Was ist die Ursache dafür, dass Zucker nicht nach unten wandern kann?

Saccharose ist der wichtigste in Pflanzen transportierte Zucker. Pflanzen produzieren bei der Photosynthese Saccharose in den Blättern und transportieren sie zur Nutzung als Energiequelle zu anderen Pflanzenteilen wie Wurzeln und sich entwickelnden Samen. Saccharose wird durch das Phloem transportiert, ein spezielles Gewebe, das sich durch die Pflanze zieht.

Saccharose kann nicht durch Diffusion den Stängel hinunter wandern, da die Saccharosekonzentration in den Blättern höher ist als im Stängel. Unter Diffusion versteht man die Bewegung von Molekülen von einem Bereich hoher Konzentration zu einem Bereich niedriger Konzentration. Damit Saccharose durch Diffusion den Stängel hinunter wandern kann, müsste die Saccharosekonzentration in den Blättern niedriger sein als die Saccharosekonzentration im Stängel.

Saccharose wird durch aktiven Transport den Stamm hinunter transportiert. Aktiver Transport ist die Bewegung von Molekülen entgegen einem Konzentrationsgradienten von einem Bereich niedriger Konzentration zu einem Bereich hoher Konzentration. Für den aktiven Transport ist Energie erforderlich, die durch ATP (Adenosintriphosphat) bereitgestellt wird.

Der aktive Transport von Saccharose entlang des Stammes wird durch einen Protonengradienten angetrieben. Protonen (H+) werden von den Phloemzellen in die umliegenden Zellen gepumpt, wodurch eine höhere Protonenkonzentration außerhalb der Phloemzellen entsteht. Dieser Protonengradient liefert die Energie für den aktiven Transport von Saccharose in die Phloemzellen.

Sobald Saccharose in die Phloemzellen transportiert wurde, wird sie durch Massenfluss den Stamm hinunter transportiert. Massenfluss ist die Bewegung von Molekülen in einer Flüssigkeit aufgrund eines Druckgradienten. Der Druckgradient im Phloem entsteht durch den aktiven Transport von Saccharose in die Phloemzellen. Der Druckgradient drückt die Saccharoselösung entlang des Stiels in Bereiche mit niedrigerem Druck.