Wassertransport in der Pflanze / Wasser- und Ionenaufnahme in die Pflanze [Biologie, Oberstufe]
TeacherToby
https://www.youtube.com/watch?v=wzFP0Z67q1Q

Transkript (automatisch erstellt)

0:01 [Musik] in diesem Video werden wir der Frage nachgehen wie Pflanzen Wasser über ihre
0:12 Wurzeln aufnehmen und wieder Wassertransport in der Pflanze erfolgt Wasser ist von immenser Bedeutung für die Pflanzen für die Fotosynthese in den
0:21 Blättern ist neben der Solarstrahlung der Sonne auch Wasser notwendig außerdem fungiert es als Lösungsmittel mit dem Wasser werden wichtige für die Pflanzen
0:30 benötigte Mineralstoffe mit transportiert aber auch zum Kühlen der Pflanze sowie zum Aufbau und aufrecht Erhaltung eines Innendrucks mit dem
0:39 sogenannten Turgor zur Stabilisation der Pflanze ist das Vorhandensein von Wasser essentiell der Wassertransport ist dabei an eine
0:47 enorme Leistungsfähigkeit der Pflanze geknüpft die man sich einmal vor Augen führen muss in etwa 16 Meter hoher Ahornbaum besitzt schätzungsweise
0:55 200.000 Blätter mit einer Gesamtoberfläche von ca 800 Quadratmetern ca die Größe eines Handballfeldes an einem wolkenlosen
1:04 Sommertag verliert der Baum allein in einer einzigen Stunde 250 Liter Wasser über seine Blätter 250 Liter Wasser in 60 Minuten um diesen
1:16 Wasserverlust zu kompensieren und vorzubeugen dass die Blätter nicht anfangen zu welken ist klar diese 250 Liter müssen auch jede Stunde aufs neue
1:26 über die Wurzeln wieder aufgenommen und 16 m hoch zu den Blättern transportiert werden das Beispiel verdeutlicht ebenfalls fast alles Wasser das die
1:35 Pflanze offen nimmt gibt sie auch wieder ab nur ein Bruchteil des Wassers wird in der Pflanze genutzt schauen wir uns mal an wie es so so einer Spitzenleistung
1:44 kommen kann Pflanzen nehmen Wasser und Mineralstoffe aus dem Boden auf und zwar über ihre Wurzeln genauer gesagt sind es die Zellen der
1:55 Wurzelhaare diese haben durch ihre Form eine besonders große Oberfläche was ermöglicht das entsprechend auch viel Wasser und Ionen aufgenommen werden
2:03 können auch wenn die meisten Mineralstoffe gelöst im Wasser vorliegen wenn Wasser über die Wurzel hat Zellen in die Pflanze gelangt dann kann es die
2:13 Mineralstoffe nicht einfach huckepack mitschleppen der Transport von Wasser und Ionen in die Pflanze erfolgt unterschiedlich während die
2:20 Wasseraufnahme in der Regel keine Zufuhr von Energie benötigt und passiv über Vorgänge wie Diffusion und Osmose erfolgt ist die Aufnahme von Ionen in
2:30 die wurzelzelle mit einem Energieaufwand verbunden und erfolgt aktiv woran liegt das die Zellmembran der Wurzelhaare ist selektiv per Neapel das
2:41 heißt bestimmten Stoffen wie zum Beispiel Wasser erlaubt sie den Zutritt anderen Stoffen unter anderem geladene Ionen wie Natrium oder Kalium verwehrt
2:49 Sie diesen die Membran ist für diese Stoffe also im permeabel Wasser kann die Membran also passieren häufig wird der Transport durch kanalproteine die
2:59 spezifisch Wasser transportieren sogenannte aquapurine erleichtert wenn Wasser per neapel ist für die Membran dann gilt diese Permeabilität für beide
3:08 Richtungen Wasser kann sowohl in die Zelle der Pflanze gelangen als auch aus ihr heraus und an den Boden abgegeben werden
3:16 ein solch potentieller Wasserverlust gilt es in jedem Fall zu verhindern und dies tut eine Pflanze in der Regel auch sehr effektiv denn der Wassertransport
3:24 erfolgt natürlich in die Pflanze was aber bestimmt die Bewegungsrichtung des Wassers der Boden ist wasserreich im Gegensatz zu den Pflanzenzellen in denen
3:35 weniger Wassermoleküle vorhanden sind Wasser diffundiert entlang seines konzentrationsunterschiedes das heißt vom Ort wo es höher konzentriert
3:43 vorliegt zum Ort wo es geringer konzentriert ist also vom wasserreichen Boden in die wasserärmeren Zellen ganz so einfach dem Wassertransport nur
3:52 über die unterschiedliche Konzentration von Wasser zu erklären ist es dann doch nicht wenn der Boden beispielsweise sehr trocken ist dann geht diese Rechnung
