Постъпване на вода в растителната клетка


Категория на документа: Биология


Тема 3 Постъпване на вода в растителната клетка . Дифузия и осмоза. Клетката като осмотична система . Осмотични показатели. Графика на Хьофлер. Пасивно и активно постъпване на водата.

Приемането на вода от клетката е задължително условие за нейното съществуване. Това е сложен физиологичен процес, в който се включват както активни , така и пасивни механизми. Основно значение за разкриване начините на поглъщане на вода има изследването на дифузионно - осмотичните прояви на растителната клетка.
Пасивно приемане на вода.
- Дифузионно - осмотични механизми на приемане на водата.
Дифузията е физичен процес, на разсейване, преместване на молекулите на разтвора, вода или газ от една част на дадена система към друга с по, от място с по - голяма концентрация към място с по малка концентрация , докато концентрацията на веществата в двата участъка се изравни. . До изравняване на концентрацията в двата участъка веществото се движи в посока към по - малката концентрация. , по концентрационния градиент. Движещата сила на дифузията е концентрационния градиент. . Освем от концентрацията , при постоянна температура и налягане дифузията зависи и от редица други фактори -
- размерите на дифундиращите частици,
- активността им,
- химичната природа,
- вискозитета на средата и др.
Дифузия на веществата през полу пропусклива мембрана се нарича осмоза. През 1826 г френския учен Дютроше конструира първия осмометър той представлява торбичка от животинска ципа , която е суъединена с по - тясна стъклена тръбичка , напълненна с хипертоничен разтвори потопена във вода , водните молекули навлизат бързо от външната среда през ципата и повишават хидростатичното налягане във вътрешността - ендоосмоза . Същевременно молекулите на разтвореното вещество излизат навън макар и бавно - екзоосмоза. . В случая ендоосмозата е по - голяма от екзоосмозата и нивото на разтвора в тръбичката се покачва .те. е в случая животинската ципа пропуска както молекулите на разтворителя така и молекулите на разтвореното вещество. Това допълнително налягане което се създава в осмометъра Дютроше нарича осмотично, то се проявява в условия на съществуване на полупропусклива мембрана , разтворът притежава потенциално осмотично налягане.
Значение при изследването на проницаемостта на мембраните има установената от Траубе реакция на взаимодействие между разтвори на Cu SO4 и K4Fe[CN6] в резултат на което се получава колоидна мембрана от Cu[Fe (CN6)] . Тя е полупропусклива през нея проникват само молекулите на разтворителя , следователно демонстрира избирателна пропускливост . Използвайки тази реакция немския ботаник Пфефер предлага по - съвършен осмометърот този на Дютроше. В шуплите на порцеланов съ той наслоява полупропускливата мембрана от Cu[Fe (CN6)], самият съд свързва с манометрична тръбица , пълни го с разтвори с различни концентрации и определя техните осмотични потенциали , като измерва хидростатичното налягане което проявява даденият разтвор , намиращ се в равновесие с чиста водаКОгато осмометърът е потопен във вода , нейното постъпване по концентрационният градиент води до увеличаването на обема на течността , което се отчита по повишеното ниво в манометричната тръбица. (фиг.1.20 свитък стр. 60)
ΔС -ΔСi-Се
ΔС - разлика в концентрациите на веществата вътре и вън от осмометъра
i- концентрация на веществото вътре в осмометъра
е- концентрация на веществото вът от осмометъра
Нивото в тръбичката се повишава до тогава до когато увеличеното хидростатично налягане на течността прекратява по - нататъшното постъпване на вода във вътрешното пространство . Настъпва равновесно състояние при различни концентрации на разтворите във и извън осмометъра , при което полу проницаемата мембрана пропуска за единица време еднакви количества вода в двете посоки вън и навътре
Хидростатичното налягане съответства на потенциалното осмотично налягане
Вант Хоф доказва че осмотичните закони съответстват на газовите закони на Бойл Мариот и предлага следната формула за определяне на потенциалното осмотично налягане
Р = i.C.R.T
C - концентрация на разтвора в молове
Т - абсолютна температура
R - газовата константа
I - изотоничен коефициент
Растителната клетка като осмотична система
Растителната клетка може да се разглежда като осмоточна система , в която плазмалемата и тонопласта се сравняват с полупроницаема мембрана на осмометърана Пфефер , а клетъчния разтвор съдържа осмотично активни вещества (соли захари, органични киселини) - с хипертоничния разтвор??? (фиг. 1.21) стр. 61 - свитък) . КОнцентрацията на клетъчния разтвор обуслава величината на осмотичния потенциал π (осмотично налягане???) През клетъчните мембрани водните молекули преминават по - лесно , отколкото веществата разтворени в клетъчния сок и цитоплазмата и затова когато вакуолизираната клетка се потопи във вода , водните молекули постъпват в нея по осмотичен път . Еластичната клетъчна стена е почти напълно пропусклива за малки молекули включително водни молекули през мембранният бислой и поток през изпълнените с вода пори на мембраната .
*Хидростатичното налягане , което се развива във вакуолата при приемаето на вода се нарича тургурно налягане
*Тургурното налягане (Р) в клетката е равно на противоналягането , приложено към протопласта и вакуолата от клетъчната стена при нейното еластично разтягане или така наречения степен на натиск (W) , стенно налягане (Р=W) . В растителната клетка осмозата е възможна благодарение на цитоплазмените мембрани , а твърдата клетъчна стена осигурява възникването на налягане
* Клетката е саморегулираща се осмотина система , която всмуква водата толкова по - силно, колкото колккото повече се нуждае от нея .
* Силата , която обуславя приемането на вода от клетката се нарича смукателна сила.
Според класическото уравнение на Пфефер величината на смукателната сила се определя от разликата между осмотичното налягане на клетъчния сок и тургорното -хидристатичното налягане на клетката
S=P-T
S- Смукателна сила
Р - осмотично налягане /осмотичен потенциал
Т - тургурно налягане
*Водоприемането се определя от трите величини S,Р,Т, които се означават като осмотични показатели. При естествени условия клетките в тъканите не граничат с чиста вода а с разтвор с определена концентрация . Затова уравнвнието изразяващо взаимовръзката на осмотичните показатели може да се представи тека: S=(Р(външно) - Р(вътрешно) ) -Т
Р(външно ) - осмотичен потенциал на външния разтвор
Р(вътрешно) - осмотичен потенциал на вътрешния разтвор

