Kerekasztal tézisek A víz- és időjárás trendek hatása a jövő mezőgazdaságára
2. A víz felvétele és transzportja, transzspiráció
description
Transcript of 2. A víz felvétele és transzportja, transzspiráció
2. A víz felvétele és transzportja,transzspiráció
2.1. A sejtmembrán vízvezető képessége A hidraulikus konduktivitás
A sejtmembrán ellenállásának nyomásfüggése, a „kritikus nyomásérték”
A transzcelluláris ozmózis és a poláris permeabilitás
A transzcelluláris ozmózis és a poláris permeabilitás
A diffúziós permeabilitás és a hidraulikus konduktivitás viszonya
A reflexiós koefficiens
Aquaporinok
Struktúra és funkció: elsődleges struktúra
-a legtöbb MIP tag: 250-300 aminosav, Mwt: 27-31 kDa
-összehasonlítva egyes organizmusok elsődleges struktúráját MIP-jeik tekintetében néhány szakasz erősen konzervált
-MIP-ek 46 típusa mutat filogenetikai rokonságot
-szerkezete: 8 szomszédos struktúra mely tartalmaz
6 hidrofób transzmembrán hélixet, és
2 funkcionális B és E hurkot
-B és E-ben az aszparagin-prolin-alanin (NPA) motívum erősen konzervált
Aquaporin struktúra a AQP-2 példáján
Felépítés és funkciók
-Jung: CHIP28-ról 3D óraüvegmodell -B és E hurkok feltekeredtek és a memb.-ban találkoztak , az NPA motívumok átfedésekkel egy szűk csatornát alakítanak ki -aquaporinok szelektivitása: nemcsak a térbeli korlátoktól függ -AQP1 3A átmérőjű így akadályozza a nagyobb mol. áthaladását -pórusok legszűkebb része hidrofób kivéve a két központi aszparagin maradványt az NPA motívumon belül
-vízmolekula keresztülhaladása:az O és aszparagin közti kölcsönhatás úgy orientálja a 2 H atomot, hogy megakadályozza a H-kötések kialakulását a szomsz. vízmolekulák közt, ezalatt protonok átvitele korlátozott ebben a régióban -ionokra vonatkoztatva: pórusok térbeli korlátozottsága létrehoz egy dielektromos gátat, ami eltaszítja az ionokat -AQP1 tetramerikus formájú -in vitro növ.-i aggregátumokban oligomerek lehetnek
-a legtöbb aqv. igazoltan szenzitív a Hg komponensekre, ezek reverzibilisen blokkolják a víztranszportot, kötődve a cisztein maradványok SH csoportjaihoz
-léteznek Hg inszenzitív aqv.-ok is
-tonoplaszt vízpermeabilitása nagyobbá válhat, ezt igazolja a gyökér növekedésekor vagy vízpotenciál csökkenéskor a TIP-ek expressziója
-a PIP-ek szerepe a víztranszport regulációja, optimalizálja a vízcserét az apoplaszt és a vakuolum közt
Aquaporin aktivitás
Aquaporinok regulációja
-túlzott vízveszteség hatására a víz permeabilitása csökken és csökken az aquaporinok aktivitása - de: vízstressz hatására génexpresszió is történhet (ez a szárazságtűrésben játszhat szerepet) -biotikus és abiotikus stresszorok, környezeti változások, patogének okozta károk összefüggésbe hozhatók az aqv.-ok aktivációjával és inaktivációjával -gabona gyökerében só-stresszre drámai változás e tekintetben: Pos ozmotikus gradiens erősen csökkent, az aqv.-ok záródtak válaszolván a víz deficitre
Génexpresszió transzkripciós regulációja
-víz-stressz erős hatással van a MIP gének expressziójára -különböző növ.-ben különböző mintázatúak az egyes MIP gének, ezek lehetnek specifikusak Post-transzlációs reguláció -legegyszerűbb post-transzlációs modifikáció: foszforiláció, mely konformációváltozással járhat
2.2. Víztranszport a gyökérben
A gyökér szerkezete keresztmetszeti képen
A Caspary pontos endodermisz elzárja a sejtfalon keresztüli víztranszportot a xilémbe
A víz transzportja a gyökérben történhet az
1. apoplasztban, az összefüggő sejtfalrendszerben
2. A szimplasztban, a sejtek összefüggő citoplazmájában
3. Sejtről sejtre, transzcellulárisan
2.2. Víztranszport a gyökérben
Az exudáció („könnyezés”)
Jv =LpσRT(Cx – Co)
Jv = gyölér vízfelvételi sebessége
Lp = vízvezető képesség
Σ = szállított anyagok reflexiós koefficiense
Cx = xilém elemekben lévő oldat koncentrációja
Co = közeg koncentrációja
A gyökér hidraulikus konduktivitása (Lpr)
A gyökérzónák vízfelvétele a transzspiráció intenzitásától függően
I-V, csúcsi – alapi zónák
A-D, fokozódó transzspirációs intenzitás
2.3. Vízmozgás a fatestben
A víz a központi hengerben a fatest, a xilém vízszállító csöveibe kerül, amelyek elhalt sejtek
Vízáramlás a trachea elemeken keresztül
Poiseuille egyenlet:V = r4/8 (P/x)r= rádiusz, = viszkozitás
Következményei:
1 érett metaxilém elem (r= 100 m) = 560 metaxilém elem (r=23 m)A gyökérben a radiális víztranszport a limitáló és nem az axiális (1 membrán barrier ellenállása = 24 km xilémedény ellenállásával
A kavitáció
3. A transzspiráció
Gázcserenyílások
Szőrök a levélfelszínen
A kutikula fluoreszcencia és fénymikroszkópos képe
Sztómazáró sejtek
Kis pórusokon keresztül intenzívebb a párologtatás, mint közeli vagy összefüggő
felületeken
Levélszerkezet és sztóma elhelyezkedés
A gázcserét befolyásoló tényezők
A negatív nyomás kialakulásának helye és mechanizmusa
A hajtásba irányuló víztranszportot is a vízpotenciál gradiens tartja fenn
A hidraulikus lift
3.2. A sztómamozgás élettana és mechanizmusa
A gázcserenyílások környezeti tényezőktől függő reakciói
A gázcserenyílások környezeti tényezőktől függő reakciói
ZÁRT SZTÓMA NYITOTT SZTÓMA
FényKis széndioxid koncentrációÁtlagos hőmérsékletElegendő vízAuxin (indolecetesav)
Sötétség
Nagy széndioxid koncentráció
Szélsőséges hőmérséklet
Vízhiány
Abszcizinsav
A molekuláris mechanizmus
A molekuláris mechanizmus
A molekuláris mechanizmus
A zeaxantin lehetséges szerepe
A molekuláris mechanizmus
TEA =tetraetil ammónium klorid
A molekuláris mechanizmus
Ld. „Anyagtranszport és mechanizmusai” – később!
Kálium csatorna
A „patch clamp” technika
Ca2+
VK
SV
FV
K+
Vacuole
Ca2+cyt
K+
Ca2+ -függő
Ca2+ -független
H+cyt
ABA
ABA
IP3
Vm
cADPR
K+
K+
Kin
KouttCytosol
A sztómazárósejt működésének szabályozási módjai
Köszönöm a figyelmet