Tingkatan 5 · Nota ulang kaji

Pengangkutan dalam Tumbuhan, nota ulang kaji

Nota ulang kaji lengkap untuk Pengangkutan dalam Tumbuhan: setiap standard kandungan, definisi utama, jadual perbandingan dan senarai semak ingatan untuk Biologi SPM Tingkatan 5.

Tempah Kelas Percubaan

Percubaan berbayar 1 jam · Balasan hari yang sama

Gambaran keseluruhan

Tumbuhan menggerakkan air, mineral dan makanan melalui dua tisu pengangkutan. Bab ini merangkumi xilem dan floem, arus transpirasi yang menarik air ke atas, translokasi makanan, dan cara tumbuhan boleh membersihkan bahan pencemar (fitoremediasi).

Faktor yang mempengaruhi transpirasi ialah penyiasatan Kertas 3 biasa.

Piawaian kandungan 19.1 melangkaui menamakan xilem dan floem, malah menghendaki perincian cara setiap tisu dibina untuk fungsinya. Vesel xilem ialah tiub sel mati berlignin yang bercantum hujung ke hujung dengan dinding rentasnya terurai, cukup kukuh untuk menahan keruntuhan di bawah tegangan yang dicipta semasa transpirasi.

Floem pula hidup: unsur tiub tapis bersambung melalui plat tapis berlubang dan disokong oleh sel rakan, yang mitokondrianya membekalkan tenaga diperlukan untuk memuatkan gula secara aktif ke dalam tiub pada sumber sebelum dibawa ke tempat guna.

Air mula-mula memasuki tumbuhan melalui rambut akar, lanjutan nipis sel epidermis akar yang banyak meningkatkan luas permukaan untuk penyerapan; air masuk melalui osmosis manakala ion mineral, biasanya kurang tumpat dalam tanah berbanding dalam akar, diserap melalui pengangkutan aktif. Tekanan akar menambah sedikit tolakan dari bawah, dilihat sebagai gutasi pada malam lembap, tetapi daya yang jauh lebih besar menarik air ke puncak tumbuhan tinggi ialah tegangan kohesi yang dicipta oleh transpirasi, sebabnya faktor yang mengubah kadar transpirasi begitu kerap diuji.

19.1 Tisu vaskular: xilem dan floem

Tumbuhan berbunga menggerakkan bahan melalui dua tisu pengangkutan khusus yang berjalan bersama dalam berkas vaskular. Xilem membawa air dan garam mineral terlarut ke atas dari akar, manakala floem membawa makanan terlarut, terutamanya sukrosa, dari tempat ia dibuat atau disimpan ke mana-mana bahagian yang memerlukannya.

Memahami struktur setiap tisu ialah asas kepada setiap idea lain dalam bab ini, kerana struktur menerangkan fungsi.

Vesel xilem matang ialah lajur sel mati yang bercantum hujung ke hujung, dengan dinding rentas antara sel terurai meninggalkan tiub berongga berterusan. Dindingnya ditebalkan dan dikalis air dengan lignin, yang menyokong tumbuhan dan menghalang vesel daripada runtuh ke dalam di bawah tegangan yang terhasil semasa transpirasi.

Liang pada dinding berlignin membenarkan air bergerak ke sisi dari satu vesel ke vesel lain. Kerana sel itu mati dan kosong, air menghadapi sedikit rintangan semasa ditarik ke atas.

Floem ialah tisu hidup. Unsur tiub tapis bercantum hujung ke hujung melalui plat tapis berlubang, jadi sap boleh mengalir dari satu unsur ke unsur seterusnya.

Setiap unsur tiub tapis telah kehilangan kebanyakan organelnya, jadi ia bergantung pada sel rakan bersebelahan, yang penuh dengan mitokondria, untuk membekalkan tenaga bagi memuatkan gula ke dalam tiub melalui pengangkutan aktif. Hubungan ini menjelaskan mengapa pengangkutan floem, tidak seperti kenaikan pasif air dalam xilem, memerlukan tisu hidup yang bernafas.

Ciri	Xilem	Floem
Hidup atau mati	Sel mati, kosong	Sel hidup
Kandungan utama dibawa	Air dan garam mineral	Makanan terlarut (sukrosa)
Arah aliran	Ke atas sahaja, akar ke daun	Dua arah, sumber ke tempat guna
Bahan dinding	Lignin	Selulosa
Jenis sel	Vesel dan trakeid	Unsur tiub tapis dan sel rakan
Tenaga diperlukan	Tiada (pasif)	Ya, untuk pemuatan di sumber

19.2 Penyerapan air dan garam mineral di akar

Air dan ion mineral memasuki tumbuhan melalui rambut akar, iaitu lanjutan panjang dan nipis sel epidermis akar. Setiap rambut akar amat meningkatkan luas permukaan yang bersentuhan dengan larutan tanah, jadi penyerapan lebih cepat.

