Во время фотосинтеза растения получают необходимый углекислый газ и выделяют образовавшийся кислород обратно в атмосферу. Отверстия в эпидермисе листьев растений являются местом обмена газов. Одно отверстие называется стомой & mdash; производным от греческого слова, означающего & ldquo; рот & rdquo; Устьица открываются и закрываются в ответ на различные сигналы окружающей среды.
Каждая стома окружена двумя специализированными замыкающими клетками, которые создают отверстие, когда эти клетки поглощают воду. Транспорт ионов регулирует количество воды в замыкающих клетках. При срабатывании насосы перемещают ионы водорода из охранной ячейки. Эта гиперполяризация мембраны вызывает открытие управляемых напряжением калиевых каналов и позволяет растворенным веществам, таким как ионы калия и сахароза, проникать в замыкающие клетки. Повышенная концентрация растворенных веществ приводит к попаданию воды в замыкающие клетки, которые накапливаются в вакуоли. В результате замыкающие клетки изгибаются и деформируются, принимая форму почки, создавая отверстие стомы. Когда растворенные вещества покидают замыкающие клетки, за ними следует вода, что приводит к усадке замыкающих клеток и закрытию отверстия.
Разнообразные внешние и внутренние сигналы вызывают открытие устьиц. Например, синий свет активирует светочувствительные рецепторы на поверхности клетки, которые инициируют молекулярный каскад, ведущий к открытию устьиц. Кроме того, когда концентрация углекислого газа падает в ткани листа, происходит открытие устьиц, чтобы клетки могли получить доступ к этому критически важному реагенту фотосинтеза.
Потеря водяного пара имеет решающее значение для создания транспирационной тяги: вода испаряется на поверхности клеток мезофилла и уходит в атмосферу через открытые устьица. Потеря воды создает транспирационное притяжение, которое втягивает дополнительную воду из почвы в корни и полностью в листья.
При недостатке воды, например в условиях засухи, устьица закрываются. Гормон абсцизовая кислота (AБК) играет важную роль в этом процессе, связываясь с рецепторами на мембранах замыкающих клеток и увеличивая внутриклеточную концентрацию растворенных веществ. АБК также играет важную роль в циркадном контроле открытия устьиц, заставляя большее количество устьиц открываться при дневном свете и закрывать в темноте.
