농업직 공무원, 농학과, 농생명 등 필수과목 식물학 핵심 이론 요점 요약 정리 7. 물질의 이동

체관부(Phloem)
압류 유동설 (Pressure flow hypothesis)에 따라서
물과 영양분들은 체관을 통해 이동한다
*Pressure flow hypothesis
: 공급원의 삼투압은 수용부 삼투압보다 높기 때문에
공급원의 팽압이 수용부보다 높아져서 이 압력차에 의해
공급원의 세포 내용액이
수용부로 밀려나게 된다.

 

당은 체요소(sieve element)로 활발하게 수송

↓
체요소 원형질이 당과 pressure build로 좀 더 농축됨

↓
원형질이 체구멍을 통해 다음 세포로 짜여짐

↓

Sink(수용부)에서, 당은 체요소에서
주변세포로 활발히 하적된다

 

*Mass transfer
: 한 시간당 체관으로 이동되는 설탕
과 다른 영양분들(물은 제외)의 실제
적 양

 

체관액(Phloem sap)은 압력하에 있기 때문에 체관이 베었을 땐,
조절하지 못하는 출혈의 위험이 존재

이때 P단백질(P-protein)과 칼로오스
덩어리가 체판(sieve plate)이나 체역
(sieve area)을 메움

 

한편, 저장세포(Storage cell)는 당을 자
당(Sucrose)으로써 축적하지 않고,
대신 전분으로 중합시킴

 

P-protein : 속씨식물의 체관요소에서 볼수있는 단백질성 물질. 체관으로
통하는 영양물질의 전류를 차단, 방해하기도 함

 

식물은 체관액이 흐르는 방향과 속도를 조절할
수 있다

 

잎 원기와 크고 있는 어린 잎들은 독립적
으로 광합성을 할 수 있을 때 까지 수용부
로써 당의 원천인 뿌리 등의 저장조직으
로부터 체액을 통해 당을 공급받음

후에 광합성을 시작하게 되면 새로운
당의 원천이 되어 다른 기관들로 당을
수송 시킬 것임

물관부(Xylem)
+) 물의 성질
물 분자는 다른 물 분자들과 맹렬한 상호활동을 함
→이를 Cohesion 이라고 함
물 분자는 많은 다른 물질들과 상호작용을 함
→이를 Adhesive

 

물은 또한 토양 입자에도 단
단히 들러붙음
물먹은 흙은 매우 무겁고,
높이 들어올리기 위해서는
매우 큰 에너지가 필요할 것
임

물관을 통한 물 수송

 

증산 응집력설(cohesion-tension hypothesis)이 가장 널리
받아들여진 모델임
비교적 습한 공기일지라도, 엄청남 물 흡수 능력이 있기 때
문에
기공을 통한 수분손실은 불가피함
→이러한 수분손실을 transstomatal transpiration 이라고
함

물이 잎에서 공기로 빠
져나갈때, 조직은 마르
고 수분퍼텐셜의 변화
도는 증가한다
물은 (수분퍼텐셜이 가
장 덜 네거티브인)체관
으로부터 (수분퍼텐셜
이 가장 네거티브인) 공
기로 흐름

잎 부분에서 물 분자가 물관으로 부
터 확산될 때, 응집력(cohesion)이 물
을 뿌리 멀리에서부터 물관을 통해
위로 끌어당김

물관 요소의 가장 위에 있
는 물 분자는 전체 물기둥
의 무게를 끌어올려야 함

 

이때 분자들 사이에는 장력
이 있고, 결과적으로 압력
퍼텐셜은 음수

물이 엽육으로 이동할 때, 체관의 수
분 퍼텐셜은 좀 더 음(-)이 되고
물관요소 최상단의 수분 퍼텐셜이 아
랫부분보다 음(-)일때,
마찰과 중력이 극복되고 물이 위로
이동함

 

이 과정은 물관 가장 아랫부분의 세
포가 뿌리로부터 물을 당기도록 한다
뿌리표피와 뿌리털의 수분퍼텐셜은
토양보다 좀 더 음성이된다
→물은 자동적으로 토양에서 뿌리로
이동함

 

토양이 충분히 촉촉한 한, 장거리 물
수송은 이러한 방식을 따름

사막과 같은 지역처럼 토양과 공기 모
두가 건조하면, 기공은 닫히겠지만 각
피증산(cuticular transpiration)은 여전
히 발생한다
잎의 수분퍼텐셜이 좀 더 음성이 되어
도 흙이 매우 건조하기 때문에 물이
쉽게 위로 이동할 수 없다.

공동현상(cavitation)
*공동현상(cavitation)
: 물기둥에 걸려있는 장력이 응집력을 초월하여 공동이나 기포가 생기는 것
→ 헛물관(tracheid) 또는 물관이 물을 수송할 수 없게 됨

 

물과 세포벽 사이의 응집력은 공동현상을 막을 수 있게 하며,
특히 좁은 기관에서 가장 효과적임

 

결과적으로, 모든 물관과 가도관에는 공
동이 생김

 

통수요소(tracheary element)에 공동이 생긴 후,
주변의 유세포가 공동을 전충체(tyloses)로 막거나
고무진(gum)과 레진(resin)을 분비함으로써 공동을
막음
그리고 그들은 심재(心材 )의 일부가 된다.

공변세포에 의한 물 수송 조절
수 많은 매커니즘은 기공의 개폐 조절
을 진화 시켜옴
잎이 적당한 수분을 가졌다면,
빛과 CO2가 일반적 조절 요소임
내부의 CO2 집중도의 감소는 기공이
열리도록 할 것임

 

건강한 식물에서의 이러한 매커니즘은
수분 스트레스에 의해 유발된 강한 매커니즘에
의해 완전히 무시됨
잎이 증발되기 시작할 때 잎들은 아브시스산
(abscisic acid, 즉시 공변세포가 기공을 닫도록
하는)을 방출함
CAM식물에서 기공은 밤에 열리고 아침에 닫힘
→기온이 그것의 신호가 됨

 

Trnasport Processes
• Transport processes는 분자가 혼자 남겨져있을 때 확산하려는
방향과 반대로 분자가 움직여 구체적인 물질을 특정한 장소로
이동시키는 기본적인 활동이다.
• 사실상 생물학적 조직의 모든 수준에서 일어난다. –효소,세포막,
세포,전체조직