Физиологическая роль основных клеточных органелл (на примере ядра и рибосом)
6. Физиологическая
роль основных клеточных
Помимо репликации генетического материала, ядро выполняет ещё одну важную функцию — контроль за синтезом белка в клетке. У большинства растительных клеток имеется одно ядро диаметром около 10 мкм. Внутреннее содержимое ядра (нуклеоплазма) ограничено двумя элементарными мембранами — внутренней и наружной, между которыми находится перинуклеарное пространство. Ядерная оболочка пронизана порами, через которые транспортируются нуклеиновые кислоты и белки. Ядерная пора не является простым отверстием, а представляет собой сложную структуру, проницаемую только для определённых веществ. Обе мембраны ядерной оболочки отличаются по структуре, свойствам и функциям. К внутренней мембране на всем её протяжении примыкает слой конденсированного хроматина (гетерохроматина). Наружная мембрана связана с элементами эндоплазматического ретикулума, и сторона её, обращённая к цитоплазме, несёт рибосомы.
В нуклеоплазме находится хроматин, представляющий собой комплекс нуклеиновых кислот и белков, весь набор ферментов и кофакторов, необходимый для экспрессии генов и репликации ДНК, а также различные РНК. В делящихся клетках хроматин организуется в хромосомы, число которых специфично для каждого вида растений. В некоторых растительных клетках может происходить многократная репликация ДНК, в результате чего образуется полиплоидный набор хромосом.
У многих диплоидных видов растений ядро содержит два ядрышка — по одному на каждый гаплоидный набор хромосом. Ядрышко не имеет ограничивающей мембраны. Это плотное тельце, состоящее из рибонуклеопротеинов — предшественников рибосом. Оно формируется на участке хроматина, кодирующем рРНК, который называется ядрышковым организатором.
Рибосомы — место синтеза (трансляции) белков из отдельных аминокислот. Рибосомы (и комплекс Гольджи) были открыты с помощью метода электронной микроскопии Нобелевским лауреатом Джорджем Пал аде (G. Palade). Они содержат почти одинаковое количество белков и РНК. Каждая рибосома состоит из двух нуклеопротеиновых субъединиц, которые удерживаются вместе ионами Mg2+. Рибосомы и их субъединицы обозначают по величине константы седиментации, которую выражают в сведбергах (1 S = 10-13с). Две субъединицы рибосом (малая — 40 S и большая — 60 S), образованные в ядрышке, поступают в цитоплазму, где происходит их сборка на молекуле мРНК. Большая субъединица содержит по одной молекуле 25 S РНК, 5,8 S РНК, 5 S РНК и 44 - 45 молекул белков. Малая субъединица состоит из одной 18 S РНК и 32-40 молекул белков.
Имеются рибосомы цитоплазмы и, отличные от них, рибосомы органелл. В цитоплазме растительных клеток находятся 80 S рибосомы, в хлоропластах — 70 S рибосомы, а в митохондриях 78-80 S рибосомы. При синтезе белка рибосомы часто объединяются в полирибосомы (полисомы). Полисомы могут находиться в свободном состоянии в цитоплазме и быть связанными мембранами эндоплазматического ретикулума или наружной ядерной мембраной. Аминокислоты, из которых синтезируются белки, переносятся к полирибосомам растворимой, или транспортной, РНК.
21. Липиды растительной клетки.
В настоящее время жиры и жироподобные вещества (липоиды) объединяют общим термином липиды. Определение термина липид, основывающегося главным образом на свойствах растворимости, заставляет отнести к этой трупе многие изопреноидные соединения, такие, как стеролы, каротиноиды, хлорофиллы и др. В данной главе мы будем рассматривать вещества с четко выраженной структурой, характеризующейся наличием остатков жирных кислот (эти соединения часто называют ацильными липидами).
Ацильные липиды можно разделить на три крупные группы, различающиеся по химическому строению: 1) простые липиды; 2) сложные липиды; 3) оксилипины.
В первую группу наряду с жирными кислотами входят соединения, содержащие одну длинную углеводородную цепь с функциональной группой, образованной из карбоксильной, или утратившие карбоксил.
