 |
|
Надходження води у рослинну клітину.
З позицій термодинаміки, рослинна клітина – це відкрита система, в якій постійно відбувається перетворення енергії та обмін речовин з навколишнім середовищем. Метаболічні процеси рослинної клітини по своїй суті є фізико-хімічними реакціями і здійснюються за законами термодинаміки. Для здійснення всіх процесів життєдіяльності в клітину із довкілля повинна надходити вода і поживні речовини. Вода є найважливішою складовою рослинних клітин і бере участь в усіх реакціях обміну речовин.
Надходження води в рослинну клітину відбувається двома шляхами: 1) у клітини, що не мають вакуолі, вода надходить завдяки набряканню біоколоїдів (в основному макромолекул білків) та капілярних явищ у клітинній оболонці. Набрякання – фізико-хімічний процес поглинання води (або водяної пари) високомолекулярною сполукою, що супроводжується гідратацією її полярних зв'язків і як наслідок має збільшення об'єму колоїду. У насіння поглинання води відбувається виключно шляхом набрякання: вода дифундує через насінні покриви і спричиняє збільшення об'єму насінини. Виникає тиск в декілька сотень атмосфер. Стан набрякання протоплазми має велике значення для інтенсивності обміну речовин, оскільки гідратація протоплазматичних білків необхідна для підтримки ультраструктури та функціональної активності органоїдів. 2)у клітини, що мають вакуолю, вода потрапляє за рахунок явища осмосу. Осмос – однобічна дифузія молекул розчинника (води) через напівпроникну мембрану. Осмос обумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнювання концентрацій розчинів по обидва боки мембрани.
Осмотична система повинна мати мембрану, проникну для молекул розчинника та непроникну для молекул розчиненої речовини та 2 розчини різної концентрації: гіпертонічний(з більшою концентрацією), гіпотонічний(з меншою концентрацією).
В цих умовах спостерігається переміщення молекул розчинника через мембрану з гіпертонічного розчину у гіпотонічний. Процес відбувається доти, доки не наступить рівновага і концентрація обох розчинів стане однаковою – ізотонічною.
Процес осмосу здійснюється за рахунок кінетичної енергії молекул розчинника.
Пересування молекул розчинника відбувається за градієнтом концентрації, тобто від вищого (чиста вода) до нижчого рівня вільної енергії, що узгоджується з фундаментальними законами фізики, адже самовільно протікають ті процеси, які супроводжуються зниженням рівня енергії. Надходження води в клітину можливе і за рахунок електроосмосу, який виникає внаслідок різниці електричних потенціалів по обидва боки мембрани, або шляхом захоплення води в процесі піноцитозу (упинання поверхневої мембрани всередину, завдяки чому захоплюється крапля рідини).
В клітинній оболонці спостерігаються як капілярний ефект (нагромадження води мікрофібрилами целюлози за рахунок сил поверхневого натягу), так і колоїдальний (гідратація полісахаридів, зокрема, геміцелюлоз).