2. előadás vízrend
1. A növény funkciói és formái.
2. A víz áramlása a növényekbe.
3. A víz mozgása egy virágzó növényben.
1. A növény funkciói és formái.
A növények szöveteiben a víz a nyers tömeg 70-95% -a. A Földön ismert minden életforma nem létezhet nélküle. Ha a sejtek és szövetek víztartalma kritikus szintre csökken (pl. Spórákban, teljes magvak esetén a magokban), az élő struktúrák felfüggesztésre kerülnek.
A biológiai tárgyakban lévő víz a következő főbb funkciókat látja el:
1. A vízi környezet egyesíti a test minden részét, a sejtek molekuláitól a szövetekig és a szervekig, egyetlen egészbe. A növény testében a vízfázis folyamatosan folyik a nedvességtől, amely a talaj gyökereiből a folyadék-gáz határfelületbe kerül a levelekben, ahol elpárolog.
2. Víz - a legfontosabb oldószer és a biokémiai reakciók legfontosabb környezete.
3. A víz metabolit és a biokémiai folyamatok közvetlen komponense. Így a fotoszintézisben a víz elektrondonor. Légzés közben például a Krebs ciklusban a víz részt vesz az oxidatív folyamatokban. A víz szükséges a hidrolízishez és számos szintetikus eljáráshoz.
4. Víz - a magasabb növények szállítási rendszerének fő összetevője - a xylem edényeiben és a szitaszerű csövekben.
5. A víz egy termoreguláló tényező. Megvédi a szövetet a hirtelen hőmérsékleti ingadozásoktól a magas hőteljesítmény és a magas fajlagos párolgási hő miatt.
6. Víz - jó lengéscsillapító mechanikus hatással a testre.
7. Az ozmózis és a turgor (stressz) jelensége miatt a víz a növényi sejtek sejtjeinek és szöveteinek elasztikus állapotát biztosítja.
8. A víz részt vesz a sejtek szerkezetének rendelésében. Ez egy része a fehérjéknek, meghatározva azok konformációját. A fehérjéknek az alkohol sózásával vagy használatával történő eltávolítása a véralvadáshoz és kicsapódáshoz vezet.
A víz formái az üzemben.
A sejtekben rendelkezésre álló víz szabad és kötött.
A kötött vizet a hidrofil kolloidok vonzása erejével megtartják. Az üzem kedvezőtlen körülmények (szárazság, hőmérséklet-csökkenés) adaptálása során a kötött víz mennyisége nő.
A szabad víz szolgál a médiumnak, ahol a sejt létfontosságú folyamata zajlik, amelyben részt vehet. A sejtes gyümölcslé, szerves anyagok része, elpárologtatásra fordítják. A szabad víz elvesztése megszakíthatja a sejtben a metabolizmust.
2. A víz áramlása a növénybe.
A víz az erőműbe leginkább a jogharmózián alapuló szőrszálakon keresztül jön be. Különbséget kell tenni a diffúzió és az ozmózis között.
A diffúzió a molekulák vagy ionok mozgása nagy koncentrációjú régióból egy alacsonyabb koncentrációjú régióba, más szóval a koncentráció gradiens mentén történő mozgás. A folyadékok vagy gázok diffúziója úgy is definiálható, hogy azok közvetlen érintkezésben keverednek (például illatosító illat vagy a víz keverése más folyadékkal).
Ha egy állat vagy növényi membrán (membrán) van elhelyezve a két folyadék között, akkor az oldatok áthatolnak rajta is, mert finoman porózus. Ezt a jelenséget "ozmózisnak" nevezték.
Az ozmózis az oldószer molekulák átjutása egy nagyobb koncentrációjú régióból egy féligáteresztő membránon keresztül kisebb koncentrációjú régióba.
Minden biológiai rendszerben a víz az oldószer.
Így az ozmózis a diffúzió speciális fajtájának tekinthető, amelyben az egyensúlyt az oldószer molekulák önmagában történő mozgásával érik el.
Az oldószer molekulákon átmenő membránokat és az oldott anyag valamennyi molekuláját vagy ionját megtartva félig áteresztőnek nevezik.
Szelektíven áteresztőek azok az élő sejtek membránjai, amelyek bizonyos molekulákat vagy oldott anyagok ionjait eljuttatják.
Így, ha a szacharóz oldat a cellában, és egy szelektíven áteresztő anyag helyezzük tiszta vizet, a víz rohan a sejtbe, és a cukor részecskék kifolyik a sejt vízben. A víz részecskéinek penetrálódását a sejtbe endozmózisnak nevezzük, és innen a cukorrészecskék áramlását exoozmózisnak nevezzük. Az exospasziás endoszmosis túlsúlya a rendszerben ozmózisnyomást okoz.
Így, ha egy oldatot elválasztjuk a szelektíven permeábilis membrán tiszta vizet, a hidrosztatikai nyomás, hogy kell alkalmazni, hogy megakadályozzák az ozmotikus beáramló vizet a megoldás, ez az úgynevezett ozmotikus nyomás az oldat.
Az ozmotikus nyomás értéke függ az oldatok koncentrációjának különbségétől, valamint az ozmózisban résztvevő molekulák méretétől. A víz részecskéi a membránokon (növény, állatok) keresztül gyorsabban jutnak át, mint a kristályosodó részecskék, és azok viszont gyorsabban mozognak, mint a nagyobb kolloid részecskék. Ez utóbbi néha egyáltalán nem jut be a ketrecbe.
Így a növényi sejtek ozmotikus nyomást gyakorolnak. A citoplazmából és a sejtmembránból származó sejtlét anyagának nyomása áll. Ez a nyomás ellentétben áll a citoplazma - turgor nyomás limitált sejtfalának megnyúlásával.
