Транспорт веществ у растений

Время суток

Условия

Вода в почве85 %

Влажность воздуха55 %

Температура22 °C

Ветер10 %

Вода испаряется из листьев через устьица. Чем суше, жарче и ветренее, тем быстрее.

Опыты

0/4

Выберите опыт: модель подготовит условия, а вы меняйте их и следите за приборами.

Время

00:00

Модель упрощена, значения учебные.

Вода от корня до листа

Транспирация

Листья испаряют воду, корни всасывают новую

вода (ксилема) пар сахароза (флоэма) CO₂

Транспирация0г/чиспаряют листья—

Подъём воды по ксилеме0м/чпоглощает корень—

Тургор листьев100%клетки упругие—

Корневое давление0атмтолкает воду снизу—

Графики: водный баланс и тургор

транспирацияпоглощение корнемтургорсахара к корню

Что происходит

Устьица открыты100 %

Сахара → корень100 %

Сахара → плоды100 %

Журнал

Зачем организму транспорт веществ

уроки 13–14переключите организм

В организме человека — от 6 до 60 триллионов клеток, и каждая работает постоянно, как батарейка: ей нужны кислород и питательные вещества, а её отходы надо уносить. Поэтому нужна транспортная система — «дороги» организма.

ЖивотныеВещества переносит кровь по кровеносной системе. К клеткам — O₂, глюкоза, аминокислоты, жиры. От клеток — CO₂ (выводится через лёгкие), остальные ядовитые вещества — через почки (моча) и кожу (пот).

РастенияНи крови, ни почек нет. Вещества переносят проводящие ткани: ксилема — вода с минеральными солями, флоэма — органические вещества.

Транспортная система растения связывает подземный орган — корень и надземный побег — стебель с листьями. Корень всасывает воду с минеральными веществами, стебель проводит их вверх и служит опорой, лист испаряет воду и создаёт органические вещества.

Наведите на часть схемы.

ЗапомнитеПочки — главный биологический фильтр крови, кожа — дополнительный. Основной орган растения, поглощающий вещества из почвы, — корень.

Строение стебля: спил ствола

урок 13наведите на слой

Наведите на слой ствола.

Снаружи внутрь: кора → камбий → древесина → сердцевина.

Слой	Ткань и клетки	Роль
кора	кожица (у молодых побегов) → пробка (мёртвые клетки) → корка у старых деревьев; внутренняя часть коры — луб	защита; в пробке — чечевички для газообмена
луб (флоэма)	ситовидные трубки (живые, без ядер), лубяные волокна (мёртвые, одревесневшие — как нити льна), паренхима	проводит органические вещества
камбий	образовательная ткань: тонкое кольцо одинаковых делящихся клеток	рост в толщину: внутрь откладывает древесину, наружу — луб
древесина (ксилема)	в основном мёртвые клетки: сосуды, трахеиды, волокна	проводит воду с солями вверх; опора
сердцевина	основная запасающая ткань в центре; от неё — сердцевинные лучи	запас; лучи проводят вещества поперёк ствола

Молодой побег покрыт тонкой прозрачной кожицей и может фотосинтезировать. Со временем её сменяет пробка: мёртвая, она не растягивается и трескается — так образуется толстая корка. Зимой без листьев дерево «дышит» через чечевички.

Ловушка ЕНТ

Иногда говорят, что годичные кольца — это и есть камбий. Это неверно: годичное кольцо — слой древесины за один год, а камбий — живая образовательная ткань, которая эти слои откладывает. Он лежит между лубом и древесиной.

Зоны корня

урок 13наведите на зону

На кончике молодого корня — участки с разной работой. От верхушки к стеблю:

Участок	Что происходит
корневой чехлик	не зона корня, а защитный колпачок: наружные клетки мёртвые и слущиваются, межклетники заполнены слизью — корню легче продвигаться в почве
зона деления	клетки образовательной ткани быстро делятся; большая часть идёт в зону роста, меньшая обновляет чехлик
зона роста (растяжения)	молодые клетки увеличиваются и вытягиваются — корень растёт в длину
зона всасывания	клетки специализируются; корневые волоски всасывают воду с минеральными веществами. Внизу зоны появляются новые волоски, вверху старые отмирают
зона проведения	ближе всего к стеблю: вода идёт вверх; здесь образуются боковые корни

Игра: зоны от кончика корня к стеблю

Наведите на участок корня.

