معلومة

17.1.4: امتصاص الماء - علم الأحياء

17.1.4: امتصاص الماء - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • اشرح وظيفة الشعر الجذري.
  • تحديد ضغط الجذر وشرح آليته.
  • قارن بين المسارات الثلاثة لحركة الماء عبر الجذور وحدد كل نوع من الخلايا أو الأنسجة المعنية.

تؤمن معظم النباتات الماء والمعادن التي تحتاجها من جذورها. ينتقل الماء من التربة إلى الجذور والسيقان وفي النهاية الأوراق حيث يحدث النتح. تمتص الجذور كمية كافية من الماء لتعويض الماء المفقود بسبب النتح. يساعد على الامتصاص السريع جذور الشعر، والتي تمتد من خلايا البشرة ، مما يؤدي إلى زيادة مساحة السطح (الشكل ( فهرس الصفحة {1} )). كما نوقش سابقًا في هذا الفصل ، تقوم الجذور بسحب الماء من التربة لأن إمكاناتها المائية أقل من التربة. الكثير من هذا الاختلاف في إمكانات الماء هو نتيجة غير مباشرة للنتح ، ولكن يمكن للجذور أيضًا أن تسقي الجهد عن طريق تقليل جهد الذوبان.

ضغط الجذر

عندما يتم قطع نبتة الطماطم بعناية بالقرب من قاعدة الساق ، فإن العصارة تتسرب من الجذع (الشكل ( PageIndex {2} )). يخرج السائل لأن الجذور تمتص الماء باستمرار ، وتجذبه إلى الأسطوانة الوعائية ، وتدفعه لأعلى في نسيج الخشب. هذا يسمي ريال عمانيالضغط بعد التمديد، ويتم إنشاؤه عن طريق الضغط الاسموزي للمذابات المحاصرة في الأسطوانة الوعائية بواسطة قطاع كاسباريان.

على الرغم من أن ضغط الجذر يلعب دورًا صغيرًا في نقل الماء في نسيج الخشب في بعض النباتات وفي بعض المواسم ، إلا أنه لا يمثل معظم عمليات نقل المياه. كدليل على ذلك ، فإن القليل من النباتات تتطور لضغوط جذرية أكبر من 0.2 كيلو باسكال ، والبعض الآخر لا يعاني من ضغط جذر على الإطلاق. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حجم السائل المنقول بواسطة ضغط الجذر لا يكفي لحساب الحركة المقاسة للماء في نسيج الخشب لمعظم الأشجار والكروم. علاوة على ذلك ، تحدث أعلى ضغوط للجذر في الربيع ، لكن الماء يتحرك عبر نسيج الخشب بسرعة أكبر في الصيف (عندما يكون النتح مرتفعًا).

كما تمت مناقشته في قسم نظرية التماسك والتوتر ، فإن النتح ، وليس ضغط الجذر ، هو عادة القوة الدافعة لحركة المياه الصاعدة في النبات. ومع ذلك ، عندما تكون معدلات النتح منخفضة للغاية ، كما هو الحال في الطقس البارد والرطب ، فإن ضغط الجذر يدفع الماء لأعلى في نسيج الخشب أسرع من فقدان الماء من خلال الثغور. ونتيجة لذلك ، يتم إجبار قطرات الماء على الخروج من الفتحات الموجودة على هامش الورقة ، وهي ظاهرة تسمى الإمساك (الشكل ( PageIndex {3} )). لا يجب الخلط بين القطرات الناتجة عن الإمساك وقطرات الندى ، والتي تنتج عن تكثف بخار الماء عندما يصبح الهواء أكثر برودة وتكون قدرته أقل على الاحتفاظ بالمياه. بمعنى آخر ، ينتج الإمساك عن الماء الموجود داخل النبات ، لكن قطرات الندى تتكون من بخار الماء الموجود في الهواء المحيط.

مسارات حركة المياه

يمكن أن يتحرك الماء عبر الجذور من خلال ثلاثة مسارات منفصلة: أبوبلاست ، سيمبلاست ، وغشاء (عبر خلوي). في ال مسار أبوبلاست (طريق السكتة الدماغية) ، يتحرك الماء عبر الفراغات بين الخلايا وفي جدران الخلايا نفسها. في ال مسار سيمبلاست (طريق رملي) ، يمر الماء من السيتوبلازم إلى السيتوبلازم روابط بلازمية (الشكل ( PageIndex {4} )). في ال مسار الغشاء، يعبر الماء أغشية البلازما ويدخل ويخرج من كل خلية. يتحرك الماء الذي يتحرك عبر مسار الغشاء عبر كل من symplast (السيتوبلازم المترابط) و apoplast (جدران الخلايا والمسافات بين الخلايا). قد يعبر الماء أيضًا الصخر اللوني ، ويدخل الفجوة المركزية كجزء من مسار الغشاء.

يتم امتصاص الماء من التربة بواسطة الشعيرات الجذرية للبشرة ثم تنتقل عبر القشرة عبر أحد المسارات الثلاثة. ومع ذلك ، فإن الحدود الداخلية للقشرة باطن الجلد، غير منفذة للماء بسبب قطاع كاسباريان. بغض النظر عن كيفية انتقال الماء إلى هذه النقطة (أبوبلاست ، سيمبلاست ، غشاء) ، يجب أن يدخل السيتوبلازم لخلايا الأديم الباطن. من هنا يمكن أن يمر عبر plasmodesmata إلى خلايا الأسطوانة الوعائية (stele). بمجرد الدخول ، يصبح الماء حرًا مرة أخرى للتنقل عبر Apolast أو symplast أو كليهما (عبر الغشاء).

