BİTKİLERDE MADDE TAŞINMASI Ömer YANIK Biyoloji Öğretmeni 2010 / BURSA

•Okaliptüs ağacının yaprakları köklerden 100m yukarıdadır. Birbirinden uzak olan bu iki organı iletim dokuları birbirine bağlar.

•Tek bir mısır bitkisi hayatı boyunca terleme ile yaklaşık 200 litrenin üzerinde su kaybeder ve kaybedilen bu su bitkinin kendi öz kütlesinin yaklaşık 100 katıdır. Peki bitkiler neden bu kadar çok su alır ve kaybeder ?

•Akçaağacın altındaki gölgenin daha serin olması nın nedeni sadece ağacın bir şemsiye gibi güneş ışınlarını kesmesi değildir.Tek bir akçaağaç 100.000 yaprağa sahip olabilir ve bir günde 250 litre su açığa çıkarır. Böylece bitkilerin olduğu bir oratam çevreye göre daha serindir.

Hedefler

1.Bitkilerin yapraklarının su taşınımına etkisini kavramak.

2.Bitkilerin madde taşınımmına etki eden dokuları kavramak.

3.Yüksek ağaçların tepelerine kadar suyun taşınmasını sağlayan küvvetleri anlamak.

4.Yapraklarda sentezlenen ürünlerin bitkinin diğer kısımlarına nasıl taşındığını anlamak.

5.Stomaların açılıp kapanma mekanizmalarını kavramak.

BİTKİLERDE MADDE TAŞINIMI

CO 2 •Bitkilerde taşınım mekanizmaları üç farklı düzeyde ortaya çıkar.

H 2 O 1)Tek tek hücreler tarafından su ve çözünenlerin alınımı ve kaybı, örneğin kök hücreleri.

2)Doku ve organ düzeyinde hücreden hücreye maddelerin kısa mesafeli taşınımı, örneğin bir fotosentetik hücreden kalburlu boru hücresine şeker yüklenmesi.

3)Tüm bitki düzeyinde ksilem ve floem içinde uzun mesafeli taşınım.

H 2 O Mineraller O 2 Şeker Işık O 2 CO 2

KÖKLER TARAFINDAN SU VE MİNERALLERİN EMİLMESİ •Kök tüyleri ,mikoriza(kökler ve mantar hiflerinin oluşturduğu simbiyotik birlikler) ve korteks hücrelerinin geniş yüzeyi su ve mineral absorbsiyonunu arttırır.

•Taşınım yolu Toprak  Epidermis  Kök  Korteks  Ksilem şeklindedir.

•Su ve mineraller daha sonra apoplastik ve simplastik yolla korteksten merkezi silindire doğru geçer.

•Merkezi silindirde bulunan ksilem elemanlarına ulaşan su ve mineraller sürgün sistemine doğru yukarı yönde taşınmaya başlar.

Simplast:Maddelerin hücreler yardımıyla taşınmasına denir.

Apoplast:Hücreler arası boşluklar yoluyla maddelerin taşınmasına denir.

•Ksilem özsuyunun yukarı taşınımı esas olarak terlemeye ve suyun fiziksel özelliklerine bağlıdır.

•Yapraktan suyun buhar halinde kaybı negatif bir basınç oluşturarak yaprağın su potansiyelini düşürür.Bu düşük su potansiyeli ksilemden suyun çekilmesini sağlar.

Suyun kohezyon ve adhezyonu tüm yıl boyunca, köklere kadar çekme kuvvetini geçirir.

ANİMASYON

TERLEMENİN KONTROLÜ VE STOMALARIN AÇILIP KAPANMASI •Bekçi hücreleri stomaların boyutlarını kontrol ederek bitkinin fotosentez için gereksinim duyduğu suyun korunmasına yardım eder.Böylece fotosentez ile terleme arasındaki çelişkiyi ortadan kaldırır.

•Fotosentez tarafından organik maddeye dönüştürülen gram cinsinden CO 2 ’in kaybedilen su miktarına oranı , pek çok bitki için 600:1 dir.Bu karbonhidrata dönüştürülen her gram CO 2 için 600 gr su kaybedildiği anlamına gelir.Su kaybı yaprağa giren CO 2 in girişine izin veren bir değiş tokuş olduğundan , feda edilen her gram su için fotosentezle elde edilen kazanç , C 4 bitkilerinde daha büyüktür.

