Осмотические процессы в клетке и их роль в жизни растений.

Диффузия — свободное движение веществ в жидкой или газообразной среде по градиенту концентрации — от высокой к низкой (краска в сосуде с водой).

Осмос — движение веществ в жидкой или газообразной среде, происходящее через мембрану. Для наблюдения за осмосом необходим осмометр Дютроше — представляет собой мешочек из полупроницаемой пленки (коллодия или целлофана), наполненный раствором сахара или соли и погруженный в сосуд с водой. Через некоторое время мешочек увеличивается в размерах (растягивается), а жидкость поднимается по прикрепленной вверху трубке на определенную высоту. Т.к. мембрана, имеет поры, через которые проходят молекулы воды и растворенные в ней вещества. Практически устанавливается односторонний ток воды (в мешочек) вследствие того, что ее мелкие молекулы легче проходят через мембрану. Объем мешочка увеличивается, так как при его растяжении внутреннее содержимое будет давить на стенки с определенной силой, которая называется осмотическим давлением. Величина осмотического давления обусловлена концентрацией раствора.

Однако, достигнув определенной степени растяжения, мембрана далее растягиваться не будет. Т.к. она развивает противодавление, равное осмотическому, но направленное в противоположную сторону. Такое противодавление носит название тургорного напряжения.

В соответствии с этими законами осмотическое давление может быть вычислено по формуле: Р = R • Т • С • i (Мпа), где R — 8,314; Т — К (273 + t °С); С —моль/л; i — изотонический коэффициент.

Тургор и плазмолиз

Кл. является осмотической системой, в который происходят осмос и изменение объема при помещении ее в различные среды. При помещении в гипотоническую среду (воду), имеющую осмотическое Р ниже, чем клетка; вода будет входить в нее до полного насыщения. Вакуоль растянется до такого состояния, насколько это позволит оболочка, и вся кл. увеличится в объеме. Такое состояние полного ее насыщения водой наз-ся тургором. Если кл. поместить в гипертоническую среду, имеющую более высокое осмотическое Р, вода будет выходить из кл., вакуоль уменьшится в объеме и оттянет цитоплазму от оболочки. Такое состояние наз. плазмолизом. Плазмолиз имеет несколько форм: уголковый; вогнутый; выпуклый. Плазмолиз можно наблюдать только в живой кл. При помещении клетки снова в гипотоническую среду происходит деплазмолиз — переход клетки в состояние тургора. Значение: тургор обеспечивает ориентацию мягких частей (листовых пластинок, черешков) в пространстве, что необходимо для лучшего освещения раст. Плазмолиз же защищает цитоплазму кл. от возможных разрывов при засухе.

Сосущая сила клетки

Способность клетки всасывать воду. Если растительная клетка не полностью насыщена водой и способна к дополнительному ее поглощению, в ней разбивается сосущая сила. Она определяет поступление воды и передвижение ее по органам.

Сосущая сила зависит от величины осмотического Р и тургорного напряжения клетки и определяется следующими соотнош. Если клетка находится в состоянии тургора, то ее осмотическое Р равно тургорному напряжению Т, т. е. Р = Т. В таком случае кл. не будет всасывать воду и ее сосущая сила S будет равна нулю (S = 0). При некоторой потере воды кл. осмотическое Р будет больше тургорного напряжения (Р > Т). Величина сосущей силы S = Р - Т, т. е. разности между осмотическим Р и тургорным напряжением. Т. о., сосущая сила прямо пропорциональна осмотическому давлению клетки и обратно пропорциональна ее тургорному напряжению.

 

Содержание и состояние воды в раст. Физиологическая роль воды.

Для нормальной физиологической деят-ти клетка растения должна быть полностью насыщена водой (или близка к насыщению). В жизни клетки вода имеет значение для поддержания структуры цитоплазмы путем гидратации ее коллоидов и тургорного состояния. Кроме этого, вода необходима как среда для протекания обмена веществ, так как биохимические реакции возможны только между веществами, находящимися в растворенном состоянии. Вода является средой для переноса веществ, т.к. он происходит также только в растворенном состоянии. Вода служит регулятором t° тела раст., т. е. защищает его от быстрого охлаждения или перегревания. Растения относятся к пойкилотермным организмам, не имеющим постоянной t° тела, которая значительно зависит от t° среды, но в некоторой степени она может регулироваться водой. Этому способствуют такие, свойства воды, как теплоемкость и теплота парообразования. Теплоемкость воды, в сравнении со многими веществами, особенно металлами, очень высока. При нагревании она поглощает много тепла, а при охлаждении выделяет большое его количество. Это приводит к смягчению колебания t° тела растения при изменении t° среды. Также очень высока у воды теплота парообразования. Это приводит к тому, что при ее испарении затрачивается много тепла, которое выделяется органами растения, что вызывает значительное понижение их t°.

Содержание и состояние воды в растении

Содержание воды в растении подвержено постоянным и значительным колебаниям, которые обусловлены как внутренними, так и внешними причинами. Cодержания воды в разных растениях и их отдельных органах: водоросли — 96 — 98%, листья травянистых растений — 83 — 86, листья древесных растений — 79 — 82, стволы деревьев — 40 — 55, зерновки злаков 12 —14. Уровень воды значительно выше там, где активно идут процессы ж/д (листья), и ниже в органах со слабым обменом веществ (стволы деревьев, покоящиеся семена).

По состоянию в растении принято различать следующие формы воды:

Свободная вода легко передвигается по растению и испаряется. Она находится в основном в межклетниках, т. е. в свободном пространстве. Связанная вода испаряется и передвигается с трудом. Она находится преимущественно внутри клетки — в цитоплазме и вакуоли. Разделяется на осмотически и коллоидно связанную. Первая соединена с растворенными в ней веществами и находится в вакуоли. Эта связь не очень прочная, и осмотически связанная вода может выходить из клетки, например, при плазмолизе. Свойства коллоидно связанной воды обусловлены наличием белков — коллоидов цитоплазмы, где она и находится. Такая связь большей частью очень прочная, и коллоидно связанная вода выходит из клетки только при очень сильном обезвоживании (продол. засухе).