Ini contoh jelas struktur menyesuaikan fungsi pada peringkat satu sel.

Air memasuki rambut akar melalui osmosis. Larutan tanah mempunyai potensi air lebih tinggi daripada sap sel dalam rambut akar, jadi air bergerak menuruni cerun potensi air merentasi membran separa telap, tanpa memerlukan tenaga.

Dari sel ke sel, air kemudian merentasi korteks akar ke arah xilem di tengah.

Ion mineral seperti nitrat, kalium dan magnesium biasanya berkepekatan lebih rendah dalam tanah berbanding dalam akar. Oleh itu ia tidak boleh meresap masuk; sebaliknya ia diserap melalui pengangkutan aktif, yang menggerakkan ion menentang cerun kepekatan menggunakan tenaga yang dibebaskan oleh respirasi.

Inilah sebabnya tanah bertakung air, yang rendah oksigen, melambatkan penyerapan mineral: kurang respirasi bermakna kurang tenaga untuk pengangkutan aktif.

19.2 Arus transpirasi dan daya yang menggerakkan air

Transpirasi ialah kehilangan wap air dari bahagian udara tumbuhan, kebanyakannya melalui stoma di permukaan bawah daun. Apabila air tersejat daripada dinding sel lembap di dalam daun dan meresap keluar, ia menarik air di belakangnya.

Ini mewujudkan tegangan, atau tekanan negatif, di bahagian atas xilem.

Air ditarik ke atas sebagai lajur berterusan kerana molekulnya tertarik sesama sendiri melalui kohesi dan pada dinding xilem berlignin melalui rekatan. Lajur ini tidak putus, jadi tarikan di daun dihantar sepanjang jalan ke bawah hingga ke akar.

Inilah teori kohesi-tegangan, dan arus air bergerak yang digambarkannya dipanggil arus transpirasi.

Tekanan akar menambah sedikit tolakan ke atas dari bawah apabila sel akar secara aktif mengepam ion ke dalam xilem dan air mengikut melalui osmosis; ia paling kuat pada waktu malam dan boleh menolak titisan keluar di hujung daun sebagai gutasi. Tekanan akar sahaja hanya mengangkat air sebahagian jalan, jadi dalam tumbuhan tinggi tarikan transpirasi ialah daya utama.

Faktor	Kesan apabila meningkat	Sebab
Keamatan cahaya	Kadar naik	Stoma membuka lebih luas, jadi lebih banyak wap air terlepas
Suhu	Kadar naik	Penyejatan dan resapan wap air lebih cepat
Pergerakan udara (angin)	Kadar naik	Wap air dibawa pergi, mengekalkan cerun resapan yang curam
Kelembapan	Kadar turun	Udara sekeliling lembap mengurangkan cerun resapan keluar dari daun

19.3 Translokasi dan mekanisme aliran tekanan

Translokasi ialah pengangkutan makanan terlarut dalam floem dari sumber ke tempat guna. Sumber ialah mana-mana bahagian yang membebaskan gula, seperti daun berfotosintesis atau organ simpanan yang sedang dikosongkan; tempat guna ialah mana-mana bahagian yang menggunakan atau menyimpan gula, seperti pucuk membesar, buah sedang berkembang atau akar simpanan.

Kerana sumber dan tempat guna berubah mengikut musim, floem boleh membawa gula ke arah berbeza pada masa berbeza.

Mekanisme aliran tekanan menjelaskan cara sap bergerak. Pada sumber, sel rakan menggunakan tenaga untuk memuatkan gula ke dalam tiub tapis melalui pengangkutan aktif.

Ini menurunkan potensi air dalam tiub, jadi air masuk dari xilem berdekatan melalui osmosis dan menaikkan tekanan hidrostatik. Pada tempat guna, gula dikeluarkan, air keluar, dan tekanan turun.

Oleh itu sap mengalir dari sumber bertekanan tinggi ke tempat guna bertekanan rendah melalui aliran pukal.

19.4 Fitoremediasi

Fitoremediasi ialah penggunaan tumbuhan hidup untuk mengeluarkan, menegunkan atau mengurai bahan pencemar seperti logam berat dalam tanah atau air tercemar. Ia kaedah kos rendah dan gangguan rendah yang menggunakan proses pengangkutan dan simpanan tumbuhan itu sendiri, bukannya menggali dan merawat tanah.