بمجرد دخول النسيج الخشبي ، ينتقل الماء الذي يحتوي على المعادن التي تم ترسيبها فيه (وكذلك الجزيئات العضوية العرضية التي توفرها أنسجة الجذر) في عناصر الأوعية والقصبات. على أي مستوى ، يمكن أن يترك الماء نسيج الخشب ويمر بشكل جانبي لتوفير احتياجات الأنسجة الأخرى. عند الأوراق ، يمر نسيج الخشب في سويقات ثم إلى عروق الورقة. يترك الماء أرقى الأوردة ويدخل خلايا الطبقات الإسفنجية والحواجز. هنا يمكن استخدام بعض الماء في عملية التمثيل الغذائي ، ولكن يتم فقدان معظمها أثناء النتح.

يوضح الشكل ( PageIndex {4} ) المعادن التي تتحرك خلال الأبوبلاست أو السيمبلاست ، لكن المعادن تتحرك عادةً عبر السيمبلاست. تدخل المعادن إلى الجذر عن طريق النقل النشط إلى رمز خلايا البشرة وتتحرك باتجاه الأسطوانة الوعائية وداخلها من خلال الرابطات الوراثية التي تربط الخلايا. يدخلون الخلايا الموصلة للنسيج الخشبي من الدراجة المحيطة وخلايا الحمة الأخرى عبر النقل النشط عبر قنوات الغشاء المتخصصة.


17.1.4: امتصاص الماء - علم الأحياء

الإسهال هو زيادة في حجم البراز أو تكرار التغوط. إنها واحدة من أكثر العلامات السريرية شيوعًا لأمراض الجهاز الهضمي ، ولكنها قد تعكس أيضًا الاضطرابات الأولية خارج الجهاز الهضمي. من المؤكد أن الاضطرابات التي تؤثر على الأمعاء الدقيقة أو الغليظة يمكن أن تؤدي إلى الإسهال.

بالنسبة للعديد من الأشخاص ، يمثل الإسهال إزعاجًا أو إزعاجًا عرضيًا ، ومع ذلك يموت ما لا يقل عن مليوني شخص في العالم ، معظمهم من الأطفال ، من عواقب الإسهال كل عام.

هناك أسباب عديدة للإسهال ، ولكن في جميع الحالات تقريبًا ، يعد هذا الاضطراب مظهرًا من مظاهر إحدى الآليات الأساسية الأربعة الموضحة أدناه. من الشائع أيضًا أن تشارك أكثر من آلية من الآليات الأربع في التسبب في حالة معينة.

الإسهال التناضحي

يعتمد امتصاص الماء في الأمعاء على الامتصاص الكافي للمواد المذابة. إذا تم الاحتفاظ بكميات زائدة من المواد المذابة في تجويف الأمعاء ، فلن يتم امتصاص الماء وسيحدث الإسهال. ينتج الإسهال التناضحي عادةً عن إحدى حالتين:

  • ابتلاع ركيزة ضعيفة الامتصاص: عادة ما يكون الجزيء المخالف عبارة عن كربوهيدرات أو أيون ثنائي التكافؤ. تشمل الأمثلة الشائعة مانيتول أو سوربيتول ، ملح إبسون (MgSO 4) وبعض مضادات الحموضة (MgOH 2).
  • سوء الامتصاص: عدم القدرة على امتصاص بعض الكربوهيدرات هو النقص الأكثر شيوعًا في هذه الفئة من الإسهال ، ولكنه يمكن أن يؤدي فعليًا إلى أي نوع من سوء الامتصاص. من الأمثلة الشائعة لسوء الامتصاص ، الذي يصيب العديد من البالغين من البشر والحيوانات الأليفة ، عدم تحمل اللاكتوز الناتج عن نقص إنزيم اللاكتاز على حدود الفرشاة. في مثل هذه الحالات ، يتم استهلاك كمية معتدلة من اللاكتوز (عادةً مثل الحليب) ، لكن ظهارة الأمعاء تعاني من نقص في اللاكتاز ، ولا يمكن تحلل اللاكتوز بشكل فعال إلى جلوكوز وجلاكتوز للامتصاص. يتم الاحتفاظ باللاكتوز النشط تناضحيًا في تجويف الأمعاء ، حيث "يحتفظ" بالماء. لزيادة الطين بلة ، يمر اللاكتوز غير الممتص إلى الأمعاء الغليظة حيث يتم تخميره بواسطة بكتيريا القولون ، مما يؤدي إلى إنتاج غازات زائدة.

من السمات المميزة للإسهال التناضحي أنه يتوقف بعد صيام المريض أو يتوقف عن تناول المذاب السيئ الامتصاص.

الإسهال الإفرازي

عادةً ما تُفرز كميات كبيرة من الماء في تجويف الأمعاء الدقيقة ، لكن الغالبية العظمى من هذه المياه يتم امتصاصها بكفاءة قبل الوصول إلى الأمعاء الغليظة. يحدث الإسهال عندما يزيد إفراز الماء في تجويف الأمعاء عن الامتصاص.

ولقي ملايين الأشخاص حتفهم بسبب الإسهال الإفرازي المرتبط بالكوليرا. ينتج الكائن المسؤول ، Vibrio cholerae ، سم الكوليرا ، الذي ينشط بشدة محلقة adenylyl ، مما يتسبب في زيادة مطولة في التركيز داخل الخلايا لـ AMP الدوري داخل الخلايا المعوية الخفية. ينتج عن هذا التغيير الفتح المطول لقنوات الكلوريد التي تلعب دورًا أساسيًا في إفراز الماء من الخبايا ، مما يسمح بإفراز الماء بشكل غير متحكم فيه. بالإضافة إلى ذلك ، يؤثر سم الكوليرا على الجهاز العصبي المعوي ، مما يؤدي إلى تحفيز إفراز مستقل.

