Поступление воды в растительную клетку
Елена Голец 6762
Поступление воды в растительную клетку происходит только при условии более высокой концентрации клеточного сока по сравнению с наружным раствором, в данном случае с почвенным.
Cосущая сила
Однако поступление воды в растительную клетку зависит не только от концентрации клеточного сока, но и от степени насыщенности клетки водой, обусловливающей величину тургорного давления, препятствующего поступлению воды в клетку. Разность между величинами осмотического потенциала и тургорного давлении называется - сосущей силой. Она обозначается формулой:
S=Р-Т
где: S - сосущая сила, Р - осмотический потенциал, Т - тургорное давление.
Сосущая сила не является постоянной и может изменяться в зависимости от величины осмотического потенциала и тургорного давления. При отсутствии последнего сосущая сила будет максимальной и равной осмотическому потенциалу. При полной насыщенности клетки водой сосущая сила равна нулю, т. е. клетка не будет насасывать воду.
Насасывание воды в клетку может возобновиться при повышении осмотического потенциала переводом в раствор осмотически недеятельных веществ в деятельные (например, крахмала в сахар). Кроме того, поступление воды в клетку возобновится при уменьшении тургорного давления, что наблюдается при испарении воды клеткой. Сосущая сила не всегда больше в той клетке, в которой выше осмотический потенциал.
Клетки, имеющие равный осмотический потенциал, могут сосать воду с различной силой, что связано с величиной их тургорного давления. Предположим, что 2 соседние клетки имеют одинаковый осмотический потенциал- 12 атм, но разное тургорное давление -8 и 6 атм. Сосущая сила первой клетки будет равна 4 атм, второй - 6 атм, поэтому вторая клетка сможет сосать воду из первой клетки.
Кроме того, клетка, имеющая меньший осмотический потенциал, может сосать воду из клетки с большим осмотическим потенциалом. Так, если в первой клетке осмотический потенциал 8 атм, а тургорное давление 4 атм, то сосущая сила ее равна 4 атм; если во второй клетке осмотический потенциал 10 атм, а тургорное давление 8 атм, то ее сосущая сила равна 2 атм, поэтому первая клетка, несмотря на меньший осмотический потенциал, будет сосать воду из второй клетки, имеющей больший осмотический потенциал.
Сосущая сила в процессе жизнедеятельности растения все время изменяется. Она увеличивается от клетки к клетке, начиная от корневого волоска до центрального цилиндра корня. Вследствие этого происходит передвижение воды из почвы в сосуды. В листьях, где всегда наблюдается дефицит влаги в силу испарения, большая сосущая сила будет в испаряющих клетках листа и меньшая - около жилки.
Таким образом, при возрастающей сосущей силе вода передается из сосудов листа в испаряющие клетки. В этих случаях мы наблюдаем изменение сосущей силы даже в пределах одной ткани. Листья разных ярусов тоже имеют неодинаковую сосущую силу. Большая сосущая сила наблюдается в верхних молодых листьях, поэтому они могут отсасывать воду из нижележащих листьев.
Сосущая сила листьев почти всегда выше сосущей силы корней, так как листья, испаряя воду, часто теряют тургор. Большая сосущая сила листьев позволяет им (особенно при недостатке влаги) оттягивать воду из других органов, например из плодов, которые имеют меньшую сосущую силу вследствие своей формы (обычно круглой) и хороших защитных покровных тканей.
В этом случае может наблюдаться опадение плодов. Листья злаков при засухе могут оттягивать воду из соцветия, поэтому часто в этот период встречаются колосья, лишенные зерен. Сосущая сила клетки может быть и выше осмотического потенциала, если потеря воды растительной клеткой происходит не в растворе, а в атмосфере.
В этом случае после полной потери тургора протоплазма не отстает от оболочки. Объем протоплазмы при дальнейшем испарении воды будет уменьшаться, оболочка деформируется: следуя за протоплазмой, оболочка образует складки и прогибается внутрь клетки, так как между молекулами воды в протоплазме и оболочке действуют силы сцепления.
Оболочка не только не давит на протоплазму, но в силу своей эластичности стремится ее растянуть. Следовательно, в этом случае тургорное давление из положительной величины переходит в отрицательную. Сосущая сила при этом больше осмотического потенциала:
S = Р-(-Т), т. е. S = Р + Т
Роль протоплазмы в поступлении воды в растительную клетку
Поступление воды в растительную клетку связано не только с разностью концентрации клеточного сока и почвенного раствора. Большую роль в этом процессе играет и протоплазма, состоящая из гидрофильных коллоидов, способных к изменению своей оводненности. Коллоиды могут поглощать воду (набухают) и отдавать ее. Такое поглощение воды наблюдается в основном в молодых клетках, не имеющих вакуоли с клеточным соком, и в сухих семенах.
Поглощение коллоидами протоплазмы воды возможно также и во взрослых клетках, имеющих вакуолю. Набухание протоплазмы ограничивается силами сцепления белковых молекул, и поэтому при избытке воды она выдавливается из протоплазмы в вакуолю. На место выделенной в вакуолю воды в протоплазму могут поступать из окружающей среды ее новые порции.
При этом процессе протоплазма не является пассивной средой, через которую механически протекает вода, а принимает непосредственное участие в передвижении воды в клеточный сок. От поступления и отдачи воды в очень большой степени зависит вязкость протоплазмы. Поглощение воды клеткой может происходить также и за счет электроосмотических сил, возникающих на пограничных мембранах протоплазмы.
Они обладают способностью поглощать ионы различных веществ, в том числе и воды, вследствие того, что на поверхности мембран возникают электрические заряды, создающие разность потенциалов. В результате происходит передвижение частиц воды и поступление их в клетку.
Таким образом, вода поступает в клетку как за счет осмотических сил клетки, так и при активном участии протоплазмы, т. е. набухания ее коллоидов и разности потенциалов пограничных мембран. В зависимости от состояния протоплазмы поступление воды в клетку идет тем или иным путем.
В сухие семена она поступает с силой, достигающей 1000 атм. Объясняется это тем, что биоколлоиды семян сильно обезвожены и поэтому надо много воды для их набухания. Это свойство сухих семян играет большую роль при посеве: они набухают даже в относительно сухой почве.