*При засушаване и рязко повишаване на температурата растенията повяхват, клетките не плазмолизират, а протопласта свивайки се увличат след себе си и клетъчната обвивка , това явление се означава като циториза.и външно се прочвява в образуване на вълнообразни гънки по повърхността на клетката . При такива клетки тургорното налягане е по малко от нула - отрицателно . Смукателната сила при циториза може да се изрази чрез следната формула S=P-(-T) или S=P+T

*Когато клетките имат максимален тургор смукателната сила е нула и е възможно клетъчната стена да се разкъса или да настъпи плазмоптиза. Смукателната сила в този случай се определя изцяло от осмотичния потенциал (S=P) Осмотичния потенциал (Р) се изменя в по - тесни граници . Това има голямо биологично значение за клетките т.к. този показател е свързан със структурата на клетките
Смукателната сила е подложена на колебания в течение на денонощието , тя е най ниска в утринните часове , когато тургурът е най висок , и е най висока в обедните часове , когато растението е временно и трайно завяхнало . В този случай тургорът е близо до нула и се създават условия за плазмолиза на клетките . При естествени условия клетките изпитващи недостиг на вода обикновенно плазмолиза не настъпва поради липсата на свободен разтвор , който да запълни пространството между цитоплазмата и клетъчната стена .
В природата водният дефицит предизвиква повяхване на листата , ако този дефицит нараства клетките постепенно загиват.
От динамиката на осмотичните показатели се определя общото физиологично състояние на клетките, тъканите и на цялото растение.
Характеристика на осмотичните показатели
Осмотичния потенциал (Р) може да се изменя под влияние на различни фактори. Абсолютната стойност на осмотичния потенциал в растителните клетки се колеба емежду 5- 10 атмосфери при сухоземните растения , 1-3 атмосфери при водните растения. При тъканите на стъблото осмотичния потенциал се увеличава от периферията към центъра и от основата към върха . Осмотичния потенциал на листате е по - висок в сравнение с този на корена
Осмотичния потенциал зависи и от вида на растението- при дървесните видове е по - висок , отколкото при храстите и тревите. При светлолюбивите и пустинните растения осмотичния потенциал е по - висок отколкото при сенколюбивите и степните.
Механизми за регулация на осмотичния потенциал:
-приемане или отдаване на вода - води до промени в концентрацията на клетъчния сок -чрез натрупване и изразходване на осмотично активни вещества в клетката или приемане от външната среда ,
- чрез превръщане на осмотично активни или по слабо активни вещества в осмотично активни и др.



Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Постъпване на вода в растителната клетка 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.