يؤدي التعرض للسموم من عدة أنواع أخرى من البكتيريا (مثل الإشريكية القولونية السامة القابلة للحرارة) إلى نفس سلسلة الخطوات والإسهال الإفرازي الهائل الذي غالبًا ما يكون مميتًا ما لم يتم علاج الشخص أو الحيوان بقوة للحفاظ على الماء.

بالإضافة إلى السموم البكتيرية ، يمكن لعدد كبير من العوامل الأخرى أن تسبب الإسهال الإفرازي عن طريق تشغيل آلية إفراز الأمعاء ، بما في ذلك:

  • بعض المسهلات
  • الهرمونات التي تفرزها أنواع معينة من الأورام (مثل الببتيد المعوي الفعال في الأوعية)
  • مجموعة واسعة من الأدوية (مثل بعض أنواع أدوية الربو ومضادات الاكتئاب وأدوية القلب)
  • بعض المعادن والسموم العضوية والمنتجات النباتية (مثل الزرنيخ والمبيدات الحشرية وسموم الفطر والكافيين)

في معظم الحالات ، لا يتم حل الإسهال الإفرازي خلال 2-3 أيام من الصيام.

الإسهال الالتهابي والمعدي

تتم حماية ظهارة الأنبوب الهضمي من الإهانة من خلال عدد من الآليات التي تشكل الحاجز المعدي المعوي ، ولكن مثل العديد من الحواجز ، يمكن اختراقها. يعد اضطراب ظهارة الأمعاء بسبب مسببات الأمراض الجرثومية أو الفيروسية سببًا شائعًا جدًا للإسهال في جميع الأنواع. لا يؤدي تدمير الظهارة إلى نضح المصل والدم في التجويف فحسب ، بل غالبًا ما يرتبط بتدمير واسع النطاق للظهارة الامتصاصية. في مثل هذه الحالات ، يحدث امتصاص الماء بشكل غير فعال للغاية ويحدث الإسهال. تتضمن أمثلة مسببات الأمراض التي ترتبط بشكل متكرر بالإسهال المعدي ما يلي:

  • البكتيريا: السالمونيلا ، الإشريكية القولونية ، العطيفة
  • الفيروسات: الفيروسات العجلية ، الفيروسات التاجية ، الفيروسات الصغيرة (الكلاب والقطط) ، نوروفيروس
  • البروتوزوا: أنواع الكوكسيديا ، الكريبتوسبوريوم ، الجيارديا

تساهم الاستجابة المناعية للحالات الالتهابية في الأمعاء بشكل كبير في تطور الإسهال. يؤدي تنشيط خلايا الدم البيضاء إلى إفراز الوسطاء الالتهابيين والسيتوكينات التي يمكن أن تحفز الإفراز ، مما يؤدي في الواقع إلى فرض مكون إفرازي فوق الإسهال الالتهابي. يمكن لأنواع الأكسجين التفاعلية من الكريات البيض أن تدمر أو تقتل الخلايا الظهارية المعوية ، والتي يتم استبدالها بخلايا غير ناضجة عادة ما تكون ناقصة في إنزيمات حدود الفرشاة والناقلات اللازمة لامتصاص العناصر الغذائية والماء. بهذه الطريقة ، تضاف مكونات الإسهال التناضحي (سوء الامتصاص) إلى المشكلة.

الإسهال المرتبط بالحركة المشوشة

من أجل امتصاص العناصر الغذائية والماء بكفاءة ، يجب تعريض محتويات الأمعاء بشكل كافٍ للظهارة المخاطية والاحتفاظ بها لفترة كافية للسماح بالامتصاص. الاضطرابات في الحركة من تسريع وقت العبور يمكن أن تقلل من الامتصاص ، مما يؤدي إلى الإسهال حتى لو كانت عملية الامتصاص في حد ذاتها تسير بشكل صحيح.

لوحظت تغيرات في حركية الأمعاء (عادة زيادة الدفع) في العديد من أنواع الإسهال. ما هو غير واضح عادة ، ويصعب إثباته ، هو ما إذا كانت التغيرات الأولية في الحركة هي في الواقع سبب الإسهال أو مجرد تأثير.


تعديل حمض التانيك للجسيمات النانوية المعدنية: إمكانية استخدام تطبيقات جديدة مضادة للفيروسات

Malgorzata Krzyzowska و. جاروسلاف جروبيلني ، في الهياكل النانوية لطب الفم ، 2017

2.1 التانينات

العفص عبارة عن مشتقات فينول قابلة للذوبان في الماء يتم تصنيعها بشكل طبيعي وتجميعها بواسطة النباتات العليا كمنتجات أيضية ثانوية. من وجهة نظر كيميائية ، التانينات عبارة عن بوليفينول بأوزان جزيئية بين 500 و 3000 دا. في المجمعات التي تحتوي على السكريات والقلويدات والبروتينات ، يمكن أن يزيد وزنها الجزيئي حتى 20000 دا (Haslam Edwin ، 1998) التي تظهر تفاعلات مميزة للفينولات. يعتمد التركيب الكيميائي لحمض التانيك على الأنواع النباتية المنتجة للمركب. حاليًا ، تم عزل أكثر من 8000 من أنواع العفص المختلفة وتوصيفها كيميائيًا. ومع ذلك ، هناك بالتأكيد العديد من العفص ذات الهياكل الكيميائية التي لم يتم تحديدها بدقة بعد.