4:01 womöglich nicht mehr auf und im Außenmedium ist die Wasserkonzentration geringer als im innenmedium das heißt in der Zelle
4:08 viel mehr wird die Bewegungsrichtung des Wassers durch das Wasser Potenzial bestimmt das heißt die Bewegung von Wassermolekülen im Folge von
4:17 Druckunterschieden und konzentrationsunterschieden von gelösten Stoffen zwischen einer Zelle und ihre Umgebung immer in Richtung des
4:25 niedrigeren das heißt stärker negativeren wasserpotentials das geht wahrscheinlich ein wenig über den Schulunterricht hinaus für euch ist
4:33 wichtig zu merken es sind Konzentrationsunterschiede von gelösten Stoffen die mitverantwortlich sind ob Wasser in eine Zelle diffundiert oder
4:42 aus ihr heraus Zucker das heißt Glukose das beispielsweise in den Wurzeln höher
4:50 konzentriert als im Außenmedium weil im Zell Innenraum die Konzentration an gelösten Stoffen höher ist als außerhalb der Zelle dieser Bereich wird auch als
4:59 hypertonisch bezeichnet die fundiert Wasser ins hypertonische Medium das heißt in die Zelle warum diffundiert Wasser immer ins hypertonische Medium
5:10 sehr einfaches Rechenbeispiel zu verdeutlichen außerhalb der Zelle kommen sechs Wassermoleküle auf zwei glukosemoleküle weil der Zell Innenraum
5:19 hypertonisch ist nehmen wir an dort kommen sechs Wassermoleküle auf vier glukosem die Zelle ist danach bestrebt diesen
5:29 Konzentrationsunterschied auszugleichen am einfachsten würde es gehen wenn ein Zuckerteilchen in die Zelle gelangt Glukose kann allerdings nicht ohne
5:37 weiteres die selektiv permeable Membran passieren dafür ist es zu groß die Diffusion von Wasser in die Zelle kann aber zu jedem Konzentrationsausgleich
5:48 führen außerhalb der Zelle kommen sechs Wassermoleküle auf zwei glukosemoleküle innerhalb der Zelle kommen auf zwei große Moleküle allerdings nur drei
6:00 Wassermoleküle im Verhältnis liegt Wasser also außerhalb der Zelle höher konzentriert war so dass es in die Pflanzenzelle diffundiert der
6:10 Konzentrationsausgleich würde dann hergestellt werden wenn zwei Wassermoleküle in die Zelle diffundieren denn dann kämen sowohl außerhalb der
6:17 Zelle vier Wassermoleküle auf zwei glukosemoleküle als auch innerhalb der Zelle vier Wassermoleküle auf zwei glukosem
6:27 sollte der Boden sehr trocken sein dann kann die Pflanze nachhelfen indem sie die Konzentration an gelösten Stoffen in der Zelle erhöht
6:35 durch die Zugabe von gelösten Stoffen verringert sich automatisch die Konzentration am freien Wasser das Wasser Potential verringert sich dadurch
6:43 so dass die Tendenz zur Wasseraufnahme steigt jetzt wo wir wissen wie Wasser in die Pflanze aufgenommen wird bleibt die Frage zu klären wie die Aufnahme von
6:52 Ionen und anderen Mineralstoffen erfolgt ich habe bereits verraten dass die Aufnahme mit einem Energieaufwand verbunden ist wir wissen dass am Zelt
7:01 Innenraum im Vergleich zum Außenmedium mehr Ionen konzentriert Vorliegen der Transport von John muss also entgegen ihres konzentrationsgradierenden vom Ort
7:12 der niedrigeren Konzentration zum Orte hören Konzentration erfolgen und das erfordert Energie und in der Regel spezielle kanalproteine weil diese
7:20 Stoffe entweder zu polar oder zu groß sind um die Biomembran zu passieren viele Stoffe gelangen durch sekundär aktiven Transport in die Pflanzenzelle
7:30 und zwar auch mit entsprechenden kanalproteinen so zum Beispiel Nitrat eine entsprechendes Video dazu verlinke ich euch an dieser Stelle einmal
7:39 Richtung Zentralzylinder nimmt das wasserpotential immer weiter ab so dass das Wasser aus modisch das heißt durch Osmose immer weiter in Richtung
7:48 zentralzylinderwandert Wasser und Ionen können dabei zwei unterschiedliche Wege des Transports einschlagen einerseits kann sie über den sim-klassen
7:57 transportiert werden der simplast wird auch Zell Innenraum genannt er umfasst die von den Zellwänden und hülten lebenden Zellen die durch Plasmodesmen
8:06 miteinander verbunden sind um in den symplasten zu gelangen müssen Wasser und gelöste Stoffe zuerst eine Plasma Membran passieren und weil sie selektive
