Upload
others
View
12
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Internal Internal
transport system
เนื้อหาเนอหา
การเดินทางของน้ํา การเดนทางของนา
การเดินทางของน้ําตาล
Transport processTransport process
มีสองกระบวนการหลัก คอืมสองกระบวนการหลก คอ
1 Diffusion1. Diffusion
2 Bulk flow2. Bulk flow
Diffusion:Diffusion:การแพร/ การเคลื่อนที่ของสารจากจุดที่มีความเขมขนสูงไปหาต่ํา ุ ู
(โดย random thermal agitation ของสารนั้น)
Fick’s law: Js = - Ds ( ΔCs/ ΔX)
อัตราการเคลื่อนที่ของสาร (flux density, Js) เปนสัดสวนโดยตรงกับความsตางของความเขมขน (concentration gradient) ระหวางจุดทั้งสอง
Thermal motion of molecule leads to diffusionFick’s law: Js = - Ds ( ΔCs/ ΔX)
Taiz and Zeiger 2002
Diffusion is slow over long distancesg
Fick’s law: J = - D ( ΔC / ΔX)Fick s law: Js Ds ( ΔCs/ ΔX)Taiz and Zeiger 2002
กลูโคส ใชเวลา 2.5s เคลื่อนที่ระยะทาง 50 μm
แตใชเวลา 32 ป ในการเคลื่อนที่ระยะทาง 1 เมตรแตใชเวลา 32 ป ในการเคลอนทระยะทาง 1 เมตร
Bulk flow หรือ Mass flow:Bulk flow หรอ Mass flow:การเคลื่อนที่ของกลมของโมเลกลโดยแรงขับจากความตางการเคลอนทของกลุมของโมเลกุลโดยแรงขบจากความตาง
ของความดัน (pressure gradient)
Poiseuille’s equation:Poiseuille s equation:volume flow rate = (πr4/ 8η) (ΔΨp/ ΔX)η p(m3 s-1)
อัตราการเคลื่อนที่ของกลุมโมเลกุลหนึ่งหนวยปริมาตร (volume
flow rate) เปนสัดสวนโดยตรงกับรัศมีของทอลําเลียง
้การลําเลียงน้ํา
เนื้อหา
ั โ ิหลักการออสโมซสิ
้รากดูดน้ําไดอยางไร
เสนทางการลําเลียงน้ําในพืช
Osmosis:้ ่การแพรของโมเลกุลของน้ําผานเยื่อเลือกผาน
“water potential gradient”water potential gradient
W t t ti l ื ไWater potential คออะไร
พลังงานอิสระ (free energy) ของน้ํา
Water potential ของน้ํากลั่น ที่อุณหภูมิ 25๐C มคีาเทากับ 0
ในสารละลาย คา water potential จึงมคีานอยกวา 0
เนื่องจาก พลังงานอิสระของน้ําลดลง โดยสิ่งที่มายึดจับกับ
โ ้ํ ไ โมเลกุลของนาได
พลังงานอิสระของน้ําลดลงจากสิ่งใดไดบาง
W i l (Ψ ) Ψ Ψ Ψ ΨWater potential (Ψw) = Ψs + Ψp + Ψm + Ψg
ConcentrationPressure Ψw = Ψs + ΨpPressureDry surfaceGravity
w s p
Gravity
Ψ Ψ ΨΨw = Ψs + Ψp
ทุกคาเปนคาเชิงเปรียบเทียบ (เชิงสัมพัทธ)
Ψw ของน้ํากลั่นที่ 1 atm เทากับ 0่Ψp ที ่1 atm เทากับ 0
ี ั ข ใถามความดนเขามาในระบบ
คา Ψp เปนบวก positive hydrostatic pressure (แรงดัน, turgor)p เปนลบ negative hydrostatic pressure (แรงดึง, tension)