تحتوي جميع العفص على بعض السمات المشتركة ، والتي تتيح تصنيف هذه الأنواع من المركبات في مجموعتين رئيسيتين ، ثلاثة أنواع من التانينات القابلة للتحلل بالماء: غالوتانين ، إيلاجيتانين ، وتانينات معقدة (مشتقات السكريات - بشكل أساسي الجلوكوز وحمض الغاليك ومشتقات الإيلاجيك) والعفص المكثف (غير قابلة للتحلل بالماء) تسمى بروسيانيدينات تحتوي على سلسلة كربونية مكثفة نموذجية للفلافونويدات (Khanbabaee and Van Ree ، 2001). العفص المكثف أكثر مقاومة للتحلل الميكروبي من العفص القابل للتحلل المائي ويظهر نشاطًا أقوى مضادًا للبكتيريا والفيروسات والفطريات.

يحدد التركيب الكيميائي للعفص نشاطه البيولوجي. علاوة على ذلك ، يمكن أن تعمل العفص كعوامل محتملة: عامل مخلب للأيونات المعدنية ، ومضاد للأكسدة البيولوجية ، أو ، اعتمادًا على تركيزه ، كعامل معقد أو عامل ترسيب (بتركيزات منخفضة كمركب ، وبارتفاع كعامل ترسيب). بسبب تنوع هياكل التانين المحتملة والتأثيرات البيولوجية المتنوعة ، من الصعب التنبؤ بتأثيرات التانين على أي كائن حي. كما يتم عرض مزيج التانينات والمعادن NPs بشكل ضعيف جدًا في الأدب. ومع ذلك ، فإن الجمع بين العفص مع NPs المعدنية يسمح لها بإعداد أنواع جديدة من المواد النانوية مع تحسين نشاط مضادات الميكروبات من NPs والخصائص المضادة للالتهابات لحمض التانيك.


التحكم العصبي في التنظيم الحراري

الجهاز العصبي مهم ل التنظيم الحراري. تتركز عمليات التوازن والتحكم في درجة الحرارة في منطقة ما تحت المهاد لدماغ الحيوان المتقدم.

سؤال الممارسة

الشكل 1. الجسم قادر على تنظيم درجة الحرارة استجابة لإشارات من الجهاز العصبي.

عندما يتم تدمير البكتيريا بواسطة الكريات البيض ، يتم إطلاق البيروجينات في الدم. تعمل البيروجينات على إعادة ضبط ترموستات الجسم إلى درجة حرارة أعلى ، مما يؤدي إلى الإصابة بالحمى. كيف يمكن أن تسبب البيروجينات ارتفاع درجة حرارة الجسم؟

يحافظ الوطاء على نقطة ضبط درجة حرارة الجسم من خلال ردود الفعل التي تسبب توسع الأوعية والتعرق عندما يكون الجسم دافئًا جدًا ، أو تضيق الأوعية والارتجاف عندما يكون الجسم باردًا جدًا. يستجيب للمواد الكيميائية من الجسم. عندما يتم تدمير البكتيريا بواسطة الكريات البيض البلعمية ، يتم إطلاق مواد كيميائية تسمى البيروجينات الداخلية في الدم. تنتشر هذه البيروجينات في منطقة ما تحت المهاد وتعيد ضبط منظم الحرارة. هذا يسمح لارتفاع درجة حرارة الجسم فيما يسمى بالحمى. تؤدي زيادة درجة حرارة الجسم إلى الحفاظ على الحديد ، مما يقلل من العناصر الغذائية التي تحتاجها البكتيريا. تؤدي زيادة حرارة الجسم أيضًا إلى زيادة نشاط إنزيمات الحيوان والخلايا الواقية مع تثبيط الإنزيمات ونشاط الكائنات الحية الدقيقة الغازية. أخيرًا ، قد تقتل الحرارة نفسها أيضًا العامل الممرض. يُفهم الآن أن الحمى التي كان يُعتقد أنها من مضاعفات العدوى هي آلية دفاع طبيعية.


تمتلك الخلايا المختلفة آليات مختلفة للتحكم في حجم الخلية

سوف تنتفخ الخلايا الحيوانية عندما توضع في محلول ناقص التوتر (أي ، يكون فيه تركيز المواد المذابة أدنى مما هو عليه في العصارة الخلوية). تنفجر بعض الخلايا ، مثل كريات الدم الحمراء ، عندما يدخل الماء إليها عن طريق التدفق التناضحي. يسمى تمزق غشاء البلازما بتدفق الماء إلى العصارة الخلوية تحلل تناضحي. غمر جميع الخلايا الحيوانية في محلول مفرط التوتر (أي واحد يكون فيه تركيز المواد المذابة أعلى مما هو عليه في العصارة الخلوية) يؤدي إلى تقلصها حيث يتركها الماء بالتدفق الاسموزي. وبالتالي ، من الضروري الحفاظ على الخلايا الحيوانية في وسط متساوي التوتر ، والذي يحتوي على تركيز مذاب قريب من تركيز العصارة الخلوية (انظر الشكل 5-22).

