpotensiaal verhoog en die simbool Ψ krybl

Osmose in dier- en plantselle

As die waterpotensiaal rondom 'n diersel hoër is as dié van die sel, sal dit water kry, swel en bars. As die omliggende oplossing se waterpotensiaal laer is as dié van die sel, sal dit water verloor en verkrimp. Dit is hoekom dit so belangrik is om 'n konstante waterpotensiaal binne die liggame van diere te handhaaf.

In dierselle:

Waterpotensiaal = Opgeloste potensiaal

Drukpotensiaal is belangrik in plantselle omdat hulle omring word deur 'n selwand wat sterk en styf is. Wanneer water 'n plantsel binnedring, neem die volume daarvan toe en die lewende deel van die sel druk op die selwand. Die selwand gee baie min en so begin druk opbou binne die sel. Dit het die neiging om te keer dat meer water die sel binnedring en keer ook dat die sel bars. Wanneer 'n plantsel ten volle met water opgeblaas is, word dit genoem turgied.

Dus in plantselle is die vergelyking wat gebruik word om die waterpotensiaal van 'n sel te bereken dus:

Waterpotensiaal = Opgeloste potensiaal + Drukpotensiaal

As 'n plantsel in 'n oplossing met 'n laer waterpotensiaal geplaas word, sal dit water verloor. Die lewende deel van die sel of protoplast sal krimp en wegtrek van die selwand. Op hierdie punt is die drukpotensiaal nul en dus is die waterpotensiaal van die sel gelyk aan sy opgeloste stofpotensiaal. Hierdie proses word plasmolise genoem en die sel word gesê geplasmoliseer . Die punt waar die protoplast net van die selwand af wegtrek, word genoem beginnende plasmolise .

Gefasiliteerde diffusie

As gelaaide deeltjies of groot molekules oor die membraan moet beweeg, moet 'n ander proses gevind word, aangesien hulle minder oplosbaar (of selfs onoplosbaar) in lipied is. Hulle beweeg deur proteïen-gevoerde porieë.

Kanaal proteïene

Dit voer 'n watergevulde porie in die membraan sodat wateroplosbare molekules maklik kan deurgaan.

Verskillende kanale laat verskillende stowwe toe om deur te gaan (die kanale is selektief). Sommige kanale is omhein (hulle sal slegs oopmaak wanneer dit toepaslik gestimuleer word).

Draerproteïene

In hierdie geval kombineer die stof eintlik met 'n proteïen en word van die een kant van die membraan na die ander gedra. (Die presiese besonderhede van hierdie proses bly onduidelik.) Hierdie proteïene is spesifiek vir 'n spesifieke stof.

In beide hierdie gevalle beweeg stowwe so teen die konsentrasiegradiënt af geen energie nie word benodig.

Aktiewe vervoer

Soms moet stowwe verskuif word van waar hulle by 'n laer konsentrasie is na waar hulle by 'n hoër konsentrasie is - teen die konsentrasiegradiënt. Dit laat selle toe om noodsaaklike molekules op te neem, selfs wanneer hulle by 'n lae konsentrasie buite is.

Omdat molekules teen die konsentrasiegradiënt beweeg word, is dit benodig energie.

Daar word gedink dat aktiewe vervoer draerproteïene gebruik soortgelyk aan dié wat betrokke is by gefasiliteer diffusie.

Endositose en eksositose

As baie groot molekules of groepe molekules 'n sel moet binnegaan of verlaat, doen hulle dit deur vesikels.

Die materiaal wat uit die sel vervoer moet word, is omring deur membraan. Die vesikel sal saamsmelt met die seloppervlakmembraan en die inhoud vertrek. Dit word genoem eksositose (sien Golgi-apparaat vroeër).

Materiale wat die sel binnedring, kan dit doen wanneer die plasmamembraan invagineer om die materiaal te omring. Die membraan verseël af om 'n vesikel te vorm, wat dan in die sel kan beweeg. Dit is endositose .

As die materiaal vloeibaar is, word klein vesikels gevorm. Hierdie tipe endositose word genoem pinositose .

As die materiaal relatief groot is en deur ensieme verteer word na samesmelting van die vesikel met 'n lisosoom, word dit genoem fagositose. Dit kom voor in witbloedselle wat bakterieë en ander vreemde liggame inneem.


Afdeling Opsomming

Homeostase is 'n dinamiese ewewig wat in liggaamsweefsels en organe gehandhaaf word. Dit is dinamies omdat dit voortdurend aanpas by die veranderinge wat die sisteme teëkom. Dit is 'n ewewig omdat liggaamsfunksies binne 'n normale omvang gehou word, met 'n paar fluktuasies rondom 'n stelpunt. Die niere is die belangrikste osmoregulerende organe in soogdierstelsels wat funksioneer om bloed te filtreer en die opgeloste ioonkonsentrasies van liggaamsvloeistowwe in stand te hou. Hulle bestaan ​​intern uit drie afsonderlike streke—die korteks, medulla en bekken. Die bloedvate wat bloed in en uit die niere vervoer, ontstaan ​​uit en smelt saam met onderskeidelik die aorta en inferior vena cava. Die nefron is die funksionele eenheid van die nier, wat aktief bloed filtreer en urine genereer. Die urine verlaat die nier deur die ureter en word in die urinêre blaas gestoor. Urine word deur die uretra uit die liggaam verwyder.


