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CSU - BC 103 - Life103, Week 7 Notes - Class Notes

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CSU - BC 103 - Life103, Week 7 Notes - Class Notes

School: Colorado State University
Department: Biology
Course: Biology of Organisms-Animals and Plants
Professor: Jennifer Dewey
Term: Fall 2016
Tags: Biology
Name: Life103, Week 7 Notes
Description: These notes cover part of Water and Sugar, Soil and Plant Nutrition, and part of Plant Reproduction and Biotechnology.
Uploaded: 03/04/2016
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background image Life 103 Notes  *Adapted from the lecture slides of Dr. Dale Lockwood*  Water and Sugar ctn. (see week 6 notes)  •  Diffusion of water ctn.  -Turgid-cell membrane pushed against the cell wall (see textbook figure 
36.7b) 
 
~When plants are plasmolyzed instead of turgid, that means they         aren’t getting enough water and, as the cell membrane pulls away        from the cell wall, the cell starts to wither and shrink      -Aka plant is dying because of lack of water    ~Permanent wilting point-when a plant is so wilted that no amount         of water can bring it back to life  -Aquaporins are transport proteins in the cell membrane that allow the 
passage of water 
 
~Restricts the flow of solutes, only allows water    ~The rate of water movement is likely regulated by phosphorylation        of aquaporin proteins    ~Aquaporins exist in plants and animals  •  Transport Control  -Transport is also regulated by the compartmental structure of plant cells 
-The plasma membrane directly controls the traffic of molecules into and 
out of the protoplast  
 
~In other words, the plasma membrane blocks certain things but         allows other things to diffuse  -The plasma membrane is a barrier between two major compartments, the 
cell wall and cytosol 
-The third major compartment in most mature plants cells is the vacuole, 
a large organelle that occupies as much as 90% or more of the 
protoplast’s volume 
-The vacuolar membrane regulates transport between the cytosol and the 
vacuole 
•  Cellular structures necessary for transportation  -In most plant tissues, the cell wall and cytosol are continuous from cell to 
cell 
-The cytoplasmic continuum is called the symplast 
-The cytoplasm of neighboring cells is connected by channels called 
plasmodesmata 
 
~Holes that go through the cell wall to connect cells to allow           desirable substances to pass through from cell to cell  -The apoplast is the continuum of cell walls and extracellular spaces  •  Water and minerals can travel through a plant by three routes  -Symplastic route: via the continuum of cytosol 
-Apoplastic route: via the cell walls and extracellular spaces 
-Transmembrane route: out of one cell, across a cell wall, and into 
another cell 
•  Bulk Flow in Long-Distance Transport 
background image -Efficient long distance transport of fluid requires bulk flow, the movement 
of a fluid driven by pressure 
-Water and solutes move together through tracheids and vessel elements 
of xylem, and sieve-tube elements of phloem 
-Efficient movement is possible because mature tracheids and vessel 
elements have no cytoplasm, and sieve-tube elements have few 
organelles in their cytoplasm 
•  Absorption of Water and Minerals by Root Cells (see textbook figure  36.8) 
-Most water and mineral absorption occurs near root tips, where the 
epidermis is permeable to water and root hairs are located 
-Root hairs account for much of the surface area of roots 
-After soil solution enters the rots, the extensive surface area of cortical 
cell membranes enhances uptake of water and selected minerals  
•  Transport of Water and Minerals into the Xylem (see textbook figure  36.10) 
-Water can cross the cortex via the symplast of apoplast  
-Endodermis  
 
~The innermost layer of cells in the root cortex    ~It surrounds the vascular cylinder and is the last checkpoint for         selective passage of minerals from the cortex into the vascular         tissue  -The waxy Casparian strip of the endodermal wall blocks apoplastic 
transfer of minerals from the cortex to the vascular cylinder  
•  Bulk Flow Driven by Negative Pressure in the Xylem (see textbook  figure 36.11) 
-Transpiration 
 
~The evaporation of water from a plant’s surface  -Xylem sap 
 
~Bulk flow of water and minerals replacing water lost    ~From the steles of roots to the stems and leaves  -At night, when transpiration is very low, root cells continue pumping 
mineral ions into the xylem of the vascular cylinder, lowering the water 
potential  
-This causes water flow in from the root cortex, generating root pressure 
-The root pressure is greater in the roots than the leaves 
-Root pressure sometimes results in guttation, the exudation of water 
droplets on tips or edges of leaves (see textbook figure 36.9) 
-Positive root pressure is relatively weak and is a minor mechanism of 
xylem bulk flow 
 
~Therefore, there’s some push up from the roots, but mostly pull up      by the leaves  •  Transpiration-Cohesion Theory  -Transpiration produces negative pressure (tension) in the leaf, which 
exerts a pulling force on water in the xylem, pulling water into the leaf 
background image -Transpirational pull is facilitated by cohesion of water molecules to each 
other and adhesion of water molecules to cell walls 
•  Stomata (see textbook figures 36.12 and 36.13)  -Account for 95% of water loss 
-Three cues signal stomatal opening 
 
~Light simulates the uptake of K +  in guard cells    ~Depletion of CO 2  within the leaf    ~Internal clock      -Circcadian rhythm      -Plants kept in the dark continue to open stomata on a 24        cycle  -Water stress is the major cue for closing during the day  •  Desert Adaptations (see textbook figure 36.14)  -Xerophytes-plants adapted to low water conditions  
 
~Reduced leaves    ~Crassulacean Acid Metabolism (CAM)   •  CAM  -Stomata open at night 
-CO
2  stored as malate  -Released during the day to the Calvin cycle allowing the stomata to be 
closed during the day 
-Ferns, gymnosperms, and monocots all have species that use CAM 
-Most of the CAM species are angiosperms 
•  Movement of Sugar Sources to Sugar Sinks  -Phloem sap is an aqueous solution that is high in sucrose 
-It travels from a sugar source to a sugar sink 
-A sugar source is an organ that is a net producer of sugar, such as 
mature leaves 
-A sugar sink is an organ that is a net consumer or storer of sugar, such 
as a tuber or bulb 
-A storage organ can be both a sugar sink in summer and a sugar source 
in winter  
-Sugar must be loaded into sieve-tube elements before being exposed to 
sinks 
-Depending on the species, sugar may move by symplastic or both 
symplastic and apoplastic pathways 
-Transfer cells are modified companion cells that enhance solute 
movement between the apoplast and symplast 
•  Phloem (see textbook figure 36.15)  -Some plants have a form of electrical signaling through the phloem 
-Moves macromolecules and some types of RNA via plasmodesmata 
 
~Movement of proteins and RNA unique to plants   
Soil and Plant Nutrition 
•  Dirt is the inorganic, nonliving part of underground, while soil is much  more complex, as it involves everything, living and nonliving, belowground  

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