Dyfuzja: Następuje przemieszczenie się (transport) cząsteczek 1 substancji do cząsteczek 2 substancji od
stężenia większego do stężenia mniejszego w celu wyrównania stężeń w komórce.
Samorzutne przenikanie jednej fazy układu w głąb drugiej, spowodowane bezładnym ruchem cieplnym cząsteczek. Dyfuzja zachodzi w każdej temperaturze, szybkość wzrasta przy podwyższeniu temperatury czyli, że wzrasta energia kinetyczna cząsteczki. Obserwujemy ją pomiędzy gazami, cieczami i ciałami stałymi.
Im większy gradient stężeń tym szybkość dyfuzji jest większa.
Proces dyfuzji jest bardzo wydajny, jednak w przypadku transportu cząsteczek na niewielkie odległości powoduje szybkie wyrównanie stężeń w małych obojętnych roztworach.
Dyfuzja jest procesem samorzutnym i trwa dopóki nie nastąpi stan równowagi, w którym potencjał chemiczny układu stanowią jednakowe we wszystkich obszarach układy.
Szybkość dyfuzji zależy od:
- temperatury,
- częstości ośrodka.
Osmoza:
Jest rodzajem dyfuzyjnego przemieszczanie się wody przez błony półprzepuszczalne, czyli takie, przez które drobinki związków rozpuszczonych nie przenikają lub dyfundują bardzo słabo. Zahamowanie lub ograniczenie dyfuzji cząsteczek rozpuszczalnych, w porównaniu z dyfuzją cząsteczek rozpuszczalnika, powoduje wytworzenie gradientu potencjału wody. Jeżeli w osmoskopie roztwór znajduje się po 1 stronie błony, a rozpuszczalnik (czysta woda) po drugiej, wówczas potencjał wody w roztworze będzie mniejszy niż potencjał czystej wody. Wynika to z definicji mówiącej, że potencjał wody chemicznie czystej jest równy zeru, natomiast potencjał wody w roztworze ma wartość ujemną. Zatem cząsteczki wody będą dyfundować do roztworu zgodnie z malejącym gradientem potencjałów wody.
Żeby zaszła osmoza:
- musi być między roztworami błona półprzepuszczalna.
O przenoszeniu się wody przez błonę decydują:
- gradnient stężenia wody
- gradient ciśnienia.
- siłę ssącą
- potencjał osmatyczny Po
- ciśnienie turgarane cT
S=Po-cT
Potencjał osmotyczny- odpowiada klasycznemu pojęciu potencjału osmatycznego, lecz ze znakiem przeciwnym. Zmienia się on w szerokich granicach w zależności między innymi od gatunków roślin. Przeciętnie w komórkach roślinn uprawnych wynosi od –2,0 do –0,5Mpa, natomiast u kserohibitów i halofitów może osiągać wartość ok. – 20 Mpa.
Miarą ciśnienia osmatycznego stanowi ciśnienie, jakie należałoby generować w roztworze, aby zahamować przenikanie do niego cząsteczek wody przez błonę półprzepuszczalną.
Potencjał osmotyczny zależy od:
- os tego czy jest propocinalny do temperatury w stopniu Calvina.
- Jest propocionalny do różnicy stężeń roztworu znajdującego się w roztworze osmatycznym
- Zależy od stężenia moralnego a nie od wielkości cząsteczek.
Czynniki wpływające na potencjał osmotyczny:
- elektrolity
- diposachorydy
- monosacharydy
- aminokwasy
Potencjał ciśnieniowy (turgonowy) – jest odpowiednikiem turgonu (T) i może przyjmować wartości ujemne, dodatnie i równe zeru. Wartość ujemne osiąga rzadko, np. w naczyniach intensywnie transpirujących roślin.
S = Po - T
Potencjał macierzysty (imbibicyjni-kapilarny)- określa udział pęcznienia i adsorpcji wody przez cząstki koloidalne w kształtowaniu potencjału wody w komórce i prawie zawsze jest ujemny.
Roztwór hipertoniczny- ma wyższy potencjał osmotyczny a niższy potencjał wody.
Roztwór hipotoniczny – ma niższy potencjał osmotyczny a wyższy potencjał wody.
Denaturacja białek
Dochodzi wówczas gdy zniszczeniu ulega struktura wtórna białek, czyli zdestabilizowanie zostają wiązania przestrzenne w cząsteczkach. Do wiązań tych zalicza się wiązania wodorowe, dwusiarczwoe, jakowe i koordynacyjne.