13.10: Osmose- Waarom die drink van soutwater dehidrasie veroorsaak

Voordat ons die finale kolligatiewe eienskap bekendstel, moet ons 'n nuwe konsep aanbied. A halfdeurlaatbare membraan is 'n dun membraan wat sekere klein molekules sal deurlaat, maar ander nie. 'n Dun vel sellofaan dien byvoorbeeld as 'n semi-deurlaatbare membraan. Beskou die stelsel in Figuur (PageIndex<1>).

  1. 'n Semipermeabele membraan skei twee oplossings met die verskillende konsentrasies gemerk. Vreemd genoeg is hierdie situasie nie stabiel nie, daar is 'n neiging vir watermolekules om van die verdunde kant (aan die linkerkant) na die gekonsentreerde kant (aan die regterkant) te beweeg totdat die konsentrasies gelyk is, soos in Figuur (PageIndex<1b> ).
  2. Hierdie neiging word genoem osmose. In osmose bly die opgeloste stof in sy oorspronklike kant van die sisteem, net oplosmiddelmolekules beweeg deur die semipermeabele membraan. Op die ou end sal die twee kante van die stelsel verskillende volumes hê. Omdat 'n vloeistofkolom 'n druk uitoefen, is daar 'n drukverskil (&Pi) aan die twee kante van die sisteem wat eweredig is aan die hoogte van die langer kolom. Hierdie drukverskil word die osmotiese druk, wat 'n kolligatiewe eienskap is.

Die osmotiese druk van 'n oplossing is maklik om te bereken:

waar (&Pi) die osmotiese druk van 'n oplossing is, M. is die molariteit van die oplossing, R is die ideale gaswet konstante, en T is die absolute temperatuur. Hierdie vergelyking herinner aan die ideale gaswet wat ons in Hoofstuk 6 oorweeg het.

Voorbeeld (PageIndex<5>): Osmotiese druk

Wat is die osmotiese druk van 'n 0,333 M oplossing van C 6 H. 12 O 6 by 25°C?

Eerstens moet ons ons temperatuur na kelvin omskakel:

Nou kan ons in die vergelyking vir osmotiese druk vervang en die waarde vir herroep R:

[&Pi =(0.333M)links (0.08205frac ight )(298K) onumber]

Die eenhede maak dalk nie sin nie totdat ons besef dat molariteit gedefinieer word as mol per liter:

[&Pi =links ( 0.333frac egs )links (0.08205frac ight )(298K) onumber]

Nou sien ons dat die mol, liters en kelvins kanselleer en atmosfeer verlaat, wat 'n eenheid van druk is. Oplos,

Dit is 'n aansienlike druk! Dit is die ekwivalent van 'n waterkolom van 84 m hoog.

Wat is die osmotiese druk van 'n 0,0522 M oplossing van C 12 H. 22 O 11 by 55°C?

Osmotiese druk is belangrik in biologiese sisteme omdat selwande semipermeabele membrane is. In die besonder, wanneer 'n persoon binneaarse (IV) vloeistowwe ontvang, moet die osmotiese druk van die vloeistof ongeveer dieselfde wees as bloedserum om enige negatiewe gevolge te vermy. Figuur (PageIndex<3>) toon drie rooibloedselle:

  • 'n Gesonde rooibloedsel.
  • 'n Rooibloedsel wat aan 'n laer konsentrasie as normale bloedserum blootgestel is (a hipotonies oplossing) die sel het opgeplomp soos oplosmiddel in die sel inbeweeg om die opgeloste stowwe binne te verdun.
  • 'n Rooibloedsel wat aan 'n hoër konsentrasie as normale bloedserum blootgestel is (hipertonies) water verlaat die rooibloedsel, sodat dit op homself ineenstort. Slegs wanneer die oplossings binne en buite die sel dieselfde is (isotonies) sal die rooibloedsel sy werk kan doen.

Osmotiese druk is ook die rede waarom jy nie seewater moet drink as jy gestrand is op 'n reddingsboot in die see seewater het 'n hoër osmotiese druk as die meeste van die vloeistowwe in jou liggaam. Jy kan drink die water, maar die inname daarvan sal water uit jou selle trek aangesien osmose werk om die seewater te verdun. Ironies genoeg sal jou selle sterf van dors, en jy sal ook sterf. (Dit is goed om die water te drink as jy op 'n varswaterliggaam gestrand is, ten minste vanuit 'n osmotiese drukperspektief.) Osmotiese druk word ook beskou as belangrik&mdashin bykomend tot kapillêre aksie&mdashin om water na die toppe van hoë bome te kry.


Kyk die video: Besplatna kontrola krvnog pritiska i šećara u krvi (Oktober 2022).