Липиды второй группы построены из нескольких блоков, соединённых между собой связями, расщепляющимися при гидролизе, чаще всего сложноэфирными или амидными. В этих липидах могут быть и простые эфирные связи. Сложные липиды делят на две подгруппы - нейтральные и полярные липиды. Такое подразделение удобно, так как отражает поведение этих соединений в различных растворителях. Нейтральные липиды легче растворяются в неполярных углеводородных растворителях, таких, как петролейный эфир и бензол, тогда как полярные липиды легче растворяются в полярных растворителях, таких, как этанол. Нейтральные липиды, в свою очередь, подразделяют на триацилглицеролы (триглицериды), воска, эфиры стеринов, N-ацилэтаноламиды, церамиды. Полярные липиды подразделяют на фосфолипиды, гликолипиды и полярные липиды класса 3.
Ацильные липиды играют огромную роль в жизни растительного организма. Жирные кислоты и триглицериды - запасные вещества растений. Многие производные жирных кислот обладают бактерицидными и фунгицидными свойствами и таким образом выполняют защитную функцию. Некоторые из них стимулируют рост растений. Воска, фосфолипиды и гликолипиды выполняют структурную функцию. Воска содержатся в кутикулярном слое, покрывающем клетки эпидермиса, фосфо- и гликолипиды, являющиеся структурными компонентами мембран. Гликолипиды играют огромную роль в процессе фотосинтеза.
Жирные кислоты
В растительном мире идентифицировано свыше 200 различных жирных кислот. Большинство из них называют '‘необычными'', так как они встречаются только у отдельных видов растений. Жирные кислоты, в большом количестве входящие в состав большинства ацильных липидов, называют “главными”. Остальные широко распространённые жирные кислоты встречаются в гораздо меньших количествах и называются “второстепенными”.
Главные жирные кислоты принято делить по степени насыщенности натри группы:
- насыщенные: пальмитиновая, стеариновая, арахиновая; бегеновая;
- моноеновые: олеиновая;
- полиеновые: линолевая, линоленовая.
Главные жирные кислоты обычно содержатся в липидах из всех частей растений. Главной жирной кислотой многих растительных масел (подсолнечного, соевого, кукурузного, хлопкового) является линолевая кислота, её содержание составляет 50-70 % от их общего количества. В льняном масле больше всего линоленовой кислоты. Липиды хлоропластов особенно богаты α-линоленовой кислотой. Олеиновой кислоты больше всего в оливковом масле. Пальмовое масло наиболее богато пальмитиновой кислотой. Растительные масла обычно содержат меньше насыщенных жирных кислот, чем ненасыщенных, поэтому в подавляющем большинстве случаев они являются жидкими при комнатной температуре.
Триглицериды
Триглицериды (триацилглицеролы) - это эфиры жирных кислот и тригидроксиспирта глицерола. Триглицериды называют “простыми'', если все остатки жирных кислот в молекуле одинаковы, и “смешанными”, если два или более из этих остатков различны. Природные жиры и масла состоят главным образом из смешанных триглицеридов. Хотя оливковое масло представляет собой триолеат, т. е. в нем три гидроксильные группы глицерола связаны с остатками олеиновой кислоты.
Триглицериды являются главными составными частями растительных жиров. У высших растений они содержатся как в вегетативных, так и репродуктивных органах. Однако если вегетативные ткани содержат незначительное количество этих веществ, то репродуктивные органы содержат их в большом количестве.
Триглицериды накапливаются как запасные вещества в семенах растений и/или в мякоти плодов и, помимо их очевидной ценности для растения, имеют огромное хозяйственное значение.
Воска
Воска представляют собой сложные смеси высоконеполярных липидов. Состав смеси различен у разных растений и часто специфичен для того или иного растения. Природные воска содержат некоторое количество свободных жирных кислот, высокомолекулярных спиртов и углеводородов парафинового ряда. Преобладающие компоненты смеси - сложные эфиры воска.
Фосфолипиды
Фосфолипиды так же, как и триглицериды, являются сложными эфирами глицерола и жирных кислот, кроме того, они содержат остатки ортофосфорной кислоты. Фосфолипиды можно разделить на глицерофосфолипиды и сфингофосфолипиды. К глицерофосфолипидам относятся фосфатидилхолины, фосфатидилэтаноламины, фосфатидилсерины, фосфатидилинозитолы и фосфатидилглицеролы. Все группы глицерофосфолипидов обнаружены в фотосинтезирующей ткани растений. Особенно большое значение для растений играет фосфатидилглицерин.
Гликолипиды
Гликолипиды характеризуются наличием одного или нескольких моносахаридных остатков и отсутствием остатка ортофосфорной кислоты.
Растения содержат гораздо больше гликолипидов по сравнению с животными. Основные гликолипиды растений - моногалактозилдиглицерид и дигалактозилдиглицерид. Первоначально они были выделены в 1961 году из пшеничной муки. В настоящее время показано, что моно - и дигалактозилдиглицериды содержатся в самых различных растительных тканях, хотя большая их часть содержится в мембране хлоропластов.
