Question

Wyjaśnij pojęcie mechanizm działania oraz funkcje aparatu szparkowego.

Answer 1

Szparki mają decydujące znaczenie dla funkcjonowania układu wentylacyjnego roślin pozwalającego na dostarczanie niezbędnego dla procesu fotosyntezy dwutlenku węgla. Dzięki nim rośliny mogą skutecznie pobierać ten gaz chroniąc się równocześnie przed szkodliwymi stratami wody w wyniku transpiracji. Funkcjonowanie szparek wiąże się ze zdolnością do zmiany kształtu komórek szparkowych. Komórki te poprzez zmianę turgoru, wykorzystując zjawisko osmozy, powodują zamykanie (obniżenie turgoru) lub otwieranie (podwyższenie turgoru) szparek. Skuteczność tego działania wspomagana jest przez nierównomierne zgrubienia ścian komórkowych, które są grubsze w środkowych odcinkach komórek szparkowych. Jeśli komórki mają dużą ilość wody, nadymają się i odciągają od siebie zgrubiałe ściany. Gdy następuje utrata wody, szparki się zamykają. Dawniej sądzono, że zmiany turgoru komórek szparkowych są skutkiem hydrolizy i syntezy skrobi w chloroplastach tych komórek. Obecnie wiadomo, że ruchy szparek powodowane są zmianą ciśnienia osmotycznego kationów potasu pobieranych przez komórki szparkowe przy jednoczesnym wydzielaniu protonów. Pobieranie jonów K+ zależne jest od stężenia dwutlenku węgla wewnątrz liścia (od intensywności fotosyntezy, czyli pośrednio od światła, zaopatrzenia w wodę, temperatury). Stopień otwarcia aparatów szparkowych jest także bezpośrednio regulowany przez obecność światła niebieskiego - receptorem jest zeaksantyna tylakoidów gran, która na niepoznanej dokładnie drodze powoduje fosforylację H+-ATPazy aktywując ten enzym. H+-ATPaza, dzięki energii z ATP wypompowuje protony wodoru na zewnątrz komórki, co umożliwia napływ kationów potasu do komórki poprzez kanały wpustowe. Równowaga jonowa utrzymywana jest przez aniony jabłczanowe i Cl-. Anion jabłczanowy powstaje przez hydrolizę skrobi, natomiast Cl- transportowany jest z komórek sąsiednich. Wzrastające stężenie jonów obniża potencjał wodny komórki szparkowej wywołując napływ wody z komórek o większym potencjale, napływająca woda zwiększa turgor, duży turgor jest przyczyną wyginania się komórek szparkowych i otwierania szparek.

Answer 2

Aparat szparkowy, dwie komórki w skórce liścia i łodygi, między którymi znajduje się przestwór międzykomórkowy - szparka. Dzięki aparatom szparkowym odbywa się wymiana gazowa pomiędzy atmosferą wewnętrzną organów roślinnych a otoczeniem; do przestworów międzykomórkowych miękiszu przenika dwutlenek węgla, a na zewnątrz wydostaje się para wodna oraz tlen, będący produktem fotosyntezy. Na każdym milimetrze kwadratowym powierzchni liścia znajduje się przeciętnie 100-400 aparatów szparkowych.

Mechanizm ich działania to mechanizm osmotyczny (osmoza), pozostający w związku z odwracalnymi zmianami stężenia substancji osmotycznie czynnych komórek szparkowych. Zmiany te są następstwem przejścia skrobi w czynny osmotycznie cukier i odwrotnie. Dzięki możliwości zamykania i otwierania szparek roślina może regulować wymianę gazową oraz wyparowywać wodę.

Answer 3

Aparat szparkowy – struktury wielokomórkowe (aparat) lub dwukomórkowe pochodzenia epidermalnego roślin służące do kontrolowanej wymiany gazowej między tkankami wewnętrznymi rośliny i atmosferą.

Funkcje i mechanizm

Szparki mają decydujące znaczenie dla funkcjonowania układu wentylacyjnego roślin pozwalającego na dostarczanie niezbędnego dla procesu fotosyntezy dwutlenku węgla. Dzięki nim rośliny mogą skutecznie pobierać ten gaz chroniąc się równocześnie przed szkodliwymi stratami wody w wyniku transpiracji. Funkcjonowanie szparek wiąże się ze zdolnością do zmiany kształtu komórek szparkowych. Komórki te poprzez zmianę turgoru, wykorzystując zjawisko osmozy, powodują zamykanie (obniżenie turgoru) lub otwieranie (podwyższenie turgoru) szparek. Skuteczność tego działania wspomagana jest przez nierównomierne zgrubienia ścian komórkowych, które są grubsze w środkowych odcinkach komórek szparkowych. Jeśli komórki mają dużą ilość wody, nadymają się i odciągają od siebie zgrubiałe ściany. Gdy następuje utrata wody, szparki się zamykają. Dawniej sądzono, że zmiany turgoru komórek szparkowych są skutkiem hydrolizy i syntezy skrobi w chloroplastach tych komórek. Obecnie wiadomo, że ruchy szparek powodowane są zmianą ciśnienia osmotycznego kationów potasu pobieranych przez komórki szparkowe przy jednoczesnym wydzielaniu protonów. Pobieranie jonów K+ zależne jest od stężenia dwutlenku węgla wewnątrz liścia (od intensywności fotosyntezy, czyli pośrednio od światła, zaopatrzenia w wodę, temperatury). Stopień otwarcia aparatów szparkowych jest także bezpośrednio regulowany przez obecność światła niebieskiego - receptorem jest zeaksantyna tylakoidów gran, która na niepoznanej dokładnie drodze powoduje fosforylację H+-ATPazy aktywując ten enzym. H+-ATPaza, dzięki energii z ATP wypompowuje protony wodoru na zewnątrz komórki, co umożliwia napływ kationów potasu do komórki poprzez kanały wpustowe. Równowaga jonowa utrzymywana jest przez aniony jabłczanowe i Cl-. Anion jabłczanowy powstaje przez hydrolizę skrobi, natomiast Cl- transportowany jest z komórek sąsiednich. Wzrastające stężenie jonów obniża potencjał wodny komórki szparkowej wywołując napływ wody z komórek o większym potencjale, napływająca woda zwiększa turgor, duży turgor jest przyczyną wyginania się komórek szparkowych i otwierania szparek.