Plasmolízis és turgor nyomás.
Ha a sejt érintkezik egy hipertóniás oldattal, azaz. egy alacsonyabb vízpotenciálú oldattal (nagyobb koncentrációjú oldott anyaggal) rendelkező oldatnál, mint a sejt saját tartalma, a víz a plazmamembránon át veszi az ozmózist. Először elveszik a citoplazma vize, majd a tonoplaszton keresztül a víz kilép a vacuolából. Protoplaszt, azaz. a sejt élő tartalma, amelyet a sejtfal vesz körül, összezúzza és végül lemarad a sejtfal mögött. Ezt a folyamatot plasmolízisnek nevezik, és azt mondják, hogy ez a sejt plazmolizált. A plazmolízis kezdetekor a protoplaszt csak a sejtfalon nyomást gyakorol, és a sejt lassan lassul. A víz elhagyja a protoplasztot, amíg a tartalma megegyezik a környező oldattal azonos vízpotenciállal. Ezután a sejt tovább ráncosodik. A plazmolízis folyamata általában reverzibilis, a sejt nem kap állandó károsodást.
Ha plazmolizirovannuyu sejt helyezzük tiszta víz, vagy egy hipotóniás oldatban nagyobb, mint az A cella tartalmát, vízpotenciál, a víz elkezd belépni a sejtbe ozmózis.
Amint a protoplaszt mennyisége megnő, elkezdi megnyomni a sejtfalat és megnyújtja. A sejtfal viszonylag merev, így a sejtben a nyomás nagyon gyorsan nő. A turgornyomás fokozatos növekedésével, mivel az ozmózis miatt a víz bejut a sejtbe, a sejt turgidikus lesz. A sejt teljes duzzanata, azaz a maximális turgornyomás csak akkor figyelhető meg, ha a sejtet tiszta vízbe helyezik. Ha a víz vágya a ketrecbe és a turgor nyomásra pontosan ellensúlyozza egymást, csak annyi víz jut be a cellába, ahogy belép, és a sejt most egyensúlyba kerül a környező megoldással. A tiszta vízben a turgor visszaáll - deplasmolízis.
Mivel a citoplazma félig áteresztő, néhány anyag szabadon áthalad rajta, míg mások nem penetrálnak, bár vízben oldódnak. A víz szabadon áramlik a sejtbe egy héjon keresztül, ami egy finom porózus membrán.
A vízcella abszorpciójának intenzitása - egy sejt (S) sikeres teljesítménye a sejt (P) ozmotikus nyomásától és a turgor nyomástól függ, vagyis a a héj ellenállása (T).
Ha az ozmotikus nyomás egyenlővé válik a turgornyomással, azaz. P = T, akkor a szívóerő 0 lesz, azaz. S = 0. és a víz nem fog belépni a ketrecbe. A sejtfeszültség állapotát turgornak nevezik.
Az elektrokozmikus erők óriási hatást gyakorolnak az ozmózis és turgid nyomáson a víz áramlására a cellában. A citoplazma képes adszorbeálódni, azaz. ionokat víz és egyéb anyagok felszívására. Ez a felszívódás a plazmolemma, a mezoplazma és a tonoplaszták határrétegeiben fellépő elektromos töltések megjelenésével és a potenciális különbség kialakulásával jön létre.
3. Vízmozgás virágzó növényekben.
Az üzemben lévő víz közvetlenül érintkezik a talaj vízével és vízgőzzel a növényt körülvevő levegőben. A magasabb vízpotenciálról az alsó szintre mozog, így a víz a víz gradiensével összhangban vízzel (vagyis a talajból) egy kisebb vízpotenciálú térségbe (vagyis a légkörbe) kerül át a növényen, potenciál. A vízpotenciál mérsékelten párás levegőben több tízezer kilopascal alacsonyabb, mint a növényben; ezért nagyobb a vágy a víz elhagyására a növény.
A víz nagy része a gyökérszőrzeten keresztül jut be a növénybe. A víz áthalad a xilém a gyökér kérge, feküdt a xilém a levelek és elpárolog a felületről mezofillumsejtekre majd diffundál kifelé a sztómák. Ezt az utóbbit transzpirációnak nevezik, és a víznek a gyökértől a felszíni felszínig terjedő víz áramlása a transzpirációs áram. Megállapítást nyert, hogy a növény átlagosan kevesebb mint 1% vízzel veszi fel (gyakran 0,2% -kal). A növényen áthaladó összes vízmennyiségből csak 0,2% marad meg benne, és szerves anyag felépítéséhez vezet. Az abszorbeált víz 99,8% -a elpárolog. 1 g szárazanyag létrehozásához az üzemnek több száz gramm vizet kell áthaladnia. Ebből a szempontból a különböző üzemek egymástól különbözőek lesznek.
A transzpiráció során a növény által elfogyasztott víz grammja 1 g szárazanyag képződéssel nevezik a transzpirációs együtthatónak. Ez egyenlő 300-1000 értékkel. A transzpirációs együttható értéke a körülményektől, a növény szerkezetétől függ és nem lehet abszolút érték.
A növények összehasonlíthatók a transzpiráció termelékenységével is, ami azt jelenti, hogy az 1 liter (1000 g) víz párologtatja a szárazanyag grammjainak számát. A transzpiráció termelékenységét általában a 3.4.5.
A transzpiráció intenzitása 1 m 2 -es levélfelületből 1 órán keresztül elpárologtatott víz mennyisége. A külső körülményektől függ: hőmérséklet, páratartalom, szélerő, valamint a test felépítése, védelme a párolgástól.