Dalam fitoekstraksi, akar tumbuhan menyerap bahan pencemar dan mengangkutnya ke pucuk, tempat ia terkumpul. Pucuk kemudian dituai dan dilupuskan dengan selamat, jadi bahan pencemar dikeluarkan daripada tapak.

Dalam fitopenstabilan, akar sebaliknya mengikat dan menahan bahan pencemar dalam tanah, mengurangkan pergerakannya ke air bawah tanah tanpa mengeluarkannya. Kedua-dua kaedah mempunyai matlamat berbeza: satu mengeluarkan bahan pencemar, satu lagi hanya mengehadkan penyebarannya.

Hanya tumbuhan tertentu, dipanggil hiperpenimbun, boleh menyerap dan bertahan terhadap kepekatan luar biasa tinggi bahan pencemar tertentu tanpa teracun. Contohnya termasuk sesetengah paku pakis yang menimbun arsenik dan rumput tertentu digunakan di tanah tercemar logam.

Kerana satu spesies biasanya menimbun satu jenis bahan pencemar dengan baik, tumbuhan mesti dipadankan dengan bahan pencemar di sesuatu tapak.

Konsep utama untuk dikuasai

Tisu vaskular, Xilem terdiri daripada vesel mati, berongga dan berlignin; floem terdiri daripada tiub tapis hidup dan sel rakan.
Pengangkutan air dan mineral, Air bergerak ke atas dalam xilem dalam arus transpirasi, didorong oleh penyejatan dari daun.
Transpirasi, Kehilangan wap air dari daun melalui stoma, yang mewujudkan tarikan yang menarik air ke atas.
Faktor mempengaruhi transpirasi, Cahaya, suhu, kelembapan dan pergerakan udara mengubah kadar transpirasi.
Translokasi, Pergerakan gula dalam floem dari sumber (daun) ke tempat guna (tisu tumbuh atau simpanan).
Fitoremediasi, Menggunakan tumbuhan untuk menyerap dan mengeluarkan bahan pencemar seperti logam berat dari tanah atau air.
Tekanan akar, Sel akar secara aktif mengepam ion mineral ke dalam xilem, menurunkan potensi air di dalamnya supaya air masuk melalui osmosis dan membina tekanan positif yang menolak sap sebahagian jalan ke atas batang. Tekanan akar paling kuat pada waktu malam atau dalam keadaan lembap apabila transpirasi rendah, dan boleh dilihat sebagai gutasi, titisan kecil yang tertolak keluar di hujung daun.
Teori kohesi-tegangan, Penyejatan air daripada sel daun mencipta tegangan yang menarik air ke atas melalui xilem. Molekul air melekat sesama sendiri melalui kohesi dan pada dinding xilem berlignin melalui rekatan, jadi tarikan di atas menyeret lajur air tidak putus sepanjang jalan dari akar tanpa lajur itu terputus.
Struktur vesel xilem, Vesel xilem dibentuk daripada sel mati yang bercantum hujung ke hujung dengan dinding hujungnya terurai, menghasilkan tiub berongga berterusan. Dindingnya diperkukuh dengan lignin, yang memberi sokongan dan mencegah vesel runtuh di bawah tegangan yang dicipta semasa transpirasi, manakala liang pada dinding membenarkan pergerakan air sisi.
Struktur floem, Tisu floem dibina daripada unsur tiub tapis hidup yang bercantum hujung ke hujung melalui plat tapis berlubang, membenarkan sap mengalir antaranya. Setiap unsur tiub tapis disokong oleh sel rakan bersebelahan, penuh dengan mitokondria yang membekalkan tenaga diperlukan untuk memuatkan gula secara aktif ke dalam tiub tapis.
Mekanisme translokasi, Pada sumber, seperti daun, sel rakan secara aktif memuatkan gula ke dalam tiub tapis, menurunkan potensi air di situ supaya air masuk melalui osmosis dan meningkatkan tekanan. Perbezaan tekanan ini menolak sap bergula melalui tiub tapis ke arah tempat guna, seperti pucuk membesar atau akar simpanan, di mana gula dikeluarkan dan digunakan atau disimpan.
Penyerapan air dan mineral di akar, Rambut akar amat meningkatkan luas permukaan akar untuk penyerapan. Air memasuki sel rambut akar melalui osmosis, bergerak daripada larutan tanah, yang berpotensi air lebih tinggi, ke dalam sap sel. Ion mineral selalunya berkepekatan lebih rendah dalam tanah berbanding dalam akar, jadi ia diserap melalui pengangkutan aktif, yang memerlukan tenaga daripada respirasi.
Sel pengawal dan stoma, Setiap stoma dibatasi oleh dua sel pengawal yang berubah bentuk apabila menjadi turgid atau lembik. Apabila sel pengawal menyerap air dan menjadi turgid, dinding selnya yang tidak sekata menyebabkannya melengkung berjauhan, membuka stoma; apabila kehilangan air dan menjadi lembik, stoma menutup, secara langsung mengawal kadar transpirasi.
Mekanisme fitoremediasi, Dalam fitoekstraksi, akar tumbuhan menyerap bahan pencemar seperti logam berat daripada tanah atau air dan menyimpannya dalam pucuk, yang kemudian boleh dituai dan dikeluarkan dengan selamat. Dalam fitopenstabilan, akar tumbuhan pula mengikat dan menegunkan bahan pencemar dalam tanah, mengurangkan pergerakannya ke air bawah tanah tanpa mengeluarkannya daripada tapak.
Tumbuhan hiperpenimbun, Hiperpenimbun ialah spesies tumbuhan yang mampu menyerap dan bertahan terhadap kepekatan luar biasa tinggi bagi bahan pencemar tertentu, seperti logam berat, tanpa teracun. Contohnya termasuk paku pakis dan rumput tertentu digunakan untuk membersihkan tanah tercemar logam seperti arsenik atau plumbum, menjadikannya alat berguna dalam projek fitoremediasi.
Menyiasat transpirasi, Potometer mengukur kadar pengambilan air oleh pucuk berdaun sebagai wakil kadar transpirasi, dijejak dengan mengukur masa pergerakan gelembung udara sepanjang tiub kapilari bergred. Kertas kobalt klorida biru, yang bertukar merah jambu apabila menyerap lembapan, boleh ditekan pada permukaan daun untuk membandingkan kadar kehilangan air daripada epidermis atas dan bawah.

