Рослинна клітина як осмотична система - студопедія

Дифузія води через напівпроникну мембрану називається осмосом.

Напівпроникна мембрана - це мембрана, добре проникний для води і непроникна або погано проникний для розчинених у воді речовин.

Осмотична осередок - це простір, оточене напівпроникною мембраною і заповнений будь-яким водним розчином, здатним розвивати певний осмотичний тиск.

Осмотичний тиск (дифузне тиск) - термодинамічний параметр, що характеризує прагнення розчину до зниження концентрації при зіткненні з чистим розчинником внаслідок зустрічної дифузії молекул розчиненої речовини і розчинника. Якщо розчин відділений від чистого розчинника напівпроникною мембраною, то можлива лише одностороння дифузія - осмотичне всмоктування розчинника через мембрану в розчин. В цьому випадку осмотичний тиск стає доступною для прямого виміру величиною. Воно дорівнює надлишковому тиску, прикладеному з боку розчину при осмотичній рівновазі.

Осмотичний тиск обумовлений зниженням хімічного потенціалу розчинника в присутності розчиненої речовини. Тенденція системи вирівнювати хімічні потенціали у всіх частинах свого об'єму і переходити в стан з більш низьким рівнем вільної енергії викликає

осмотический (дифузний) перенесення речовини.

Осмотичний тиск в ідеальних і гранично розведених розчинах не залежить від природи розчинника і розчинених речовин; при постійній температурі воно визначається тільки числом «кінетичних елементів» (іонів, молекул, асоціатів або колоїдних часток) в одиниці об'єму розчину.

Осмотичний тиск (Р) чисельно дорівнює тиску, яке надало б розчинена веще-

ство, якби воно при даній температурі знаходилось в стані ідеального газу і займало обсяг, рівний об'єму розчину.

Осмотичний тиск вимірюють за допомогою спеціальних приладів (осмометрів), визначаючи надлишковий гідростатичний тиск стовпа рідини в трубці осмометрі після встановлення осмотичної рівноваги.

Осмос є основним механізмом надходження води в рослинну клітину.

Всі клітинні мембрани, в тому числі плазмалемма і тонопласт, є мембранами.

Вода проходить в клітку через водні пори в плазмалемме, утворені спеціальними білками - аквапорінов.

Усередині вакуолі ( «осмотической осередки») клітинний сік розвиває ос

мотіческое тиск π:

де С - концентрація розчину в молях; Т - абсолютна температура; R - газова постійна 0,082 л × атм / град × моль; i - ізотонічний коефіцієнт, що дорівнює 1 + # 945; (n-1), де # 945; - ступінь електролітичноїдисоціації; n - число іонів, на які розпадається молекула електроліту.

Завдяки осмотическому притоку води в клітину там виникає гідростатичний тиск, зване тургорного. Це тиск притискає цитоплазму до клітинної стінки і розтягує її.

Клітинна стінка має обмежену еластичність і надає рівне засунений. Еластичне розтягнення тканини завдяки тургорного тиску її клітин надає твердість неодревесневшіе частинах рослин. Завядает пагони стають в'ялими, так як при втраті води тургорное тиск падає. Тургорное тиск протидіє припливу води в клітину. Тиск, з яким вода осмотически притікає в клітку, так само, таким чином, різниці осмотичного тиску π і тургорного тиску P. Цю величину називають смокче силою S:

Вода надходить в клітку з зовнішнього розчину, якщо його потенційне осмотичнийтиск менше сили, що смокче клітини, і, навпаки, вода виходить з клітки в розчин з більш високим потенційним осмотичним тиском.

Величину осмотичного потенціалу можна визначити плазмолітіческім методом.

Плазмоліз - це процес, обумовлений втратою води клітиною. Він проявляється у відході протопласта від клітинної стінки. При перенесенні плазмолізірованних тканин в гіпотонічний розчин (або чисту воду) вода надходить в клітку і відбувається деплазмолізу. Кількість води в клітці збільшується, обсяг вакуолі зростає - і вона притискає цитоплазму до клітинної стінки.

Плазмолітіческій метод заснований на підборі ізоосмотіческій (ізотонічного) розчину, тобто має осмотичний потенціал, рівний осмотическому потенціалу клітини. Розчин, при якому почався плазмоліз, має осмотичний потенціал, приблизно рівний осмотическому потенціалу клітини. Знаючи концентрацію зовнішнього розчину в молях, можна обчислити осмотичний потенціал клітини.

Іноді при сильному завядания протопласт не відстає від клітинної стінки, як при Плазмоліз, а стискається і тягне її за собою. При цьому клітинна стінка прогинається. Це явище називають ціторрізом. Розвивається натяг (або негативний тиск стінки) - і потенціал тургорного тиску набуває негативного значення. У цьому випадку величина водного потенціалу визначається вже не різницею, а сумою осмотичного

Величина осмотичного потенціалу дозволяє судити про здатність рослини поглинати воду з грунту і утримувати її, незважаючи на висушує дію атмосфери.

Осмотический потенціал коливається у різних рослин в межах від -5 до -200 барів. У водних рослин осмотичний потенціал близько -1 бару. У більшості рослин середньої смуги осмотический потенціал коливається від -5 до -30 барів, рослини степів і пустель мають більш негативний осмотический потенціал. Осмотический потенціал різний і у різних життєвих форм. У дерев він отрицательнее, ніж у чагарників і трав'янистих рослин. У світлолюбних рослин осмотичний потенціал отрицательнее, ніж у тіньовитривалих рослин.

Надходження води в клітину обумовлено не тільки осмотичним тиском, а й силою набухання. Набуханням називають поглинання рідини або пари високомолекулярних речовиною (набухають тілом), що супроводжується збільшенням обсягу.

Явище набрякання обумовлено колоїдальних і капілярними ефектами. У протоплазмі переважає набухання на колоїдальних основі (гідратація колоїдів), а в клітинній стінці наблю-даються обидва ефекту: капілярний - накопичення води між мікрофібрилами і в межміцеллярних просторах; колоїдальний - гідратація полісахаридів, особливо гемицеллюлоз. У деяких частин рослин поглинання води відбувається виключно шляхом набухання, наприклад у насіння.

Вода в клітку може надходити також в процесі пиноцитоза, коли частина плазмалемми прогинається всередину клітини. Зовнішні краї такий инвагинации змикаються і вигляді бульбашки - везикули з адсорбованими частинками і зовнішнім розчином, - який проходить всередину цитоплазми.