Mogą ją powodować:
Czynniki chemiczne:
- etenol, aceton,
- jony metali ciężkich,
- mocne kwasy i zasady
- chloroform, fenol, detergenty
czynniki fizyczne:
- UV
- Ultradźwięki
- Wysychanie
- Ogrzewanie
Plazmoliza- zanik ciśnienia turgonowego i napięcia ścian komórkowych. Dalej zachodzi odciąganie wody sprzyja jedynie kurczeniu się protoplastu i jego oddzielanie od ścian. Stan w którym cytoplazma odstaje tylko w kątach komórek określa się jako plazmoliza kątowa. Jeśli proces ten nastąpi u połowy komórek danej tkanki wówczas nosi nazwę plazmolizy granicznej. Jeśli skupia się w śdoku mamy doczynienia z plazmolizą wypukłą czyli kołpakową. Plazmoliza zachodzi tylko w żywych komórkach.
Deplazmoliza – woda z powrotem wraca do wakuoli.
Zawartość wody w organizmach roślin wynosi 70-90%i zależy od środowiska żcyia, podłożą, od organów roślin.
Hydrofity- w roślinach w całości zanurzone w wodzie
Kserofity- występują w miejscach gdzie roślina ma sucho
- właściwe
- supulenty np. kaktusy
W nasionach organach przetwrzalnych i spoczynkowych zawartość wody jest mała i mają zachamowania np. proces fizjologiczne.
Rodzaje wody w glebie:
1. woda fizjologiczna- użyteczna, dostępna dla roślin
2. woda fizjologiczna- nieużyteczna, nie jest dostępna dla roślin.
a. krystalizacja- związana w siatce kryształu, minerał glebowy, można się jej pozbyć z gleby przy tem. 6C
b. higroskopowa- warstwa molekuł wody, podlegająca cząsteczkom gleby, utrzymująca przez nie z olbrzymią siła.
c. Błonkowa- warstwa molekuł wody, przyciągana z coraz to mniejszą siłą lecz zawsze przekracza siły ssące korzenia, pozbywamy się jej przy tem. 105C
d. Kapilarna- woda dostępna wypiera włosowate kanaliki (kapilary) w glebie, jest podtrzymywana siłą napięć powietrznych i nie ulega sile ciśnienia (nie spływa na niższy poziom)
e. Grawitacyjne- dostępna po drodze dla roślin, bo spływa na niższy poziom, wypełnia okresowo więc kapilarny w glebie jest podtrzymywana siłami napięć powietrznych, nie ulega sile ciśnienia (nie spływa na niższy poziom).
f. Gruntowa (zaskórna) – dostępna gdy jej poziom nie zalega głęboko wykorzystywana jest przez rośliny.
Woda dostępna dla roślin to- woda grawitacyjna i kapilarna
Nie dostępna to- błonkowata i higroskopijna.
Czym pobiera się wodę z gleby:
- korzeń- strefa chłonna- włośnikowa- jest pobierana najobficiej ilość włośników na 1mm jest 400
- włośniki – uwypuklenie ściany komórkowej (strefa wzrostu jest większa ale mnijsza niż strefa włośników.
Wilgotność tzw. więdnięcie –sytuacja gdy w glebie są tylko wody fizjologiczne nieużywane i rośliny więdną, brak wody dostępnej w glebie.
Gleba powierzchnia sucha- na wiosnę lub w lecie zdarza się nieraz dłuższe okresy bezdeszczowe które wywołują suszę. Roślina wskazuje nieraz ujemny bilans wody, mimo, że mają wody w glebie pod dostatkiem. Dzieje się to dlatego iż warunki nie pozwalają na pobranie wody z gleby np. niska temperatura.
Susza fizjologiczna – zjawisko w którym roślina nie może pobrać wody nawet jeśli jest ona w środowisku. Czynniki uniwersalny pobieranie wody z gleby przez rośliny:
- niska temp.
- Zasolenie gleby – zbyt duże stęż jonów anionów i kationów w glebie, soli
- Słabe natlenienie gleby
- niskiePH
Siła ssąca korzenia –siła z jaką korzeń pobiera wodę wraz z solami mineralnymi, strefą włośnikową i korzeniem z gleby. Jeśli roztwór wodniczki komórki 1 jest bardziej stężony niż w komórce drugiej, to wówczas woda, zgodnie ze zmniejszającym się gradientem jej potencjału będzie przepływać z komórki 2 do 1. siła ta to ssąca siła korzenia.
Okres krytyczny w gospodarce wodnej- to okres kiedy roślina potrzebuje dużo wody, a gdy jest jej brak to obniża się plon, roślina nie kwitnie. Roślina potrzebuje wody do kwitnięcia i wytwarzania się organów wegetatywnych.
Okres krytyczny wobec braku wody:
- zborze- strzelanie źdźbło – kłoszenie
- kukurydza – kwitnienie – dojrzałość mleczna
- motylkowate pastewne – kwitnienie
- burak nasienny – wytwarzanie pędów generatywnych o kwitnienie
- ziemniak – kwitnienie i zawiązywanie bulw
- soja – kwitnienie – nalewanie nasion
- rzepak – kwitnienie – nalewanie nasion
Jest procesem wyparowania wody z rośliny. Zjawisko to ma na naturę fizyczną, gdyż polega na dyfuzji cząsteczek pary wodnej z powierzchni wewnętrznej – transpiracja szparkowa lub z zewnętrznej liści – transpiracja kutikularna.