Senarai semak ingatan pantas

Boleh anda takrif dan terangkan Tisu vaskular?
Boleh anda takrif dan terangkan Pengangkutan air dan mineral?
Boleh anda takrif dan terangkan Transpirasi?
Boleh anda takrif dan terangkan Faktor mempengaruhi transpirasi?
Boleh anda takrif dan terangkan Translokasi?
Boleh anda takrif dan terangkan Fitoremediasi?
Boleh anda takrif dan terangkan Tekanan akar?
Boleh anda takrif dan terangkan Teori kohesi-tegangan?
Boleh anda takrif dan terangkan Struktur vesel xilem?
Boleh anda takrif dan terangkan Struktur floem?
Boleh anda takrif dan terangkan Mekanisme translokasi?
Boleh anda takrif dan terangkan Penyerapan air dan mineral di akar?
Boleh anda takrif dan terangkan Sel pengawal dan stoma?
Boleh anda takrif dan terangkan Mekanisme fitoremediasi?
Boleh anda takrif dan terangkan Tumbuhan hiperpenimbun?
Boleh anda takrif dan terangkan Menyiasat transpirasi?

Soalan lazim

Apa beza xilem dan floem?

Xilem terdiri daripada vesel mati, berongga dan berlignin yang membawa air dan garam mineral terlarut ke atas dari akar ke daun. Floem terdiri daripada tiub tapis hidup dengan sel rakan yang membawa gula yang dihasilkan dalam fotosintesis dari daun ke bahagian lain tumbuhan, dalam proses dipanggil translokasi. Xilem membawa air; floem membawa makanan.

Bagaimana air bergerak ke atas tumbuhan tinggi?

Air hilang dari daun sebagai wap melalui stoma melalui transpirasi. Ini mewujudkan tarikan, atau tegangan, di atas xilem. Kerana molekul air melekat sesama sendiri (lekatan) dan pada dinding xilem (rekatan), tarikan ini menarik lajur air berterusan ke atas xilem dari akar, arus transpirasi.

Faktor mana mempengaruhi kadar transpirasi?

Keamatan cahaya lebih tinggi membuka stoma dan mempercepat transpirasi; suhu lebih tinggi meningkatkan penyejatan; udara bergerak (angin) mengeluarkan wap air dan mempercepatnya; kelembapan lebih tinggi memperlahankannya kerana udara sekeliling sudah menyimpan banyak wap air, mengurangkan cerun.