حتى في بيئة متساوية التوتر ، تواجه جميع الخلايا الحيوانية مشكلة في الحفاظ على حجم خلاياها. تحتوي الخلايا على عدد كبير من الجزيئات الكبيرة المشحونة والمستقلبات الصغيرة التي تجذب أيونات الشحنة المعاكسة (على سبيل المثال ، K + ، Ca 2+ ، PO4 3 & # x02212). تذكر أيضًا أن هناك تسربًا بطيئًا للأيونات خارج الخلية ، وخاصة Na و Cl & # x02212 ، إلى الخلايا أسفل تدرج تركيزها. نتيجة لهذه العوامل ، في غياب بعض الآليات التعويضية ، سيزداد تركيز المادة المذابة في العصارة الخلوية ، مما يتسبب في تدفق تناضحي للماء وفي النهاية تحلل الخلية. لمنع هذا ، تقوم الخلايا الحيوانية بتصدير الأيونات غير العضوية بشكل نشط بالسرعة التي تتسرب إليها. يلعب تصدير Na + بواسطة مضخة Na + / K + التي تعمل بالطاقة ATP الدور الرئيسي في هذه الآلية لمنع تورم الخلايا. إذا عولجت الخلايا المستنبتة بمثبط يمنع إنتاج ATP ، فإنها تنتفخ وتنفجر في النهاية ، مما يدل على أهمية النقل النشط في الحفاظ على حجم الخلية.

على عكس الخلايا الحيوانية ، فإن الخلايا النباتية والطحالب والفطرية والبكتيرية محاطة بجدار خلوي صلب. بسبب جدار الخلية ، فإن التدفق التناضحي للماء الذي يحدث عندما توضع هذه الخلايا في محلول ناقص التوتر (حتى الماء النقي) يؤدي إلى زيادة الضغط داخل الخلايا ولكن ليس في حجم الخلية. في الخلايا النباتية ، عادةً ما يكون تركيز المواد المذابة (مثل السكريات والأملاح) أعلى في الفجوة منه في العصارة الخلوية ، والتي بدورها تحتوي على تركيز مذاب أعلى من الفضاء خارج الخلية. الضغط الاسموزي يسمى ضغط تورغ، المتولدة من دخول الماء إلى العصارة الخلوية ثم في الفجوة تدفع العصارة الخلوية وغشاء البلازما ضد جدار الخلية المقاوم. يحدث استطالة الخلية أثناء النمو عن طريق التخفيف الموضعي الناجم عن الهرمونات لمنطقة من جدار الخلية ، يليه تدفق الماء إلى الفجوة ، مما يزيد من حجمها (انظر الشكل 22-33).

على الرغم من أن معظم الأوليات (مثل الخلايا الحيوانية) لا تحتوي على جدار خلوي صلب ، إلا أن العديد منها يحتوي على فجوة مقلصة تسمح لها بتجنب التحلل التناضحي. تأخذ فجوة مقلصة الماء من العصارة الخلوية ، وعلى عكس فجوة النبات ، تقوم بتفريغ محتوياتها بشكل دوري من خلال الاندماج مع غشاء البلازما (الشكل 15-31). وهكذا ، على الرغم من أن الماء يدخل باستمرار إلى الخلية الأولية عن طريق التدفق الأسموزي ، فإن الفجوة الانقباضية تمنع الكثير من الماء من التراكم في الخلية وتضخمها إلى نقطة الانفجار.

الشكل 15-31

الفجوة المتقلصة في Paramecium caudatum، وهو كائن أولي مهدب نموذجي ، كما يتضح من الفحص المجهري Nomarski لكائن حي. تمتلئ الفجوة عن طريق القنوات المشعة التي تجمع السوائل من العصارة الخلوية. عندما تمتلئ الفجوة ، فإنها تندمج من أجل (المزيد).


النتح - ماذا ولماذا؟

ما هو النتح؟ في النباتات التي تنمو بنشاط ، يتبخر الماء باستمرار من سطح خلايا الأوراق المعرضة للهواء. يتم استبدال هذه المياه بامتصاص إضافي للمياه من التربة. يمتد الماء السائل عبر النبات من ماء التربة إلى سطح الورقة حيث يتم تحويله من سائل إلى غاز من خلال عملية التبخر. تسمح الخصائص المتماسكة للماء (الرابطة الهيدروجينية بين جزيئات الماء المجاورة) ب "سحب" عمود الماء لأعلى عبر النبات حيث تتبخر جزيئات الماء على أسطح خلايا الأوراق. سميت هذه العملية بنظرية التماسك في صعود العصارة في النباتات.

صورة لجزيئات الماء تخرج من الثغور - منظر جانبي

لماذا ترشح النباتات؟

التبريد التبخيري: عندما يتبخر الماء أو يتحول من سائل إلى غاز في خلية الورقة وواجهة الغلاف الجوي ، يتم إطلاق الطاقة. تستخدم هذه العملية الطاردة للحرارة الطاقة لكسر الروابط الهيدروجينية القوية بين جزيئات الماء السائل ، حيث يتم أخذ الطاقة المستخدمة للقيام بذلك من الورقة وتعطى لجزيئات الماء التي تحولت إلى جزيئات غاز عالية الطاقة. يتم إطلاق جزيئات الغاز هذه والطاقة المرتبطة بها في الغلاف الجوي ، مما يؤدي إلى تبريد المصنع.

الحصول على المغذيات من التربة: تحتوي المياه التي تدخل الجذر على مغذيات ذائبة حيوية لنمو النبات. يُعتقد أن النتح يعزز امتصاص النباتات للمغذيات.

دخول ثاني أكسيد الكربون: عندما يحدث نضح للنبات ، تكون ثغوره مفتوحة ، مما يسمح بتبادل الغازات بين الغلاف الجوي والورقة. تسمح الثغور المفتوحة لبخار الماء بمغادرة الورقة ولكنها تسمح أيضًا بثاني أكسيد الكربون (CO2) للدخول. ثاني أكسيد الكربون ضروري لعملية التمثيل الضوئي. لسوء الحظ ، يترك الماء الورقة أكثر بكثير من ثاني أكسيد الكربون2 يدخل لثلاثة أسباب:

  1. ح2جزيئات O أصغر من CO2 الجزيئات وبالتالي تنتقل إلى وجهتها بشكل أسرع.
  2. كو2 هو فقط حوالي 0.036٪ من الغلاف الجوي (وهو يرتفع!) لذا فإن التدرج لدخوله إلى النبات أصغر بكثير من التدرج لـ H2يا تتحرك من ورقة رطبة إلى جو جاف.
  3. كو2 لديها مسافة أطول بكثير للسفر للوصول إلى وجهتها في البلاستيدات الخضراء من الغلاف الجوي مقارنة بـ H2O الذي يجب أن ينتقل فقط من سطح خلية الورقة إلى الغلاف الجوي.