้Ψs ขึ้นกับความเขมขนของ solute
Taiz and Zeiger 2002
Taiz and Zeiger 2002
พลังงานอิสระของน้ําลดลงจากตัวถูกละลาย
เชน glucose
Ψw = Ψs + Ψp
น้ําแพรเขา-ออกเซลลตามหลัก Ψw
Ψ Ψ ΨΨw = Ψs + ΨpTaiz and Zeiger 2002
น้ําแพรเขา-ออกเซลลตามหลัก Ψw
Ψ Ψ ΨΨw = Ψs + ΨpTaiz and Zeiger 2002
น้ําในดิน
น้ําในดิน
Ψw = Ψs + Ψp
พลังงานอิสร ของน้ําในดินพลงงานอสระของนาในดนΨs ต่ํา (-0.02 MPa)s ( )Ψp เปน 0 เมื่อดินเปยกΨ ป ึ้ ื่ ้ํ ใ ิΨp เปนลบมากขึน เมือนําในดินลดลง (ใชแรงดึงที่มากขึ้นเพื่อดึงน้ําออกจากผิวดิน)
น้ําในดนิเคลื่อนที่ดวย
bulk flow
้ โ ิ ึ ินําออสโมซิสเขาสูเซลลขนราก Ψp ลดลง จึงเกิด pressure gradient ทําใหน้ําจากบริเวณขางเคียงpressure gradient ทาใหนาจากบรเวณขางเคยง
เคลื่อนที่มาสูบริเวณผิวรากได
น้ําเขาสูรากบริเวณ root tipู p
น้ําเขาสูรากบริเวณ root tipู p
Root tip: ปลายราก (growing zone)
Root hair: เซลลผิวของรากที่เจริญยืดยาวออกRoot hair: เซลลผวของรากทเจรญยดยาวออก
รากที่แกแลว: มีเนื้อเยือ่ที่ไมยอมใหน้ําผาน
ทําใหเกิด xylem tension หรือความตางของ Ψทาใหเกด xylem tension หรอความตางของ Ψpระหวางใน xylem และเซลลขางเคียงไปตามลําดับ
้ ่ ่ ่น้ําจึงเคลื่อนที่เปนสายตอเนื่อง
การลําเลียงน้ําผานชั้นคอรเท็กซ
Apoplast: น้ําเคลื่อนที่ผานผนังเซลลและ extracellular spaceApoplast: นาเคลอนทผานผนงเซลลและ extracellular space
(ไมผาน membrane)(ไมผาน membrane)
Symplast: เคลื่อนที่ผานทาง plasmodesmatay p p
Hydrostatic pressure
Transmembrane: เคลื่อนที่ผานเยื่อหุมเซลล
Water potential gradient
การลําเลียงน้ําผานชั้นคอรเท็กซ
Casparian strip: suberin
เนื้อเยื่อลําเลียงน้ํา (xylem)
Vessel elements
Tracheids Pit
การลําเลียงน้ําผานทอลําเลียงน้ํา (xylem)
ั ื่ ้ ํ ใ ืแรงขับเคลือนนําในทอ xylem คือ
pressure gradient
ใน xylem มีแรงตานการเคลื่อนที่ใน xylem มแรงตานการเคลอนท
ของน้ํานอยกวาใน cortex
Cavitation ถูกกําจัดออกจากทอ xylem ไดู y
ดวยกลไกตางๆ
Cavitation: การเกิดฟองอากาศในทอน้ํา
การคายน้ําทางปากใบ(Transpiration)
100% RH
70% RH Taiz and Zeiger 2002
การคายน้ําทางปากใบ(Transpiration)
แรงขับเคลื่อนน้าํในการคายน้ํา คือแรงขบเคลอนนาในการคายนา คอ
concentration gradient ของไอน้ํา100% RH
ปจจัยที่มีผลตอการคายน้ํา
แสง
้
70% RH
ความชื้นสัมพัทธ
ลมลม
CO2
การเปด-ปดปากใบ
Campbell et al. 2008
การลําเลียงน้ําภายในตนพืช
Campbell et al. 2008