Ловушка ЕНТ

Иногда думают, что воду всасывает кончик корня. Это неверно: кончик защищён чехликом и продвигается в почву, а воду поглощают корневые волоски зоны всасывания. Корневой чехлик к зонам корня не относится; после зоны деления идёт зона роста.

Внутреннее строение корня: корень и стебель

урок 13сравните срезы

Наведите на ткань.

В стебле ткани лежат кольцами, а в корне проводящие ткани собраны в центральном цилиндре: ксилема на срезе похожа на звёздочку, а флоэма лежит между её лучами.

Эпиблема — первичная покровная ткань корня (у стебля — кожица): тонкостенные мягкие клетки, образуют корневые волоски; есть только в зоне всасывания. Ближе к стеблю её сменяет пробка.
Первичная кора; её внутренний слой — эндодерма. Клетки эндодермы участвуют в создании корневого давления.
Перицикл — наружный слой центрального цилиндра, образовательная ткань: из него развиваются боковые корни. Обычно он однослойный; у сосны и ели — из двух слоёв. У растений, которые сильно растут в толщину (дуб, яблоня), с его участием в корне возникает камбий.

Признак	Стебель	Корень
первичная покровная ткань	кожица	эпиблема
вторичная покровная ткань	пробка	пробка
образовательная ткань	камбий — рост в толщину	перицикл — боковые корни
ксилема и флоэма	кольцами: луб снаружи, древесина ближе к центру	ксилема — звёздочка в центре, флоэма — между лучами

Ловушка ЕНТ

Если вопрос о боковых корнях — ответ перицикл, а не камбий. Камбий отвечает за рост в толщину. «Двойники»: кожица стебля ↔ эпиблема корня.

Ксилема и флоэма

уроки 13, 25включите ток

Признак	Ксилема	Флоэма
другое название	древесина	луб
проводящие элементы	сосуды и трахеиды	ситовидные трубки
клетки	мёртвые	живые (без ядра)
строение	поперечные перегородки разрушены — полая трубка; в стенках поры	в поперечных стенках — ситовидные пластинки с порами; рядом клетки-спутницы
что переносит	вода и минеральные соли из почвы	органические вещества фотосинтеза (в основном сахароза)
направление	только вверх: от корня к листьям и всем надземным органам	от листьев в любую сторону: вниз к корням, вверх к плодам и почкам
в стебле	ближе к центру	ближе к коре
в корне	«звёздочка» в центре	между лучами звёздочки

Игра: ксилема или флоэма?

Наведите на сосуд или ситовидную трубку.

Ловушка ЕНТ

Иногда трахеиды относят к флоэме — это неверно: трахеиды и сосуды — ксилема, ситовидные трубки — флоэма. Камбий и основная ткань к проводящим тканям не относятся.

Как вода поднимается вверх

уроки 13–14включите силу

У растения нет сердца и мышц, чтобы качать воду. Всё делает физика:

Транспирация — испарение воды листьями через устьица. Испаряется 90–95 % поглощённой воды, на фотосинтез идёт 5–10 %. Испарившаяся вода освобождает место — из сосудов подтягивается новая: это сосущая сила листьев (верхний «двигатель»).
Корневое давление — нижний «двигатель»: корень нагнетает воду в сосуды; в этом участвуют клетки эндодермы. Видно ночью и весной: срезанный стебель «плачет» соком, а на кончиках листьев выступают капли (гуттация).
Когезия и адгезия: молекулы воды сцеплены друг с другом и прилипают к стенкам узких сосудов, поэтому столб воды не рвётся. Сосуды — мёртвые полые трубки без перегородок: воде ничто не мешает.

Как шланг из канистрыЕсли один раз потянуть воду через шланг, дальше она течёт сама. Так и растение: пока листья испаряют воду, столб воды в ксилеме непрерывно тянется вверх. Поэтому проросток важно поливать, пока ток воды не «запустится».

Зачем нужна транспирация: охлаждает лист в жару; создаёт ток воды с минеральными солями от корня; вода разбавляет органические вещества, чтобы их можно было переносить.