Çünkü stomaları kısmen kapalı olduğu için C 3 bitkilerine göre daha fazla CO 2 özümleyebilir.

•Terleme akımı yapraklara su sağlanmasının yanısıra mineral ve diğer maddelerin köklerden gövdelere ve yapraklara gönderilmesine yardım eder.Ayrıca yaprak sıcaklığını düşürür böylece yüksek sıcaklığını fotosentez hızını olumsuz etkilemesi önlenmiş olur.Terleme güneşli ,sıcak , kurak ve rüzgarlı günlerde daha hızlıdır.

Hücre turgorlu/Stoma açık Hücre büzülmüş/Stoma kapalı

Hücre çeperi Koful Işınsal olarak Düzenlenmiş selüloz mikrofibrilleri Bekçi hücresi

STOMA

•Stomaların çeperlerindeki mikrofibriller paralel yönde esneme ve baskılanmaya dirençlidir.Böylece mikrofibrillerin ışınsal olarak düzenlenmiş olması turgor artınca hücrelerin enine göre uzunluğunun daha fazla artmasını sağlar.Bu da bükülmeye neden olur.

K + Bekçi hücre şeklinde değişiklikler , stoma açılması ve kapanması. H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O •Gün ışığı etkisi altında , stoma hüc relerinde çzöünmüş maddeler , özellikle K iyonları arkadaş hücre lerinde aktif halde biriktirilir. Çözün müş maddelerdeki , ozmos yardı mı ile arkadaş hücrelerine doğru suyun hareketine neden olur ve stoma açılır.

H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O

ANİMASYON

Stoma açılması ve kapanmasında potasyumun rolü

•Stomalar , bekçi hücrelerinin dışına H nin aktif taşınımı ile ilişkili olarak açılır.H nin dışarı atılmasıyla oluşan voltaj özel zar kanallarından K un hücreye girmesini sağlar.

Genelde stomalar gündüz açık gece ise kapalıdır.Işığın kendisi bekçi hücrelerinin potasyum biriktirmeleri ve turgorlu hale gelmelerini teşvik eder.Bu olay bir mavi ışık reseptörü tarafından tetiklenir.Daha sonra ATP ile çalışan proton pompaları aktifleştirilir.Bu ise K alınımını arttırır.

•Stoma açılmasına neden olan ikinci bir uyarı yaprak hava boşluklarında CO 2 azalmasıdır.Stoma açılmasında üçüncü etken bekçi hücrelerinde bulunan içsel bir sattir.Yaklaşık 24 saatlik aralıklarla gerçekleşen döngüler sirkadian ritimler ‘in olarak isimlendirilir.

•Çeşitli çevresel stresler gündüzleri stomaların kapanmasına neden olur.Bitkiler

su kıtlığı çekince bekçi hücreleri turgorunu kaybedebilir.Yüksek sıcaklıkda hücresel solunumu teşvik edip yaprak hava boşluklarında CO 2 yoğunluğunu arttırarak stoma kapanmasını uyarır.Bekçi hücreleri bir dizi içsel ve dışsal uyartıları birleştirerek an be an fotosentez-terleme(Transpirasyon) uzlaşmasına hakemlik yapar.

Kurak ortam bitkileri (Kserofitler) terlemeyi azaltan evrimsel uyumlara sahiptir.

•Kserofitlerin çoğu küçük ve kalın yapraklıdır.Stomalar epidermis seviyesinin altında bulunur ,ayrıca sıcak hava akımını kesen tüylere sahiptirler bu özellikler su kaybını azaltmak içindir.Kaktüs gibi bitkiler yağmurlu mevsimde etsi gövdelerinde su biriktirirler.

•Buz otu gibi bazı bitkiler CO 2 di CAM olarak bilinen bir alternatif fotosentez yoluyla özümlerler.Geceleri açık stomalardan aldıkları CO 2 ti organik asitlerle birleştiren enzimlere sahiptirler.Organik asitler aynı hücrelerde gündüzleri parçalanarak CO 2 in serbest kalmasını sağlar.Gündüzleri stomalar sıcak havada terlemenin olmaması için kapalı halde kalabilir.

