Надходження води в клітину

При температурі вище абсолютного нуля всі молекули знаходяться в постійному русі. Дифузія - це процес, що веде до рівномірного розподілу молекул газів або розчиненого речовини і розчинника завдяки їх постійного руху. Дифузія завжди спрямована від більшої концентрації речовини до меншої. Кількість речовини J, диффундирующего в одиницю часу через уявне поперечний переріз, залежить від величини градієнта dc /dx (Градієнт - міра зміни якого-небудь параметра з відстанню або часом) і від природи диффундирующего речовини, що впливає на коефіцієнт дифузії D. Це 1-й закон дифузії Фіка, який описується наступним рівнянням:

J = - D · dc / dx,

так як сумарний потік спрямований в бік області меншій концентрації, в рівнянні стоїть знак мінус.

Швидкість дифузії зменшується зі збільшенням її тривалості. Прохідне шляхом дифузії відстань пропорційно не часові, як при рівномірному русі, а її квадратному кореню. Це 2-й закон дифузії Фіка:

dc / dt = D · dc2 / dx2,

Відео: Мембрана клітини

де dc / dt - зміна концентрації речовини в часі.

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. 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 осмотической осередку розчин розвиває осмотичнийтиск p:

p = i · c · R · T,

де с - концентрація розчину в молях, Т - абсолютна температура, R - газова постійна 0,082 л · атм / град · моль, i - ізотонічний коефіцієнт, що дорівнює 1 + a (n-1), де a - 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 НЕ здеревілим 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 між осмотичним тиском p і тургорного тиском P. Цю величину називають смокче силою S: S = p - P. 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.

При термодинамічної трактуванні сосущая сила замінюється водним потенціалом yw. Водний потенціал можна визначити як роботу, необхідну для того, щоб підняти потенціал зв`язаної води до потенціалу чистої, тобто вільної води. Термін водний потенціал не зовсім точний. Правильніше, але менш уживаний термін різниця потенціалів води, оскільки він визначається різницею між хімічними потенціалами води в системі mw (наприклад, вакуолі) і чистої води mow при атмосферному тиску. Абсолютні значення mw і mow невідомі, але їх різниця можна визначити. Вона завжди негативна. Потенціал води в розчині, рослині, грунті і атмосфері менше 0. потенціал чистої води дорівнює 0.

Можна також замінити p і P на потенціали, а саме на осмотичний потенціал yp (негативний) і потенціал тиску Yр (як правило, позитивний). В такому випадку осмотичний рівняння перетворюється в рівняння потенціалу води:

- yw = - yp - Yр (розмірність бар = ерг · см-3 · 106)

Величину осмотичного потенціалу можна визначити плазмолітіческім методом. Плазмоліз - це процес, обумовлений втратою води клітиною. Він проявляється у відході протопласта від клітинної стінки. В окремих місцях цитоплазма може протягом більш-менш тривалого часу зберігати зв`язок з клітинною стінкою, утворюючи так звані нитки Гехта. Спостерігаються різні форми плазмолізу: опуклий плазмоліз при невеликій в`язкості цитоплазми і увігнутий плазмоліз при високій в`язкості цитоплазми (рис. 2.4). 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 потенціалу та потенціалу тиску: - yw = - yp + yp.

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 бар. У водних рослин осмотичний потенціал близько - 1 бару. У більшості рослин середньої смуги осмотический потенціал коливається від - 5 до -30 бар, рослини степів і пустель мають більш негативний осмотический потенціал. Осмотический потенціал різний і у різних життєвих форм. У дерев він більш негативний, ніж у чагарників і трав`янистих рослин, відповідно. У світлолюбних рослин осмотичний потенціал більш негативний, 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 спостерігаються обидва ефекту: капілярний - накопичення води між мікрофібрилами і в межміцеллярних просторах і колоїдальний - гідратація полісахаридів, особливо гемицеллюлоз.

У деяких частин рослин поглинання води відбувається виключно шляхом набухання, наприклад, у насіння. Вода дифундує в набухає тіло. Завдяки великому спорідненості набухає тіла до води при набуханні може виникати тиск набухання в кілька сотень атмосфер. Силу набухання позначають терміном матричний потенціал yt.

Відео: Система травлення людини. Дивно!

Таким чином, для клітини характерні наступні рівняння водного потенціалу:

вакуоль: - yw = - yp - yp

протоплазма: - yw = - yp - yp - yt

клітинна стінка: - yw = - yt

Вода в клітку може надходити також в процесі пиноцитоза, коли частина плазмалемми під впливом різних причин, найчастіше в результаті адсорбції на плазмалемме великих молекул і вірусних частинок, прогинається всередину клітини, зовнішні краї такий инвагинации змикаються і вигляді бульбашки - везикули з адсорбированной часткою і зовнішнім розчином проходить всередину цитоплазми.

Поділися в соц мережах:

Увага, тільки СЬОГОДНІ!

Схожі