Fizjologia roślin - wykład 4 - 19.03.2013
„Pobieranie i transport wody na poziomie komórkowym”
Właściwości wody:
Stanowi duży procent o zawartość w stosunku do innych związków.
Różnie są uwodnione są organelle komórkowe - najmniej wody jest w organellach ok. 50%
W ścianie komórkowej - 40-50%
Cytoplazma - 80-90 %
Wakuola > 90%
Formy wody:
Wolna
Związana
Chemicznie - związana silnymi wiązaniami wewnątrz cząsteczek różnych związków
Fizycznie
Osmotycznie
Na powierzchni koloidów
Budowa cząsteczki wody:
Jest dipolem. Ponieważ w cząsteczce wody występuje elektroujemny tlen i wodór pomiędzy którymi mogą powstać wiązania wodorowe.
Wiązania wodorowe - powstaje zawsze między wodorem i jakimś atomem elektroujemnym. Zasięg oddziaływania tego wiązania jest mały. Energia jest też niewielka. W stanie stałym cząsteczka wody przyłącza 4 cząsteczki wody tworzy się w ten sposób heksagonalna struktura lodu.
W stanie ciekłym każda cząsteczka wody przyłącza 5 cząsteczek lub więcej cząsteczek H2O
Woda jest b,dobrym rozpuszczalnikiem dla wszystkich jonów i dla związków posiadających grupy hydrofilne. Bez tego zjawiska nie mogły by zachodzić żadne procesy chemiczne i biochemiczne w komórce.
Właściwości wody ważne dla życia:
Powinowactwo odo jonów (otoczki wodne) i związków polarnych(powłoki hydratacyjne)
Dobre elektroprzewodnictwo
Duże ciepło właściwe
Duże ciepło parowania - ponieważ wiązania występujące między cząsteczkami wody trzeba rozerwać
Duże ciepło topnienia
Kohezja (wzajemne przyciąganie się cząsteczek H2O)
Adhezja (przyleganie do powierzchni naładowanych lub spolaryzowanych)
Duże napięcie powierzchniowe
Woda może być buforem temperatury w roślinie.
Funkcje wody:
Jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem dla wszystkich związków polarnych
Jest dobrym przewodnikiem elektrycznym
Stanowi środowisko reakcji biochemicznych
Jest substratem i produktem w reakcjach biochemicznych (fotosynteza, hydroliza, oddychanie)
Warunkuje stabilność struktur białek i błon
Warunkuje właściwą strukturę i aktywność biologiczną makromolekuł i struktur
Utrzymuje turgor komórek
Umożliwia wzrost elongacyjny, ruchy organów
Uczestniczy w transporcie związków
Uczestniczy w kontroli temperatury organów (w pewnym zakresie)
Siłą motoryczną transportu wody - różnica potencjałów
Energia Gibasa - charakteryzuje możliwość zmiany na pracę transportu.
Potencjał wody = potencjał chemiczny wody w komórce - potencjał chemiczny czystej wody w aktualnych warunkach ciśnienia / objętośc molowa wody
W warunkach normalnych potencjał wody czystej wynosi 0
Potencjał wody w komórce:
Na niego wpływa : ilość substancji która z wodą tworzy r-ry rzeczywiste
Im więcej jest substancji rozpuszczonych tym wodzie jest trudniej w sposób bierny gdzieś się przemieścić (traci zdolność do wykonania pracy transportu)
Im więcej substancji tym mniejszy potencjał wody w komórce
Potencjał osmotyczny - charakteryzuje zdolność wody do wykonania biernego transportu bez wydatkowania energii. Obniża on potencjał wody dlatego jest ujemny
Potencjał osmotyczny (psi s) - ilość substancji rozpuszczonych
Potencjał ciśnienia (psi t) - może przyjmować różne wartości w zależności od zawartości wody w komórce (jeżeli komórka nie jest plazmolizowana to potencjał jest dodatni). W komórce jest inne ciśnienie niż na zewnątrz, ponieważ jest ograniczona ścianą komórkową i jeżeli w komórce jest woda to wywołuje ona ciśnienie na ścianę komórki.
Potencjał imbibicyjno - kapilarny (substancji podstawowej, macierzy, matrycowy) (psi m) związany z obecnością koloidów
Woda może przepływać:
Prze pory i dwuwarstwę lipidową osmoza - bierne przemieszczanie się wody z miejsca o wyższym potencjale do miejsca o niższym potencjale do momentu osiągnięcia równowagi termodynamicznej
Przez specjalne kanały wodne(akwaporyny) transport cały czas osmotyczny. Kontrola wody jest większa niż w pierwszym punkcie.
Przy warunkach normalnych w czystej wodzie potencjał wody wynosi zero.
Przy r-rze sacharozy potencjał wody jest ujemny = - 2 mp
Gdy mamy komórkę w stanie plazmolizy granicznej potencjał ciśnienia w komórce jest taki sam jak potencjał ciśnienia na zewnątrz. = -7 mp
Gdy umieścimy komórkę w r-rze sacharozy to potencjał jest wyższy w r-rze sacharozy. Więc woda będzie napływać
Transport cząsteczek wody odbywa się zgodnie z gradientem potencjałów osmotycznych wody czyli od wyższego do niższego
Szybkośc przepływu wody zależy od:
Różnicy potencjału wody
Od przewodnictwa hydraulicznego środowiska Lp
Czynniki wpływające na zmianę potencjału wody :
Wzrost
Wzrost turgoru i temperatury
Spadek
Kierunek przepływu wody nie zależy od potencjału osmotycznego czyli ilości substancji rozpuszczonych.