FLOEM ÖZSUYUNUN TAŞINIMI

•Fotosentezin organik ürünleri bitkinin her yanına ikinci bir iletim dokusu , yani floem ile taşınır.Bitkide bu besin taşınımı translokasyon olarak adlandırılır.

•Floem içindeki madde sakkarozdur, ayrıca mineraller , amino asitler ve hormonlarda içerir.Floem özsuyunun taşıma yönü değişkendir.Bir iletim demetindeki bir kalburlu boru floem özsuyunu bir yönde , buna karşılık ayn demetteki farklı bir boru ters yönde taşıyabilir.

•Bir yaprağın mezofil hücreleri şeker kaynağı olarak bilinir ve şeker havuzlarına (Kök,gövde) bu sıvı çeşitli yollarla taşınır.Bazı türlerde sakkaroz mezofil hücrelerinden kalburlu borulara simplast yoluyla taşınır.Bu yolda sakkaroz bir hücreden diğerine plazmodezmlerden geçer.

•Diğer türlerde ise sakkaroz hem simplastik hem de apoplastik yolla kalburlu boru, elemanları içinde taşınabilir.

Mezofil hücresi Arkadaş Hücre çeperi(Apoplast) hücresi Plazma zarı Plazmodezm Kalburlu Boru üyesi Yüksek H yoğunluğu H+ ATP az Sakkaroz Taşıyıcı protein Mezofil Demet kını Floem kını hücresi parankima hücresi ATP H+ H+ Düşük H yoğunluğu Sakkaroz Anahtar Simplast Apoplast •Mısırda ve diğer pek çok bitkide kalburlu boru üyeleri mezofildekine göre iki ya da üç katı sakkaroz biriktirebilir.Bu nedenle floemin yüklenmesi aktif taşıma gerektirir.Hücrelerin sakkaroz biriktirmesi için proton pompaları çalışır.

•Şeker molekülleri , konsantrasyon farkı oluşması sonucu difüzyonla floemden havuz oluşturan dokulara geçer, bunu daha sonra ozmosla suyun geçişi izler.

Angiospermlerde, floemde madde taşınım mekanizması

•Floem özsuyu basınca bağlı kütle akışıyla taşınır.Floemin yüklenmesi , bir kalburlu borunun kaynak yakınındaki ucunda çözünen konsantrasyonunu arttırır.Çözünen yoğunluğundaki bu artış su potansiyelini düşürür ve suyun kalburlu boruya akmasına neden olur.

•Kalburlu borunun içinde bir hidrostatik basınç oluşur.Bu basınç kalburlu borunun kaynakla temas eden bölgesinde yüksek , havuza bakan ucunda ise en düşük seviyesindedir.Böylece kaynakdan(Yapraklar) havuza(Kök ve gövde) doğru su akmaya başlar.Suyla birlikde şekerde taşınmış olur.

Su Su Kaynak hücre Sakkaroz Su 1)Kaynakda kalburlu boruya şeker yüklenir böylece su potansiyeli düşer ksilemden floeme su geçişi olur.

2)Bu su emilmesi hidrostatik basınç oluşturur.Basınç nedeniyle özsu kalburlu boru boyunca hareket eder.

Havuz hücre 3)Kalburlu borudaki basınç, şekerin boşaltılması ve buna bağlı olarak havuzda kalburlu borudan su kaybı ile takviye edilir.

Sakkaroz 4)Yaprakdan köke taşınımda , ksilem havuzdan kaynağa suyun geri dönmesini sağlar.

ANİMASYON 1 ANİMASYON 2

Değerlendirme 1.Yaprakların anatomik yapılarının ve şekillerinin terleme üzerine etkisini açıklayınız.

2.Kurak, sucul ve nemli ortamlarda yaşayan bitkilerin yapraklarında nasıl değişiklikler bulunur.

3.Suyun yerçekiminin tersi yönde yükselmesini sağlayan mekanizmayı açıklayınız.

4.Çınar ağacının yaprak hücrelerinde oluşan fotosentez ürünleri bitkinin diğer kısımlarına nasıl taşınır açıklayınız.

5.Bir Pazar yerinde karşılaştığınız kereviz bitkisinde sebze olarak kullanılan kısmının bitkinin yaprakları olup olmadığla ilgili soruyu nasıl cevaplarsınız.

E-Mail : [email protected]