Samenvatting functie van planten

1 Transportfysiologie en metabolisme
Planten zijn zo gebouwd om:

1. Optimaal water en mineralen op te nemen uit de bodem
2. Maximaal zonlicht en CO2 te capteren voor de fotosynthese
3. Efficiënt te overleven, te reproduceren en te verspreiden


Opname en transport van mineralen
OPNAME DOOR DE WORTEL

Wortel -> verankering in de bodem + heel groot contactoppervlak met bodemoplossing (mbv
wortelhaartjes)

Vele vaatplanten leven in symbiose met bodemschimmels (mycorrhiza)

Transport van water en minderalen uit bodemoplossing doorheen rizodermis en cortex vd wortel
gebeurt via diffusie doorheen aaneensluitende celwanden van naburige cellen = apoplastische weg:
stoffen niet doorheen plasmamembraan

Diffusie = spontaan fysisch proces (verlies aan energie) -> van hogere naar lagere concentratie
(concentratieverschil)

G(1->2) = RT ln(C2/C1)

 < 0 -> spontane diffusie
 > 0 -> spontane difussie



CELLULAIRE OPNAMEMECHANISMEN

Tot aan de centrale cilinder is de apoplastische weg mogelijk. Om centrale cilinder te bereiken,
moeten stoffen langs de endodermis (aanwezigheid Casparybandjes) -> symplastische weg: stoffen
moeten in symplast terechtkomen en permeabiliteitsbarrière plasmamembraan passeren. Stoffen
opgenomen door de cellen -> van cel tot cel doorgegeven in cytoplasma via plasmodesmata

Cellen in cortex nemen voortdurend stoffen op uit de apoplastische oplossing -> concentratiegradiënt
tussen bodem en wortel-apoplast wordt in stand gehouden

Opname materialen door cellen op verschillende manieren:

 Endocytose: belangrijk in sommige organismen, kleine/geen rol in meeste planten
 Doorheen barrière van plasmalemma
o Passieve opname -> volgens concentratiegradiënt
o Actieve opname -> tegen concentratiegradiënt

Passieve opname (G<0)

-> concentratie van die stof in de cel is kleiner dan de concentratie van diezelfde stof buiten de cel
(concentratievershil)


1

,1. gewone diffusie

 Moleculen die door de fosfolipiden-membraan kunnen permeëren zoals apolaire stoffen (O2,
N2) en kleine apolaire stoffen (H20, ureum)
 Snelheid recht evenredig met concentratieverschil buiten en binnen cel

2. gefaciliteerde diffusie

 Grotere polaire moleculen (glucose, ionen met watermantel) kunnen niet gewoon doorheen
membranen diffunderen
 Membraanproteïnen nodig
 Ook spontaan bij aanwezigheid concentratieverschil
 Opnamesnelheid initieel hoger, tot verzadiging kanaalproteïnen of carriers/transporters ->
saturatie van enzymen
 Proteïnen hebben grote selectiviteit



Actieve opname (G>0)

-> concentratie binnen de cel veel hoger dan buiten de cel -> niet spontaan -> moet gekoppeld
worden aan energieleverend proces

Opname kationen

 Extra energie geleverd door membraanpotentiaal
 Kation passeert langs elektrische gradiënt (compenseert ongunstige concentratiegradiënt)
 Zowel rekening houden met concentratie- als met potentiaalverschillen
o Opwekken en instandhouding potentiaalverschil door proteïne: pompt H+ naar
buiten)
o Zowel tegen elektrische potentiaal als tegen chemische concentratiegradiënt in ->
veel energieverbruik (ATP -> ADP en fosfaat)
o Protonpompend ATPase (H+-ATPase) vormt en onderhoudt electrochemische
potentiaal

Opname anionen en neutrale moleculen

 Elektrisch (potentiaalverschil) en chemisch (concentratieverschil) vermogen opgestapeld in
protonengradiënt
 Negatieve G ontstaat door tegelijk proton mee te transporteren langs elektrochemische
gradiënt = symport
 Voor anionen wordt netto getransporteerde lading 0 & chemische protonengradiënt (verschil
in pH) de enige ‘drijvende kracht’
 Actieve opname neutrale moleculen: bij symport: positieve lading naar binnen gebracht ->
chemische & elektrische gradiënt leveren deel vd drijvende kracht

TRANSPORT VAN IONEN NAAR DE STENGEL




2

, Bodemoplossing -> centrale cilinder -> xyleem -> dmv waterstroom naar stengel en bladeren ->
gelijkaardige opnamemechanismen uit xyleemsap opgenomen en gemetaboliseerd door de cellen


Opname en transport van water
Water nodig voor groei & fotosynthese

Dilemma: water moet mbv geopende huidmondjes CO 2 opnemen uit de lucht voor de fotosynthese,
maar tegelijkertijd is er een transpiratiestroom nodig om transport van mineralen via xyleem v wortel
naar stengel te bevorderen

WATERPOTENTIAAL

Water zal enkel getransporteerd worden als er een verlies van vrije energie optreedt (G<0); ve hoge
waterconcentratie naar een lagere waterconcentratie

(hoge waterconcentratie = lage concentratie opgeloste stoffen, en andersom)

Water kan permeëren door plasmamembraan (aanwezigheid water-selectieve kanalen/poriën)

Scheikunde -> chemische potentiaal; verschil in vrije energie

Biologie -> verschil in vrije energie met de referentietoestand (= zuiver water bij 0°C en 10 5Pa atm
(=0)) meestal per volume-eenheid uitgedrukt  waterpotentiaal 

= J/m3 = Newton.m / m3 = Newton / m2 = Pascal (Pa)



WATERPOTENTIAAL VAN OPLOSSINGEN

 Waterpotentiaal bepaald door temperatuur & hoeveelheid opgeloste stoffen
 De chemische potentiaal van water wordt verlaagd door de opgeloste stoffen
 Het aantal deeltjes (de molfractie), niet de aard of molaire concentratie van de deeltjes, is
bepalend:
o de waterpotentiaal van een 0.1 M NaCl oplossing (splitst in ionen) is dubbel zo laag
als de waterpotentiaal van een 0.1 M glucose oplossing (spitst niet!)
o cellen kunnen dus hun  aanpassen door oligo/polymerisatie en hydrolyse van
bijvoorbeeld water oplosbare suikers (sucrose, fructanen) of door aanmaak en
opstapeling van osmolieten
 osmotische potentiaal π: deel vd waterpotentiaal dat veroorzaakt wordt door opgeloste
stoffen (is altijd negatief, want is 0 voor zuiver water)

OSMOTISCHE POTENTIAAL EN DRUKPOTENTIAAL

Waterpotentiaal in plantencellen = osmotische potentiaal + fysische drukpotentiaal

= p

Oplossing via een semi-permeabele membraan (enkel doorlaatbaar voor water, niet voor de
opgeloste stoffen erin) in contact met een opl met lagere concentratie -> in eerste opl zal een
positieve drukpotentiaal ontstaan -> compenseert de negatieve π -> evenwicht


3