Полярные липиды класса 3
Эта группа выделена из других полярных липидов, названия которых отражают присутствие в них остатков моносахаридов, фосфора или других гетероатомов. В липидах класса 3 ни одного из этих остатков нет. Известны два типа таких липидов: содержащие метилированные гомосерин или β-аланин. Первый обнаружен в водорослях, низших сосудистых растениях и грибах, второй - в бурых водорослях. Эти вещества бывают одними из главных липидов в некоторых организмах. Об их роли известно пока мало.
Оксилипины
Оксилипины - это ацильные липиды, которые содержат в своей молекуле атом кислорода. Образуются они не из любых жирных кислот, а только из некоторых полиеновых, в первую очередь содержащих 20 углеродных атомов.
Оксилипины, образовавшиеся из разных жирных кислот, могут обладать совершенно различными биологическим свойствами. Эти липиды но типу действия являются эндогормонами: проявляют активность в тех клетках, в которых синтезируются.
38. Корневое давление, зависимость его от внешних и внутренних факторов. Гуттация и плач растений. Состав пасоки.
В сосуды ксилемы вода поступает, как и на первых этапах поглощения, благодаря осмотическому механизму. Существование таких механизмов в транспорте воды доказывается тем, что если во внешней среде создать осмотическую концентрацию, равную внутриклеточной, то вода в клетки поступать не будет; если осмотическая концентрация в среде выше, вода выходит из клеток, если ниже - идет её поглощение. Осмотически активными веществами в сосудах и их клеточных стенках служат минеральные вещества и метаболиты, выделяемые активными ионными насосами, функционирующими в плазмалемме паренхимных клеток, окружающих сосуды. Накопление этих осмотически активных веществ в сосудах создаёт сосущую силу, способствующую осмотическому транспорту воды в ксилему.
Сосущая сила сосудов может оказаться выше, чем у окружающих их живых клеток, не только из-за повышающейся концентрации ксилемного сока, но также из-за отсутствия противодавления со стороны клеточных стенок, которые в сосудах лигнифицированы и. следовательно, не эластичны.
Таким образом, в результате активной работы ионных насосов в корне и осмотическому (пассивному) поступлению воды в сосуды ксилемы в сосудах развивается гидростатическое давление, получившее название корневого давления. Оно обеспечивает поднятие ксилемного раствора по сосудам ксилемы из корня в надземные части. Показано, что у растений, обитающих в холодных и плохо аэрируемых почвах, а также в результате действия ядов и ингибиторов корневое давление снижено.
Механизм поднятия воды по растению вследствие развивающегося корневого давления называют нижним концевым двигателем.
Примером работы нижнего концевою двигателя служит так называемый «плач» растений. Весной у деревьев с ещё нераспустившимися листьями можно наблюдать интенсивный ксилемный ток жидкости снизу вверх через надрезы ствола и даже верхних веток кроны (раненое дерево «плачет»). Явление «плача» свидетельствует о значительном корневом давлении, которое в этот период у основания ствола достигает не менее 1.013 МПа (10 атм). У вегетирующих растений при удалении стебля с листьями из оставшегося связанною с корнем пенька довольно долю выделяется ксилемный сок, или пасока. Метод сбора пасоки служит одним из экспериментальных приемов, но изучению функционирования корневых систем. Корневое давление можно измерить, помесит на пенёк манометр.
Другим примером работы нижнего концевого двигателя является гуттация. При высокой влажности воздуха в результате деятельности нижнего концевого двигателя на концах и зубчиках листьев выделяется капельно-жидкая влага - растение гуттирует. Гугтационное выделение влаги листьями особенно характерно для тропических растений, приспособленных к жизни н условиях повышенной влажности, при которых транспирация затруднена. В этих условиях подъём воды практически осуществляется только вследствие корневого давления. Под такими деревьями и фоническом лесу как будто постоянно идёт дождь. Функцию выделения жидкости из тканей листьев выполняют специальные образования – гидатоды, локализованные в зубчиках листьев. Ксилемный сок из подходящих к гидатоде сосудов ксилемы под действием корневого давления поступает в мелкоклеточную паренхимную ткань гидатоды - эпитему, проходит через неё, обедняясь особенно азотсодержащими веществами, и через субэпидермальную полость и водяное устьице выделяется наружу. В гуттационной жидкости обнаружены минеральные и органические соединения.