هذا التبادل غير المتناسب لثاني أكسيد الكربون و H2O يؤدي إلى مفارقة. كلما كانت فتحة الفم أكبر ، كان من الأسهل دخول ثاني أكسيد الكربون إلى الورقة لدفع عملية التمثيل الضوئي ، ومع ذلك ، فإن هذه الفتحة الكبيرة ستسمح أيضًا للورقة بفقدان كميات كبيرة من الماء ومواجهة خطر الجفاف أو الإجهاد الناتج عن نقص الماء. ستفقد النباتات القادرة على إبقاء ثغورها مفتوحة قليلاً ، عددًا أقل من جزيئات الماء لكل جزيء CO2 يدخل وبالتالي سيكون لها كفاءة أكبر في استخدام المياه (الماء المفقود / اكتساب ثاني أكسيد الكربون). النباتات ذات الكفاءة الأكبر في استخدام المياه تكون أكثر قدرة على تحمل الفترات التي يكون فيها الماء في التربة منخفضًا.

امتصاص الماء: على الرغم من بقاء أقل من 5٪ فقط من المياه التي تمتصها الجذور في النبات ، إلا أن هذه المياه ضرورية لبنية النبات ووظيفته. الماء مهم لقيادة العمليات الكيميائية الحيوية ، ولكنه أيضًا يخلق تورمًا بحيث يمكن للنبات أن يقف بدون عظام.


الماء فيك: الماء وجسم الإنسان

الماء ضروري حقًا لجميع أشكال الحياة على الأرض وفيها وفوقها. هذا مهم بالنسبة لك لأنك تتكون في الغالب من الماء. اكتشف ما يفعله الماء لجسم الإنسان.

الماء فيك: الماء وجسم الإنسان

يخدم الماء عددًا من الوظائف الأساسية لإبقائنا جميعًا مستمرين

فكر في ما تحتاجه للبقاء على قيد الحياة ، حقًا البقاء على قيد الحياة. طعام؟ ماء؟ هواء؟ موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك؟ بطبيعة الحال ، سأركز على الماء هنا. الماء ذو ​​أهمية كبيرة لجميع الكائنات الحية في بعض الكائنات الحية ، ما يصل إلى 90٪ من وزن الجسم يأتي من الماء. ما يصل إلى 60٪ من جسم الإنسان البالغ يتكون من الماء.

وفقًا لـ H.H. Mitchell ، مجلة الكيمياء البيولوجية 158 ، يتكون الدماغ والقلب من 73٪ ماء ، والرئتان حوالي 83٪ ماء. يحتوي الجلد على 64٪ ماء ، والعضلات والكلى 79٪ ، وحتى العظام مائيّة: 31٪.

يجب أن يستهلك البشر كل يوم كمية معينة من الماء للبقاء على قيد الحياة. بالطبع ، هذا يختلف حسب العمر والجنس ، وكذلك حسب المكان الذي يعيش فيه الشخص. بشكل عام ، يحتاج الذكر البالغ حوالي 3 لترات (3.2 لتر) في اليوم بينما تحتاج الأنثى البالغة حوالي 2.2 لتر (2.3 لتر) في اليوم. لا يجب أن تأتي كل المياه التي يحتاجها الإنسان من شرب السوائل ، حيث أن بعض هذه المياه موجود في الطعام الذي نتناوله.

يخدم الماء عددًا من الوظائف الأساسية لإبقائنا جميعًا مستمرين

  • عنصر غذائي حيوي لحياة كل خلية ، يعمل أولاً كمواد بناء.
  • ينظم درجة حرارة الجسم الداخلية عن طريق التعرق والتنفس
  • يتم استقلاب الكربوهيدرات والبروتينات التي تستخدمها أجسامنا كغذاء ونقلها بواسطة الماء في مجرى الدم.
  • يساعد في التخلص من الفضلات بشكل رئيسي عن طريق التبول
  • يعمل كممتص للصدمات للدماغ والحبل الشوكي والجنين
  • يشكل اللعاب
  • يشحم المفاصل

وفقًا للدكتور جيفري أوتز ، علم الأعصاب ، وطب الأطفال ، جامعة أليغيني ، فإن الأشخاص المختلفين لديهم نسب مختلفة من أجسامهم تتكون من الماء. معظم الأطفال هم من يولدون بنسبة 78٪. بحلول عام واحد ، تنخفض هذه الكمية إلى حوالي 65٪. في الرجال البالغين ، تشكل المياه حوالي 60٪ من أجسامهم. ومع ذلك ، فإن الأنسجة الدهنية لا تحتوي على كمية من الماء مثل الأنسجة الخالية من الدهون. في النساء البالغات ، تشكل الدهون أكثر من الرجال ، لذا فإن حوالي 55٪ من أجسامهن مصنوعة من الماء. هكذا:

  • الرضع والأطفال لديهم ماء أكثر (كنسبة مئوية) من البالغين.
  • النساء لديهن ماء أقل من الرجال (كنسبة مئوية).
  • الأشخاص الذين لديهم أنسجة دهنية أكثر يكون لديهم ماء أقل من الأشخاص الذين لديهم أنسجة دهنية أقل (كنسبة مئوية).