Игра: что делает с транспирацией?

Ловушка ЕНТ

Иногда говорят, что большая часть воды идёт на фотосинтез. Это неверно: 90–95 % испаряется (транспирация), на фотосинтез — лишь 5–10 %.

Лист: строение и устьица

урок 14наведите на часть

Лист — главный орган воздушного питания растения. Три функции: фотосинтез (питание), транспирация (испарение воды), газообмен (для фотосинтеза и для дыхания).

Внешнее строение: листовая пластинка, черешок, прилистники и основание, которым лист крепится к стеблю. Жилки — проводящие пучки с ксилемой и флоэмой.

Слой (сверху вниз)	Строение и роль
верхний эпидермис (кожица)	прозрачные клетки, сверху восковая кутикула — пропускает свет
столбчатая паренхима	вытянутые плотные клетки с множеством хлоропластов — главное место фотосинтеза
губчатая паренхима	округлые рыхлые клетки и много межклетников — путь для газов
проводящий пучок (жилка)	ксилема — вода, флоэма — органические вещества
нижний эпидермис	в нём устьица: щель между двумя замыкающими клетками

Через устьица входит CO₂, выходят O₂ и пары воды. Устьица могут закрываться, когда растению надо сберечь воду. Столбчатую и губчатую ткань вместе называют мезофиллом.

Фотосинтез в одной строке6CO₂ + 6H₂O → (свет, хлорофилл) → C₆H₁₂O₆ + 6O₂. Кислород выделяется из воды. Роль хлорофилла в фотосинтезе изучал К. А. Тимирязев. Подробно — в лабке «Фотосинтез».

Лист в 3D

Наведите на часть листа.

Ловушка ЕНТ

«Слой листа с большим количеством воздушных пространств» — это губчатая паренхима. Устьице — не слой, а щель между двумя замыкающими клетками. Главный орган питания растения — лист.

Транспорт у животных: кровеносная система

урок 14выберите животное

У животных транспорт — кровеносная система: сосуды (артерии, вены, капилляры) и у большинства — сердце, мышечный насос. Сердце сокращается и толкает кровь, сосуды её переносят.

Незамкнутаякровь изливается из сосудов в полость тела, омывает органы и снова собирается в сосуды: членистоногие (насекомые, ракообразные, паукообразные) и большинство моллюсков.

Замкнутаякровь идёт только по сосудам: кольчатые черви и все позвоночные — рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.

Кто	Сердце	Главное
кольчатые черви	нет; роль сердца — 5 пар толстых кольцевых сосудов	впервые кровь и кровеносная система; спинной и брюшной сосуды; кровь красная (гемоглобин)
моллюски	улитка — 2 камеры, кальмар и осьминог — 3 (2 предсердия + желудочек)	впервые настоящее сердце
членистоногие	одинаковые камеры: рак — пятиугольный мешочек в головогруди; паук и насекомые — трубчатое на брюшке	у насекомых кровь — гемолимфа, газы почти не переносит: O₂ идёт по трахеям
рыбы	2 камеры	1 круг кровообращения
земноводные	3 камеры	кровь смешивается в желудочке; 2 круга
пресмыкающиеся	3 камеры, неполная перегородка в желудочке; у крокодила — 4	2 круга
птицы, млекопитающие	4 камеры	кровь не смешивается; 2 круга

Малый круг: правый желудочек → лёгкие → левое предсердие. Большой круг: левый желудочек → все органы → правое предсердие. Подробно — в лабке «Кровеносная система».

Игра: какая кровеносная система?

Ловушка ЕНТ

«Впервые» — две разные вещи: кровь и кровеносная система — у кольчатых червей, настоящее сердце — у моллюсков. Перегородку в желудочке из вариантов «рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы» имеют пресмыкающиеся. Замкнутая система из «медуза, улитка, комар, рыба» — у рыбы.