46. Понятие об относительной транспирации. Интенсивность транспирации, продуктивность транспирации, транспирационный коэффициент. Значение этих показателей в растениеводстве.
Со всякой водной поверхности происходит испарение – переход воды из жидкого состояния в парообразное. Листья растений пропитаны водой, с их поверхности вода постоянно испаряется, связанное с растительным организмом, его особенности – транспирации. Благодаря ей в поверхностных клетках листа возникает сосущая сила = 0,1 атм., которая тянет воду из рядом расположенных клеток. У деревьев сосущая сила листьев двигает 20 атм., у травянистых растений 2-3 атм. Эта сосущая сила заставляет воду из корней подниматься по ксилеме.
В присасывающем воду действии листьев можно убедиться на опыте. Если срезанную веточку с помощью резиновой пробки поместить в стеклянную трубку, заполненную водой и опущенную в чашечку с ртутью, то вследствие транспирации воды листьями, вода в трубке будет подниматься. Благодаря сосущей силе листьев и силе сцепления частиц воды с ртутью, последняя начнёт подниматься в 13 раз больше веса воды.
Количество воды, которое растение испаряет можно определить двумя методами: весовым и объёмным.
С помощью транспирационных весов определяют массу воды, которую растение испарило за единицу времени. Для объективного метода пользуются прибором – потометром, с помощью которого можно определить объем воды потерянной в процессе транспирации.
Транспирация необходима растению, т.к. благодаря ей в растение поступают нужные ему минеральные вещества и не происходит перегрева листьев.
Количество воды, испаримое с 1 м2 листовой поверхности за 1 ч. называется интенсивностью транспирации. Очень небольшое количество воды, проходящей по растению, используется на образование органического вещества.
Интенсивность транспирации обычно выражают в граммах испарённой воды за 1 ч на единицу плошали или на 1 г сухой массы; продуктивность транспирации — количеством граммов сухих веществ, образуемых при расходовании каждых 1000 г воды. Величиной, обратной продуктивности транспирации, является транспирационный коэффициент, т. е. число граммов воды, израсходованной при накоплении 1 г сухих веществ. Интенсивность транспирации у большинства растений составляет 15 — 250г • м ч 1 днём и 1— 20 г • м 2. ч 1 ночью. Продуктивность транспирации у растений в умеренном климате колеблется от 1 до 8 г (в среднем 3 г) на 1000 г израсходованной воды, а транспирационный коэффициент - от 125 до 1000 (в среднем, около 300 г. т. е. около 300 г воды расходуемся на накопление 1 г сухих веществ). Следовательно, на синтез веществ своего тела растение использует лишь 0,2% пропускаемой воды, остальные 99,8% тратятся на испарение.
Транспирационный коэффициент – его величина колеблется от 300 до 1000 г. У кукурузы = 233, у гороха – 416, гречиха – 578, картофель – 636.
Транспирационный коэффициент может меняться в зависимости от внешних условий.
58. Хлоропласты: химический состав, строение и функции. Возникновение и развитие хлоропластов.
Размер хлоропластов
колеблется от 4 до 10 мкм. Число хлоропластов
обычно составляет от 20 до 100 на клетку.
Химический состав хлоропластов достаточно
сложен и может быть охарактеризован следующими
средними данными (% на сухую массу): белок
— 35—55; липиды — 20—30; углеводы — 10; РНК
— 2—3; ДНК — до 0,5; хлорофилл — 9; каротиноиды
— 4,5. Многие белки хлоропластов обладают
ферментативной активностью. Действительно,
в хлоропластах сосредоточены все ферменты,
принимающие участие в процессе фотосинтеза
(окислительно-
Внутреннее строение хлоропластов, их ультраструктура были раскрыты с использованием электронного микроскопа. Оказалось, что хлоропласты окружены двойной мембраной. Толщина каждой мембраны 7,5—10 нм, расстояние между ними 10—30 нм. Внутреннее пространство хлоропластов заполнено бесцветным содержимым — стромой и пронизано мембранами (ламеллами). Ламеллы, соединённые друг с другом, образуют как бы пузырьки—тилакоиды (греч. «тилакоидес» — мешковидный). В хлоропластах содержатся тилакоиды двух типов. Короткие тилакоиды собраны в пачки и расположены друг над другом, напоминая стопку монет. Эти стопки называются гранами, а составляющие их тилакоиды — тилакоидами гран. Между гранами параллельно друг другу располагаются длинные тилакоиды. Составляющие их ламеллы получили название — тилакоиды стромы. Между отдельными тилакоидами в стопках гран имеются узкие щели. Тилакоидные мембраны содержат большое количество белков, участвующих в фотосинтезе. В составе интегральных мембранных белков имеется много гидрофобных аминокислот.