لن يكون هناك أي شخص أنت أو أنا أو الكلب فيدو دون وجود إمدادات مياه سائلة وافرة على الأرض. الصفات الفريدة و خصائص الماء هي ما يجعلها مهمة وأساسية في الحياة. تمتلئ الخلايا في أجسامنا بالماء. تسمح القدرة الممتازة للماء على إذابة العديد من المواد لخلايانا باستخدام العناصر الغذائية القيمة والمعادن والمواد الكيميائية في العمليات البيولوجية.

"لزوجة" الماء (من التوتر السطحي) يلعب دورًا في قدرة أجسامنا على نقل هذه المواد من خلال أنفسنا. يتم استقلاب الكربوهيدرات والبروتينات التي تستخدمها أجسامنا كغذاء ونقلها بواسطة الماء في مجرى الدم. لا تقل أهمية عن قدرة الماء على نقل النفايات من أجسامنا.


نظام التصوير الأول

تحدث عمليات امتصاص الضوء المرتبطة بالتمثيل الضوئي في مجمعات بروتينية كبيرة تُعرف بالنظم الضوئية. يحتوي النظام المعروف باسم نظام الصور الأول على ثنائي كلوروفيل مع ذروة امتصاص عند 700 نانومتر تُعرف باسم P700.

يستخدم نظام الصور الأول مركب هوائي لجمع الطاقة الضوئية للمرحلة الثانية من نقل الإلكترون غير الدوري. يجمع الإلكترونات النشطة من عملية المرحلة الأولى التي يتم تشغيلها من خلال نظام الصور الثاني ويستخدم الطاقة الضوئية لزيادة طاقة الإلكترونات نحو تحقيق الهدف النهائي المتمثل في توفير الطاقة في شكل إنزيمات مساعدة مخفضة لدورة كالفين.

يوضح الرسم التخطيطي أعلاه إعداد نظام الصور الأول في عملية نقل الإلكترون الذي يوفر موارد الطاقة لدورة كالفين.

النظام الضوئي الأول هو مركب الطاقة الضوئية لعملية نقل الإلكترون الحلقية المستخدمة في بعض بدائيات النوى الضوئية.

يحتوي مجمع البروتين الذي يشكل نظام الصور الأول على أحد عشر عديد ببتيد ، ستة منها مشفرة في النواة وخمسة مشفرة في البلاستيدات الخضراء. يحتوي جوهر نظام الصور الأول على حوالي 40 جزيء من الكلوروفيل أ ، وعدة جزيئات من بيتا كاروتين ، والدهون ، وأربعة منغنيز ، وحديد واحد ، وعدة كالسيوم ، وعدة كلور ، وجزيئين من بلاستوكينون ، وجزيئين من فيوفيتين ، وهو شكل عديم اللون من الكلوروفيل أ. (مور وآخرون).


المحيط النموذجي

بدلاً من الاحتكاك بزجاجات المياه على متن سفينة في منتصف الشتاء ، تتجمع كورين لو كو آند إيكونتير والفتاة أمام شاشة الكمبيوتر في مكتبها في جامعة إيست أنجليا. & # 8220 لدي حياة سهلة مقارنة بالأشخاص الذين يقومون بالملاحظات ، & # 8221 تلاحظ. & # 8220I & # 8217m عارض. أبقى في مكتبي طوال اليوم & # 8221 بنقرة واحدة على الماوس ، يجمع Le Qu & eacuter & eacute ملاحظات من العالم الحقيقي في برنامج كمبيوتر يحاكي عمليات المحيط. يساعد النموذج العلماء على تجميع قياسات مثل لقطات Feely & # 8217s & # 8212 الخاصة بالمحيط في أماكن وأوقات محددة & # 8212 لمعرفة كيف تتجمع العمليات الفردية معًا لتهيئة الظروف التي لاحظوها. في عام 2007 ، أعلنت Le Qu & eacuter & eacute أن نموذجها ساعدها في الكشف عن أول دليل على أن النشاط البشري يغير بالوعة الكربون في المحيط.

كان Le Qu & eacuter & eacute وعدد من الزملاء يدرسون دورة الطقس الطبيعية ، الموجة القطبية القطبية ، التي تدور حول القارة القطبية الجنوبية في المحيط الجنوبي. & # 8220 كنا نحاول معرفة ما إذا كان بإمكاننا اكتشاف الاتجاه الذي تغير فيه تدفق ثاني أكسيد الكربون عندما مرت الموجة القطبية ، & # 8221 يقول Le Qu & eacuter & eacute. بمعنى آخر ، هل تسببت هذه الظاهرة في امتصاص المحيط أكثر أو أقل من ثاني أكسيد الكربون؟ على عكس Feely وغيره من علماء المحيطات الذين كانوا يحاولون قياس التأثير البشري على دورة الكربون في المحيط لعقود من الزمن ، أراد Le Qu & eacuter & eacute ببساطة فهم كيف يمكن للعمليات الطبيعية أن تغير الطريقة التي يأخذ بها المحيط الجنوبي الكربون من الغلاف الجوي.

المشكلة ، كما وجد Le Qu & eacuter & eacute ، أنه لم يكن هناك ما يكفي من بيانات المحيط لمحاكاة التغيرات في المحيط مع تغير الموجة القطبية القطبية. & # 8220 لا يوجد الكثير من البيانات في المحيط الجنوبي لأن الناس لا يريدون الذهاب إلى هناك في الشتاء. هناك & # 8217s رياح كثيرة جدا. لكنك بحاجة إلى بيانات الشتاء للحصول على تغييرات في بالوعة الكربون ، & # 8221 يقول Le Qu & eacuter & eacute. & # 8220 يمكنني أن أشتكي من عدم وجود بيانات في الشتاء ، لكن هناك & # 8217s لا يمكنني الذهاب إلى هناك بنفسي ، & # 8221 تضيف ضاحكة. بدلاً من ذلك ، استنتج Le Qu & eacuter & ecute مستويات ثاني أكسيد الكربون في المحيط بناءً على قياسات الغلاف الجوي.

