質外體和共質體途徑

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簡介

水對於植物進行光合作用、發芽和營養物質運輸等各種生命過程至關重要。植物體透過葉片蒸騰作用散失水分。這沿著植物體長度產生壓力，使根部能夠吸收土壤中的水分和礦物質。

水和礦物質透過滲透作用進入根毛細胞，並被運輸穿過根皮層到達木質部導管。木質部導管存在於維管柱中，有助於水分的縱向運輸。木質部和韌皮部是植物中的維管組織成分。木質部運輸水分，而韌皮部主要運輸營養物質。穿過根皮層，水分子透過質外體、共質體和跨膜途徑運輸。

質外體和共質體 - 定義

植物細胞在細胞膜周圍有一個堅硬的細胞壁，包裹著含有膜結合細胞器的細胞質。細胞膜外的所有空間都被認為是質外體。而共質體是植物細胞細胞膜內的活成分。它位於細胞質側。

質外體

質外體是植物細胞壁和細胞膜之間的空間。它是植物細胞的非生命部分，包括所有非原生質成分。通常，細胞壁和細胞間隙被認為是質外體。

共質體

它是原生質內容物，是參與透過胞間連絲跨根皮層運輸水分的活部分。胞間連絲是連線相鄰植物細胞細胞質的小通道。胞間連絲位於細胞壁上，具有微小的孔隙或通道，充當分子在細胞之間移動的橋樑。

質外體和共質體的異同

質外體和共質體都是兩種獨立的區室，有助於水分和溶質的運輸。兩者可以同時或單獨發生，速度不同。它們既有一些相似之處，也有一些差異，需要理解。

質外體和共質體的相似之處

• 質外體和共質體都是運輸途徑。

• 主要目的是運輸水和溶質分子。

• 運輸方向是從外部根毛細胞穿過根皮層到根木質部。

質外體	共質體
它包括非原生質成分，如細胞壁和細胞間隙。	它包括原生質內容物。
運輸透過非生命部分。	運輸透過生命部分。
它是從高濃度到低濃度的被動擴散。	它是跨細胞膜的滲透作用。
不受細胞代謝的影響。	細胞代謝極大地影響共質體速率。
這是一個相對較快的過程。	它相對較慢。
運動沒有阻力。	運動在某種程度上遇到阻力。
也稱為細胞壁途徑。	也稱為細胞質途徑。

什麼是植物中的質外體運動？

• 質外體運動是指水沿由細胞壁形成的通道運輸。透過細胞壁和細胞間隙的運輸，而無需進入細胞內部，被認為是質外體途徑。

• 這種運動通常發生在根毛到木質部的過程中，穿過表皮和皮層。然而，在皮層之外，存在具有凱氏帶的內皮層。它們是根內皮層細胞側壁上的防水帶（由木栓質組成）。木栓質是不透水且軟木狀的物質，在一定程度上阻礙了質外體運輸。因此，水和溶質在到達木質部之前，需要透過共質體途徑穿過皮層。

圖片即將推出

• 側根是起源於主根側面的細長分支。它們起源於中柱鞘（在根橫切面上觀察時，靠近內皮層並靠近維管束的一層）。側根沒有凱氏帶，質外體途徑是連續的，沒有任何轉移到共質體途徑的情況。

• 這種運輸繞過原生質，不需要穿過脂質雙層。因此，對溶質沒有選擇性。

• 由於質外體運輸涉及非原生質內容物，因此發生在細胞膜內部的細胞代謝對運輸速率沒有影響。此外，質外體運輸不會受到細胞內容物的任何阻礙，因為存在將細胞內容物與質外體分隔開的屏障。

• 共質體途徑

• 共質體途徑是涉及活成分的運輸途徑。水和溶質進入細胞的細胞質，並透過胞間連絲移動以保持連續性。

• 胞間連絲充當細胞之間的橋樑，允許包括光合產物、蛋白質等物質的細胞間移動。它們被稱為植物細胞中的細胞連線。

• 在共質體途徑中，胞間連絲（複數胞間連絲）形成細胞之間的運輸通道。

• 這種運動僅在水透過滲透作用穿過選擇性滲透的脂質雙層進入細胞質後才會發生。但是，水不會進入液泡。共質體只涉及水進入細胞質的運動，並受細胞質流動影響。

• 質膜的選擇性通透性僅允許某些物質進入細胞質。這對透過共質體運輸的成分有明顯的影響。

• 由於細胞環境直接參與共質體運輸，因此代謝對共質體運輸有直接影響。除此之外，共質體途徑也由於細胞質成分而在一定程度上遇到阻力。與質外體途徑相比，這使得共質體成為一個相對較慢的過程。

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凱氏帶的重要性

• 凱氏帶是軟木狀的、木栓質帶，它們對水是不透的。它們存在於根內皮層細胞的側壁上。當吸收的水分穿過根表皮和皮層（透過質外體途徑）時，它到達內皮層。水需要透過共質體途徑進入中柱鞘，以便到達木質部束。凱氏帶阻止水透過質外體運輸，它必須採用共質體途徑。

• 凱氏帶避免水重新進入皮層。由於水流是從高勢能到低勢能，內皮層細胞分泌到維管束中的鹽分會產生低勢能，從而僅允許水分進入維管組織。

• 凱氏帶調節直接流入維管束的水和溶質。它們被迫透過半透膜進入細胞質，以保護內部維管組織免受土壤水分的影響。

結論

植物從根毛區吸收水分和礦物質，並透過稱為木質部的維管組織將其運輸到所有其他部位。水和礦物質必須穿過不同的細胞層才能到達木質部。質外體和共質體途徑是水分子採用的運輸途徑。儘管兩者都是運輸途徑，但它們在各個方面都存在差異。在質外體途徑中，水透過細胞壁和細胞間隙移動，而無需進入細胞內部。然而，由於內皮層側壁上的凱氏帶，水分子在內皮層中會遇到不透水性。水分子進行共質體途徑，這是一種細胞途徑。在共質體途徑中，水和溶質穿過細胞膜進入細胞質。共質體和質外體可以同時或單獨發生，具體取決於植物所經歷的生理狀態。

常見問題

Q1. 哪些因素影響共質體途徑的速度？

A1. 透過共質體移動的水分子必須穿過選擇性滲透屏障才能進入細胞質。在進入細胞後，分子會遇到細胞質流動，這兩者都會降低速度。

Q2. 胞間連絲除了非生物水之外，是否允許生物成分的轉移？

A2. 胞間連絲透過允許蛋白質和激素等大分子實體的轉移以及水和溶質的轉移來實現細胞間通訊。還注意到病毒透過胞間連絲在整個植物體內傳播感染。

Q3. 說明質外體的滲透範圍。

A3. 質外體途徑是一個完全通透的途徑，與半透的共質體途徑不同。

Q4. 質外體和共質體運輸是否需要能量？

A4. 質外體和共質體途徑分別是被動擴散和滲透作用。它們不需要能量，分子從高濃度移動到低濃度。

Q5. 為什麼質外體運輸更快？

A5. 質外體運輸是自由流動的，不會因細胞質而遇到任何阻力，因此它是一種更快的運輸途徑。