Основной фермент,
обеспечивающий усвоение углекислого
газа, — рибузолобифосфаткарбоксилазаок
Молекулы хлорофилла локализуются в мембранах. Именно на свету образуются два типа тилакоидов. Длинные тилакоиды тянутся через все продольное сечение пластид и образуют тилакоиды стромы. Короткие тилакоиды располагаются стопкой друг над другом и образуют тилакоиды гран.
Пластиды достигают окончательного размера. Непосредственно из пропластид могут образовываться и бесцветные пластиды (лейкопласты-амилопласты). Лейкопласты чаще всего локализованы в клетках запасающих тканей. Подобно пропластидам они характеризуются слабо развитой ламеллярной структурой. Во многих случаях в лейкопластах ламеллы сохраняют связь с внутренней оболочкой. В строме лейкопластов располагаются крахмальные зерна, осмиофильные глобулы, белковые включения. Амилопласты могут превращаться в хлоропласта, например, как это происходит при позеленении клубней картофеля на свету. Хромопласты — это, результат деградации хлоропластов, при которой ламеллярная структура частично разрушается. Одновременно происходит образование осмиофильных глобул, содержащих каротиноиды. Эти глобулы располагаются сплошным слоем под оболочкой пластид. В клетках растущих листьев пластиды размножаются путём деления. Процесс деления пластид ускоряется на свету. Особенное значение имеют красные и синие участки спектра, которые поглощаются хлорофиллом. Деление может происходить или на стадии пропластид (у высших растений), или на стадии уже сформировавшихся хлоропластов (у водорослей и папоротников). Пластиды делятся или путём возникновения поперечных перегородок, или, реже, путём почкования. Поперечные перегородки образуются за счет образования складок на внутренней мембране. До тех пор, пока складка внутренней мембраны не поделила тело пластид, наружная мембрана сохраняется и объединяет обе дочерние пластиды. Дальнейшее поведение наружной мембраны неясно. Она либо разрывается, либо образует складки. Таким образом, пластиды — самоудваивающиеся органеллы.
73. Зависимость фотосинтеза от концентрации углекислого газа и кислорода.
Содержание С02 в окружающей среде является одним из важнейших факторов, определяющих скорость фотосинтеза. Зависимость интенсивности фотосинтеза от концентрации С02 имеет логарифмический характер, т.е. увеличение концентрации С02 приводит к быстрому увеличению интенсивности фотосинтеза.
При концентрации С02 0,06—0,15 % у большинства растений достигается насыщение фотосинтеза. Увеличение интенсивности фотосинтеза при повышении концентрации С02 обусловлено реализацией в этих условиях потенциальной карбоксилазной активности Рубиско и созданием в хлоропластах большого пула акцептора С02 — рибулозобисфосфата.
Концентрация С02, при которой его поглощение в процессе фотосинтеза уравновешено выделением углекислоты в ходе дыхания (темпового и светового), называется углекислотным компенсационным пунктом (УКП). Положение УКП может существенно зависеть от вида растения. Особенно выражены различия между С3- и Q-растениями. Так, у С3-растений УКП находится при довольно высоких концентрациях С02 (около 0,005 %). Это связано с наличием у них активного фотодыхания. С4-растения, обладающие способностью фиксировать С02 через фермент ФЕП-карбоксилазу, производят рефиксацию углекислого газа при слабом фотодыхании, поэтому у них УКП приближается к нулевой концентрации С02.
Влияние кислорода.
Более полувека назад было отмечено на первый взгляд парадоксальное явление. Кислород воздуха, который является продуктом фотосинтеза, является одновременно и его ингибитором: выделение кислорода и поглощение СО2 падают по мере увеличения концентрации О2 в воздухе. Этот феномен назвали именем его открывателя – эффект Варбурга. Этот эффект присущ всем С3-растениям. И только в листьях С4-растений его не удалось выявить. Сейчас твёрдо установлено, что природа эффекта Варбурга связана с оксигеназными свойствами основного фермента цикла Кальвина – РДФ-карбоксилазы. При большой концентрации кислорода начинается фотодыхание. Установлено, что при снижении концентрации О2 до 2–3 % фосфогликолат не образуется, исчезает и эффект Варбурга. Таким образом, оба эти явления – проявление оксигеназных свойств РДФ-карбоксилазы и образование гликолата, а также уменьшение фотосинтеза в присутствии О2 тесно связаны один с другим.
