Die Aufnahme und
der laterale Transport von Wasser und Ionen in der Wurzelrinde erfolgen
auf zwei verschiedenen Wegen:
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a)
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Wurzelhaarzellen nehmen die Lösung auf. Der Weitertransport erfolgt von Zelle zu Zelle über Plasmodesmen, da der osmotische Wert von der Rhizodermis bis zur Endodermis zunimmt. Plasmodesmen sind Kanäle aus Cytoplasma, die über Poren in den Zellwänden die Zellen miteinander verbinden. Diese Form des Transports bezeichnet man als symplastischen Wanderweg. |
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b)
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Wasser und Ionen dringen in das Netzwerk der Zellwände (Apoplast) ein, die Bodenlösung wird fließpapierartig aufgesaugt. Diesen Transport bezeichnet man als apoplastischen Wanderweg. |
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.
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.