8:19 reguliert und dadurch langsamer der simplus symbolisch sozusagen als Schotterweg andererseits können Wasser und Ionen ins
8:27 Xylem gelangen ohne dabei einmal eine Plasma Membran passieren zu müssen das geschieht über den apoplasten dem Zell Außenraum welcher aus dem außerhalb der
8:38 Plasma Membran liegenden Zellwänden und den interzellularäumen den Räumen zwischen den Zellen besteht weil die Bewegung durch den apoplasten nicht
8:47 durch eine Plasma Membran als selektive Barriere eingeschränkt wird wie beim simplastischen Transport erfolgt der Transport durch den apoplasten rasch es
8:56 ist also quasi eine Art Autobahn bis zur endothermes können Wasser und Mineralstoffe die Autobahn den apoplasten nehmen die endothermos
9:07 besitzt allerdings einen sogenannten kasparischen Streifen dabei handelt es sich um einen hydrophoben wasserabweisenden Bereich der als eine
9:15 Art Dichtung wirkt und verhindert das Wasser und Ionen durch den apoplasten in den Zentralzylinder und damit auch ins Öl im gelangen daher müssen sämtliche
9:25 Wassermoleküle und Ionen in den symplasten eintreten um in den Zentralzylinder zu gelangen wir aber gelangt das Wasser in einen 16 Meter
9:33 hohen Ahorn oder aber sage und schreibe 120 Meter in die Höhe bei den höchsten Bäumen der Welt die Mammutbäume einmal im
9:42 angekommen geht es für Wasser und Ionen nur noch bergauf früher hat man angenommen dass für die Bewegung des Wassers im Xylem einmal ein von lebenden
9:52 Zellen nach oben ausgelöster Druck der sogenannte Wurzeldruck sowie kapillarkkräfte verantwortlich sind auf beide Mechanismen gehe ich an dieser
10:01 Stelle nicht weiter ein einfach weil man beide Möglichkeiten vor allem aber die kapillarkkräfte heute weitgehend ausschließen kann warum das so ist werde
10:10 ich in einem Kommentar unter dem Video mal ausführen heute weiß man dass der zylle im Transport auf einen Mechanismus beruht an dem 3 Prozesse beteiligt sind
10:19 die Transpiration von Wassermolekülen aus den Blättern Durchfahrt dunstung einer Saugspannung im Saft welche durch die Transpiration aus den Blättern
10:29 hervorgerufen wird und der Kohäsion der Wassermoleküle die Wasserdampf Konzentration in der Atmosphäre ist geringer als in den Luft gehüllten
10:38 Räumen im Inneren des Blattes folglich diffundiert Wasserdampf vom Ort wo es höher konzentriert vorliegt zum Ort der niedrigen Konzentration also aus den
10:48 interzellularräumen des Blattes über sogenannte Spaltöffnung in die Außenluft hinaus ein Verdunstungsprozess den man auch als Transpiration bezeichnet
10:57 während der Transpiration verdunstet Wasserdampf also aus den Spaltöffnung der Blätter heraus dadurch dass den Blättern Wasser entzogen wird entsteht
11:07 sehr stark vereinfacht eine Saugspannung die Wasser aus dem kühlend sieht um diesen Wasserverlust wieder auszugleichen Wasser wird quasi
11:16 angezapft angezapft aus dem Blattadern was zu einer Saugspannung führt die auf die gesamte Wassersäule im Xylem einwirkt
11:26 an der Tatsache dass dieser Sog der Transpirationssog die gesamte durchgehende Wassersäule umfasst wirkt eine weitere kraftmatte die
11:35 Kohäsionskraft aufgrund ihrer Eigenschaft untereinander Wasserstoffbrückenbindung zu bilden besitzen Wassermoleküle starke
11:44 Kohäsionskräfte Kohäsion bezieht sich auf die Anziehung von Molekülen auf andere gleiche Moleküle durch Kohäsion werden Wassermoleküle zusammengehalten
11:55 durch die Kohäsion der Wassermoleküle im Xylem wird die Saugspannung vom Platz bis auf die Wurzel übertragen und bewirkt das Wasser passiv von den
12:05 Wurzeln über das Xylem in Form einer zusammenhängenden Wassersäule bis in die Außenluft gelangt für jeden einzelnen Bestandteil des sogenannten
12:17 transpirations-spannungsmechanismus als zentraler Mechanismus zur Wasserleitung in den Pflanzen gibt es billiger einer von ihnen ist der enorme Unterschied des
12:26 wasserpotenzials der zwischen der Bodenlösung und der Luft besteht und der ausreichend groß ist um Saugspannung zu erzeugen um eine Wassersäule in einem
12:36 Baum aufsteigen zu lassen [Musik]