85. Цикл Кребса (цикл трикарбоновых кислот): локализация, сущность, продукты.
Цикл трикарбоновых кислот (цикл лимонной кислоты, цикл Кребса). Это циклическая последовательность ферментативных реакций, в которой участвуют ди- и трикарбоновые кислоты, являющиеся промежуточными продуктами при распаде белков, жиров и углеводов у животных, растений и микробов. Таким образом, цикл трикарбоновых кислот – конечный (терминальный) общий путь окисления белков, липидов и углеводов. Он происходит в митохондриях. Открыт в 1937 г. Х. Кребсом и У. Джонсоном.
Суммарное уравнение цикла трикарбоновых кислот:
СН3СО~SСоА + 3НАД+ + ФАД + ГДФ + Н3РО4 + 2Н2О ® 2СО2 + 3НАДН + 2Н+ + ФАДН2 + ГТФ + НSСоА.
Цикл протекает в матриксе митохондрий и представляет собой восемь последовательных реакций: связывание ацетила и оксалоацетата (щавелевоуксусной кислоты) с образованием лимонной кислоты, изомеризация лимонной кислоты и последующие реакции окисления с сопутствующим выделением СО2. После восьми реакций цикла вновь образуется оксалоацета.
Основная роль ЦТК заключается в
- генерации атомов водорода для работы дыхательной цепи, а именно трех молекул НАДН и одной молекулы ФАДН2.
Кроме этого, в ЦТК образуется
- одна молекула АТФ,
- сукцинил-SКоА, участвующий в синтезе гема,
- кетокислоты, являющиеся аналогами аминокислот – α-кетоглутарат для глутаминовой кислоты, оксалоацетат для аспарагиновой.
Цикл Кребса является конечным этапом окисления не только углеводов, но и других органических соединений — белков, липидов, некоторых веществ вторичного происхождения. Ряд промежуточных продуктов гликолиза и цикла Кребса включается во множество метаболических путей, связанных не с энергетикой, а с процессами синтеза широкого спектра органических соединений.
Главным и основным регулятором ЦТК является оксалоацетат, а точнее его доступность. Наличие оксалоацетата вовлекает в ЦТК ацетил-SКоА и запускает процесс.
Обычно в клетке имеется баланс между образованием ацетил-SКоА (из глюкозы, жирных кислот или аминокислот) и количеством оксалоацетата. Источником оксалоацетата является глюкоза (синтез из пирувата в анаплеротической реакции), поступление из фруктовых кислот самого цикла (яблочной, лимонной), образование из аспарагиновой кислоты в результате трансаминирования.
14. Гидропоника: особенности питания растений в условиях беспочвенной культуры.
Гидропоника — это способ выращивания растений без почвы. Слово произошло от греч. ύδωρ — «вода» и πόνος — «работа» (в дословном переводе — «рабочий раствор»).
При выращивании гидропонным методом растение питается корнями не в почве, более или менее обеспеченной минеральными веществами и поливаемой чистой водой, а во влажно-воздушной, сильно аэрируемой водной, или твёрдой, но пористой, влаго- и воздухоёмкой среде, способствующей дыханию корней, и требующей сравнительно частого (или постоянно-капельного) полива рабочим раствором минеральных солей, приготовленным по потребностям этого растения.
Корневая система растений при выращивании их методом гидропоники развивается на твёрдых субстратах, не имеющих питательного значения, в воде или во влажном воздухе (аэропоника). Примером органического субстрата служит кокосовое волокно: это перемолотая скорлупа и лыко кокосового ореха, из которой вымыты соли железа и магния. Природа предусмотрела кокосовое волокно как первоначальный грунт для корней новорождённой пальмы. Кокосовое волокно легче воды, поэтому при поливе не утапливается как почвогрунт, а разбухает, наполняясь воздухом. Каждое волокно содержит в своей толще большое количество пор и канальцев. Силой поверхностного натяжения канальцы заполняются рабочим раствором, но корневой волосок выпивает содержимое, прорастая рядом. Гладкая поверхность волокна позволяет корню свободно скользить от выпитой микропоры к следующей. Сетью микротрубочек кокосовое волокно распределяет воду и воздух по всему своему объёму. Волокно кокоса, как полностью рекультивируемый, экологически дружественный субстрат, используется на многих голландских гидропоник-фермах, при выращивании многолетних растений, например роз.