Три пути воды в корне

урок 25выберите путь

От корневого волоска до сосудов ксилемы вода идёт через клетки коры корня — тремя путями:

Путь	По чему идёт вода	Мембраны
апопластный	по клеточным стенкам и межклетникам	не пересекает; самый быстрый
симпластный	по цитоплазме из клетки в клетку через плазмодесмы; помогает ток цитоплазмы	одна плазмалемма на входе
вакуолярный	из вакуоли в вакуоль соседней клетки за счёт осмоса	много: тонопласт и плазмалемма каждой клетки; самый медленный

Апопласт — система смежных клеточных стенок и межклетников, сплошная сеть.
Протопласт — содержимое клетки без стенки; плазмодесмы — тяжи цитоплазмы через поры стенок; симпласт — протопласты, связанные плазмодесмами.
Эндодерма — внутренний слой коры. В её стенках — водонепроницаемый суберин: он образует поясок Каспари. Апопластный путь здесь обрывается — вода переходит в цитоплазму. Так вся вода хотя бы раз проходит живую мембрану, и корень контролирует, что попадёт в ксилему.

Игра: путь воды от почвы до воздуха

Ловушка ЕНТ

«Цитоплазматического пути» нет: по цитоплазме идёт симпластный путь, путей ровно три. Мостики между клетками — плазмодесмы, а не протопласты. Эндодерма (слой корня) ≠ энтодерма (зародышевый листок животных).

Транслокация: сахара по флоэме

урок 25выберите сезон

Транслокация — перемещение растворённых веществ из одной части растения в другую. Путей дальнего транспорта два: ксилема (вода и минеральные вещества — вверх) и флоэма (органические вещества — от листьев ко всем органам).

По флоэме в основном движется сахароза — сахар, собранный из глюкозы и фруктозы. Она идёт по ситовидным трубкам от места, где сахар образуется или хранится (источник: лист, весной — клубень), к месту, где он нужен (потребитель: плод, корень, клубень, молодые побеги). Вода из ксилемы разбавляет сахар, чтобы он легче шёл. Картофель так запасает крахмал в клубнях, а яблоня делает сладкий плод.

Каллоза — полисахарид из остатков глюкозы. Откладывается на ситовидных пластинках и закупоривает поры при повреждении и старении трубки.
Ф-белок (белок флоэмы) — волокнистый белок ситовидных трубок; при повреждении тоже закупоривает поры. Ситовидная трубка работает не вечно.
Опыт Мальпиги — кольцевание: со ствола снимают кольцо коры с лубом. Листья выше кольца не вянут — вода идёт по древесине. Над кольцом образуется наплыв — органические вещества идут по коре (лубу) и скапливаются над разрезом.

Ловушка ЕНТ

Паронимы: транслокация — перенос веществ по растению, транспирация — испарение воды листьями, трансляция — синтез белка, транскрипция — синтез РНК. Опыт Мальпиги в ботанике — кольцевание коры, а мальпигиевы сосуды — органы выделения насекомых: не путай.

Как вещества проходят мембрану (кратко)

урок 25выберите способ

На каждом шаге вода и вещества проходят через мембраны клеток. Способы бывают пассивные и активные.

Признак	Пассивный транспорт	Активный транспорт
направление	по градиенту: из «много» в «мало»	против градиента: из «мало» в «много»
энергия АТФ	не нужна	нужна (АТФ → АДФ)
примеры	простая диффузия (O₂ из крови в клетку), облегчённая диффузия через белок-канал (глюкоза), осмос	натрий-калиевый насос, кальциевый, протонный насосы; симпорт и антипорт

Осмос — движение воды через полупроницаемую мембрану туда, где растворённых веществ больше. Так клетка корневого волоска всасывает воду из почвы. Посыпьте срез картофеля солью — из него выступит влага; после солёной еды хочется пить.

Натрий-калиевый насос: на одну АТФ — 3 Na⁺ наружу, 2 K⁺ внутрь. Симпорт — два вещества в одну сторону, антипорт — в разные. Подробнее — в теме о транспорте через мембрану.

Ловушка ЕНТ

Видите в варианте слово «насос» — это активный транспорт. Диффузия, осмос, фильтрация — пассивные. После связывания ионов натрия в насосе расщепляется АТФ. Вода при осмосе идёт туда, где концентрация веществ выше.

Вопросы в конце урока

уроки 13, 14, 25ответьте и переверните

Типичные вопросы ЕНТЭти вопросы разбирают в конце уроков. Ответьте мысленно и переверните карточку.

Модели и схемы упрощены для обучения, значения в симуляции учебные.