Состояние и формы воды в клетке

Такое значение воды определяется её физическими и химическими свойствами. Вода по структуре диполь, так как атомы водорода к кислороду располагаются не симметрично, а под углом 104,5⁰, что обеспечивает её один полюс заряжен положительно, а другой – отрицательно(Рис А.). В результате этого молекулы воды взаимодействуя между собой образуют очень подвижную кристаллическую решетку. Таким же образом молекулы воды могут взаимодействовать и с положительно и отрицательно заряженными группами атомов, входящих в состав биополимеров. Биополимеры (белки, целлюлоза) несут функциональные различного заряда группы: –NH⁺₃, –СОО^–, гетерополярные группы –СООН, – ОН, – СО–Н, С=О, –SH, – СОNH_2. Одна молекула белка, например, может связывать 850-1000 молекул воды. Степень гидратации зависит от количества полярных, неполярных и ионизированных групп на поверхности молекул. Вода связываемая молекулами биополимеров, называется коллоидно-связанной.

Рис..А. – Схематическое изображение молекулы воды в виде диполя.

Б. – Гидратные оболочки заряженной группировки (схема)

Кроме коллоидов цитоплазма содержит также ионы минеральных веществ, которые оказывают влияние на состояние в ней воды положительно заряженные, притягивают полюс молекулы воды с отрицательным зарядом атома кислорода, тогда как анионы, отрицательно заряженные – положительно заряженные атомы водорода. такая вода, вязанная с ионами или низкомолекулярными соединениями, называется осмотический связанной. Таким образом в растительной клетке вода подразделяется на осмотически связанную и коллоидно-связаную. Вода, которая находится внутри макромолекул или между ними не имеющей полюсной связи, называется иммобилизованной. Свободная вода – легко передвигается, вступает в реакции, испаряется в процессе транспирации и замерзает при отрицательных температура с неизмененными ей свойствами. Связанная вода имеет измененные свойства в связи со с вязью с неводными компонентами (ионами, коллоидами, органическими веществами). Коллоидно- и осмотически связанная вода, образующая водные оболочки вокруг коллоидов или ионов, получила название гидратационной (Рис. Б), Ещет вода может быть капилярно связанной (в клеточных стенках и сосудох). Вода может находиться в трех агрегатных состояниях. В каждом из них структура води не однакова. Тердое состояние может быть двух типов: кристаллическое – лед, некристалическое - стеклообразный. Последний возникает при быстром замораживании, не повреждает живые клетки, такое состояние воды получио гназвание вытрификация. Содержание воды в растительных тканях – сильно изменчивая и динамичная величина. Она зависит от возраста, времен года, доступной влаги, интенсивности транспирации и т.д. Физиологическое значение свободной и связанной воды в жизни растения различно. Свободная вода обеспечивает интенсивность протекания физиологических процессов: рост, обмен веществ, дыхание, транспирация протекают интенсивнее при большем содержании свободной воды. Связанная вода обеспечивает устойчивость к неблагоприятным условиям среды, к повышенной температуре и недостатку влаги, в первую очередь. Имеется прямая зависимость между содержание свободной и связанной воды с жаростойкостью и засухоустойчивостью. Чем больше связанной воды, тем более жаростойки и засухоустойчивы растения, и наоборот.

Такая высокая важность воды для растения показывает, что для нормального существования клетки и растительного организма в целом, она должна содержаться постоянно в определенном количестве. Если растение находится в воде, это легко осуществляется, а на суше вода непрерывно теряется при испарении. Так за вегетационный период растение испаряет огромное количество воды. 1 га овса испаряет за лето 3400 т воды. На образование 1 г урожая расходуется 300-400 г воды,т.е на 1000 частей воды, растение усваивает только 1,5-2 части.

Дата добавления: 2014-01-03