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 diffúziós permeabilitás és a hidraulikus konduktivitás viszonya

A reflexiós koefficiens

Aquaporinok

Struktúra és funkció: elsődleges struktúra -a legtöbb MIP tag: aminosav, Mwt: 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 =Lp σRT(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 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

ZÁRT SZTÓMA NYITOTT SZTÓMA Fény Kis széndioxid koncentráció Átlagos hőmérséklet Elegendő víz Auxin (indolecetesav) Sötétség Nagy széndioxid koncentráció Szélsőséges hőmérséklet Vízhiány Abszcizinsav

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

Ca 2+ VK SV FV K+K+ Vacuole  Ca 2+  cyt K+K+ Ca 2+ -függő Ca 2+ -független  H +  cyt ABA IP 3 VmVm cADPR K+K+ K+K+ K in K out t Cytosol A sztómazárósejt működésének szabályozási módjai

Köszönöm a figyelmet