Aufnahme von Wasser und Mineralsalzen
Die Aufnahme von Wasser mit Mineralsalzionen geschieht an den Wurzelspitzen. Nur hier besitzen die Zellwände der Rhizodermis noch keine Wasser abstoßenden Schichten aus Kork und Cutin. Außerdem sind die Rhizodermiszellen zu langen Wurzelhaaren ausgewachsen. Durch diese Oberflächenvergrößerung können sie die Bodenlösung besonders effektiv aufnehmen. Wurzelspitzen können darüber hinaus dem Wasser nachwachsen (positiver Hydrotropismus).
Die Aufnahme und der laterale Transport von Wasser und Ionen in der Wurzelrinde erfolgen auf zwei verschiedenen Wegen:
| |
|
Wasser und Ionen gelangen bis zur Endodermis . Dort blockiert der Caspary-Streifen (wachsartige Einlagerung in die Zellwand) den weiteren apoplastischen Transport durch die Zellwände. Nur durch das Cytoplasma der Endodermiszellen kann das Wasser in den Zentralzylinder gelangen. Dabei wird Stoffwechselenergie benötigt. Über die Gefäßzellen des Xylems, die im funktionsfähigen Zustand bereits abgestorben sind, gelangen Wasser und Mineralsalze aus der Wurzel in die Sprossachse. Die Triebkraft dafür ist die Verdunstung des Wassers in den Blättern und die dadurch entstehende Saugspannung. Mineralsalze und Wasser aus dem Boden sowie Kohlenstoffdioxid aus der Luft bilden die Grundlage der Pflanzenernährung.
Die Aufnahme von Mineralsalzionen 
ist wesentlich komplizierter und an ATP-Verbrauch gebunden.
-
Mineralsalze und Wasser gelangen auf symplastischem und apoplastischem Weg durch die Wurzel.
Renate Diener
Die Transporteigenschaften der Wurzelhaar-Biomembran werden – wie die anderen Biomembranen – von transmembranen Proteinen bestimmt. Sie fungieren als Kanäle, Translokatoren oder aktive Pumpen. Zunächst werden Kationen, die fest an der Oberfläche der Bodenpartikel verankert sind, durch Ionenaustausch gelockert und so zum Durchtritt durch die Membran vorbereitet. Diese Funktion übernehmen Protonen, die sich außerhalb der Zellen befinden. Sie verdrängen z. B. 
vom Bodenpartikel (Bild 2). Die Ionen gelangen in die Bodenlösung. Den Eintritt von Ionen in die Zelle erklärt man mit dem chemiosmotischen Modell. Mit ATP als Energiequelle werden Protonen durch ein Membranprotein, die Protonenpumpe, aus der Wurzelhaarzelle durch die Membran nach außen gebracht. Es entstehen ein Protonenkonzentrationsgradient und ein elektrisches Membranpotenzial. Dadurch werden Kalium-Ionen durch spezielle Transportproteine der Membran ins Zellinnere transportiert.
Dem Konzentrationsgefälle folgend, wandern Protonen durch bestimmte Membranproteine (Carrier) zurück in die Zelle. Auf diesem Wege nehmen sie Anionen, z. B. Nitrat 
im Cotransport mit. Alle Membranproteine nehmen nur bestimmte Ionen auf. Deshalb wirkt der Durchtritt durch eine Membran (Wurzelhaarzelle, Endodermis) immer selektiv.
-
Chemiosmotisches Modell zur Aufnahme von Ionen durch Membranen
