Рослинна клітина, як осмотична система. Явища плазмолізу, деплазмолізу, тургору, циториз

Обмін речовин є основою життєдіяльності організму, всіх його органів і клітин. Клітина поглинає речовини із сусідніх клітин або з оточуючого середовища і одночасно віддає речовини, які в ній утворюються, іншим клітинам або в оточуюче середовище. В явищах поглинання і виділення речовин клітиною відіграють важливу роль процеси дифузії і осмосу. Пересування речовин з однієї частини системи в іншу називається дифузією (від латинського слова diffusio – поширення, розтікання). Як відомо частинки речовин, з яких розтікається протоплазма, володіють певною кінетичною енергією, що і є причиною їх безперервного руху. Дифузія залежить від активності дифузуючих молекул, від градієнта концентрації розчинів. Дифузія завжди направлена від більшої концентрації даної речовини до меншої, від системи, яка володіє більшою вільною енергією до системи з меншою вільною енергією. Швидкість дифузії визначається величиною і масою молекул, їх хімічною природою, а також в’язкістю середовища, температурою, електростатичними показниками системи і іншими умовами.

Складна гетерогенна будова протоплазми зумовлює не одинакову швидкість дифузії в різних частинах однієї клітини.

Вільна енергія 1 моля речовини дістала назву хімічного потенціалу (або енергетичний рівень молекул даної речовини, який виражається в швидкості їх дифузії). Хімічний потенціал чистої води називають водним потенціалом. Оскільки вода є універсальним розчинником для більшості речовин, то любий водний розчин характеризується двома величинами – хімічним і водним потенціалом. Вони визначаються енергетичним рівнем молекул відповідно розчиненої речовини і води і є взаємооберненими величинами: чим нижча концентрація розчину, тим менший його хімічний і більший водний потенціал. Найбільш високим водним потенціалом володіє дистильована вода.

Якщо на межі двох розчинів однакової концентрації розмістити напівпроникну мембрану, пори якої менші молекул розчинених речовин і пропускають тільки воду, то молекули води внаслідок однакових водних потенціалів з обох сторін мембрани починають дифундувати (пересуватися) через неї з однаковою швидкістю в обох напрямках. Дифузія молекул води через напівпроникну мембрану називається осмосом – проходження розчинника в розчин через напівпроникну мембрану.

Сила, з якою молекули води долають мембрану, рухаючись по градієнту водного потенціалу називається осмотичним тиском. По величині вона еквівалентна тому зовнішньому тиску, який перешкоджав би проникненню частинок розчинника в розчині через напівпроникну мембрану. Таким чином, осмотичний тиск виникає тільки в системі розчин-напівпроникна мембрана-розчинник. Поза такою системою не розвивається осмотичного тиску, а лише володіє певним осмотичним потенціалом.

Осмотичний тиск розчину рівний тому тиску, який потрібно прикладати до системи, щоб перешкодити поступання до неї води.

Поглинання води із зовнішнього середовища - обов’язкова умова існування будь-якого живого організму. Вона може надходити в клітини рослин за рахунок набухання біоколоїдів (проростання насіння) або за рахунок осмотичного поглинання.

Осмосом називають проходження розчинника в розчин, відділений від нього напівпроникною мембраною (яка пропускає лише розчинник).

Потенціальний осмотичний тиск (Р) визначається за формулою:

Р=і•С•R•Т, де:

С – концентрація розчину в молях;

Т – абсолютна температура;

R – газова стала;

і – ізотонічний коефіцієнт (залежить від електролітичної дисоціації).

Таким чином, для розведених розчинів осмотичний тиск при постійній температурі визначається концентрацією частинок (молекул, іонів) розчиненої речовини. Потенціальний осмотичний тиск виражається в Паскалях і відображає максимально можливий тиск, який має розчин даної концентрації, або максимальну здатність розчину в мішечку (клітині) поглинати воду.

Дата добавления: 2014-01-07