ينتشر عدد من محطات الطقس المعزولة عبر نصف الكرة الجنوبي ، وتتبع تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. يقول Le Qu & eacuter & eacute ، إن العديد منها مؤتمت ، ولكن في بعض الحالات ، تتجول العينات القوية في الخارج في نفس الوقت كل يوم لضخ عينة من الغلاف الجوي في قارورة ، يتم شحن معظمها إلى الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي & # 8217s أبحاث نظام الأرض مختبر في بولدر ، كولورادو. بالنسبة إلى Le Qu & eacuter & eacute ، فإن المحطات الأكثر بُعدًا & # 8212in أماكن مثل القطب الجنوبي ، ومحطة بالمر على طرف شبه جزيرة أنتاركتيكا ، وجزيرة أمستردام في جنوب المحيط الهندي ، وجزيرة Ascension في جنوب المحيط الأطلسي & # 8212 توفر قياسات رئيسية.

تقوم Corinne Le Qu & eacuter & eacute بدراسة دورة الكربون من خلال عمليات المحاكاة الحاسوبية التي تتضمن الملاحظات المباشرة. (صورة ونسخة 2008 شيلا ديفيز ، جامعة إيست أنجليا).

في هذه الأماكن النائية ، أكبر شيء يغير مستويات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي هو المحيط. النباتات التي تهيمن دوراتها الموسمية على تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي في أجزاء أخرى من العالم ، ببساطة لا توجد في مثل هذه الأماكن. & # 8220 إذا كان هناك مكان واحد في العالم حيث يمكنك [قياس التغيرات في حوض كربون المحيط بقياسات الغلاف الجوي] ، فهو يقع فوق المحيط الجنوبي ، & # 8221 يقول Le Qu & eacuter & eacute. & # 8220 هو المكان الذي يوجد فيه أقل هواء ملوث ، إذا جاز التعبير. & # 8221

عندما قامت Le Qu & eacuter & eacute بتوصيل قياسات الغلاف الجوي من المحيط الجنوبي بين عامي 1981 و 2004 في نموذجها ، أذهلتها النتيجة & # 8212 ، وهي شيء أكثر إثارة للاهتمام بكثير من الموجة القطبية القطبية. & # 8220 لم يتغير حوض الكربون في المحيط الجنوبي على الإطلاق منذ 25 عامًا. هذا غير متوقع لأن ثاني أكسيد الكربون يتزايد بسرعة كبيرة في الغلاف الجوي لدرجة أنك تتوقع زيادة الحوض أيضًا ، & # 8221 يقول Le Qu & eacuter & eacute. ولكن لم يكن هناك & # 8217t. وبدلاً من ذلك ، ظل المحيط الجنوبي ثابتًا ، بينما ارتفعت تركيزات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. لماذا ا؟

يتم الحصول على قياسات مستمرة للغلاف الجوي في المراصد الباردة والبعيدة على شواطئ المحيط الجنوبي ، مثل محطة بالمر في شبه جزيرة أنتاركتيكا. تكمل بيانات الغلاف الجوي القياسات المباشرة لمياه المحيطات أثناء الرحلات البحثية. (الصورة مقدمة من جيفري كيتزمان ، مؤسسة العلوم الوطنية).

من المتوقع أن تشهد Le Qu & eacuter & eacute زيادة مطردة في كمية ثاني أكسيد الكربون التي يمتصها المحيط الجنوبي بين عامي 1981 و 2004 (الخط الأزرق). Instead, weather station measurements (red line) suggested year-to-year variability, but no long-term increase over time. (Graph by Corrine Le Quéré, University of East Anglia.)


Future research

This article highlights our current views about the mechanisms of salt and water absorption in healthy and inflamed human colon. Colonic electrolyte transport processes and their regulation remain an active research area. Studies are usually performed in laboratory animals, but species dependent as well as segment dependent differences in basal transport processes mean that much of the data cannot be extrapolated readily to the human colon. In addition to the above-mentioned in vivo and in vitro techniques, the application of molecular biological techniques to colonoscopic biopsy material means that we are poised to make considerable progress in understanding human colonic Na + (as well as other electrolyte) transport processes at the intact epithelial, cellular, and molecular levels. Some areas ripe for study have already been mentioned. At present we know little about the role of dysfunctional Na + transport in the pathogenesis of diarrhoea in ulcerative colitis. We therefore need to map the distribution of apical Na + channel subunits, Na + –H + exchange isoforms and basolateral Na + ,K + -ATPase (at the levels of both transport proteins and their corresponding mRNAs) along the surface cell–crypt cell axis in different regions of the human colon, and determine the effects of mucosal inflammation. Although right hemicolectomy removes the main site of SCFA production and the most efficient region for Na + absorption, the implications for colonic Na + salvage remain unclear. Determining the effects of mineralocorticoid and glucocorticoid hormones on the distribution of colonic Na + transport proteins will improve our understanding about the changes in Na + transport that occur during Na + deprivation, following segmental resection, and during corticosteroid treatment of patients with inflammatory bowel disease.


شاهد الفيديو: شرح آلية إمتصاص الماء الدرس ملخص فى أربع حروف فقط أ ن أ ت (أغسطس 2022).