Rodzaje transpiracji:
Kutukulaà nabłonki bez postaciowe warstwa pokrywająca epiderma.
tk. kutikularna- okrywają całą powierzchnię liścia prze kutikulę, stanowi mały % ogólnej transpiracji 5-20% . jest intensywna w młodych liściach zależy od wieku. Zależność roślin do higrofitów, hydrofitów, mezofitów, kserofitu.
1. hydrofity- rośliny wodne
2. higrofity - rośliny miejsc wulgotnych
3. mezofity - pośrednie
4. kserofity – rośliny miejsc suchych.
U hydrofitów jest obszerna transpiracja a u kserofitów bardzo niska.
Tk. szparkowa (przetchlinowa) – transpiracja jest wprospropocjonalna do sumy średnic rozwarcia aparatów szparkowych a odwrotnie propocionalna do drogi jaką przebywa woda do aparatów szparkowych. Transpiracja odbywa się przy udziale szparek (aparaty szparkowe). Jest to wypasowywanie wody z miękisza do przetworów międzykomórkowych z tych przetworów przez szparkę do atmosfery. Jest to transpiracja wewnętrzna.
Ilość organów szparkowych na powierzchni liścia jest różna i zależy od gatunku.
Czynniki zewnętrzne- nasłonecznienie. Liczba aparatów szparkowych zależy od blaszki liściowej, u dwuliściennych aparaty szparkowe przewężane są po stronie dolnej, a górna ma mało aparatów szparkowych. Wynika to z ułożenia liścia na łodydze, bo światło pada prostopadła na blaszkę liściową. U jednoliściennych światło pada ostro na blaszkę liści i aparaty szparkowe są albo równomiernie rozmieszczone albo przewężają w górnej części liścia. Aparat szparkowe stanowią 1-3% na powierzchni liścia wydajność posiadania przez szparki duży około 50%.
Pasowanie brzeżne- intensywne przy młodych liściach i otworkach, jest to pasowanie , tu jest większe efekt brzeżnej. Parowanie przez jeden duży otwór jest słaby
Reguła Stefana- intensywność parowania nie zależy od większości powierzchni.
Tk. przetchlinkowa- parowanie zachodzi przez przetchlinki w korku dotyczy drzew i krzewów gdzie korek jest tk. okrywającą.
Wskaźniki transkrypcji:
1.intensywność transkrypcji wyróżniamy w g wody x dm³x n¯²
wartość od 0,1-3,0 g H2O· dm³·n¯² informacje o tym ,że np. kukurydza może wypasować 4kg H2O a w ciągu całej wegetacji 180.
2. współczynnik transkrypcji wyrażamy jako liczbę uwarunkowaną. Mówi ile roślina zużywa wody w ciągu całej wegetacji na wyprodukowanie 1g suchej masy, dotyczy znajomości używania H2O przez roślinę, niska wartość transpiracji oznacz, że roślina oszczędza gospodarkę wodną, a wysoka transpiracja oznacza, że roślina ma dużą gospodarkę wodną.
Czynniki wpływające na wartość transkrypcji:
- temperatura- im wyższa temperatura tym łatwiejsze jest rozprowadzenie wody na powierzchni liścia.
- Wilgotność względna atmosfery – im wyższe tym transpiracja jest ograniczona.
- Ruch powietrza – im wyższy ruch tym lepsza transpiracja
- Światło – podwyższa temperaturę atmosfery, rozszerza aparaty szparkowe
- Stężenia CO2 w atmosferze- nadmierne CO2 zamyka aparaty szparkowe
- Czynniki glebowe – odpowiedni dopływ wody ok. 80%, dotlenienie – dobre warunki areabowe.
Znaczenie transpiracji dla roślin:
Korzystne
- transpiracja obniża temperaturę organizmu
- mechanizm biernego pobierania i transportu wody
- dzięki transpiracji zachodzi rozproszenie soli mineralnych i wody
- utrzymuje roślinę w gotowości metabolicznej
- dzięki regulacji transpiracji mamy szybsze lub wolniejsze wzrosty roślin
Niekorzystne:
- gdy bilans wodny jest ujemny dochodzi do więdnienięcia roślin
- niedotlenienie gleby – ok. 4C i zasolenie – ograniczają pobieranie wody z gleby.
Rodzaje transportu wody:
1. Wodę pobira się prze kom. włośników ułożonych poprzecznie do centrum (walca osiowego). kanał apalastyczny- oznacza transport H2Oz komórki do komórki.
2. migracja przez cytoplazmę 1 komórki do cytoplazmy 2 komórki przez plazmodesnę w kanałach synplastycznych
3. migracje z wakuoli do wakuoli drogą osmatyczną.
Mechanizm pobieranie wody:
Mechanizm aktywny – ujawnia się w przypadku braku lub silnego ograniczania transpiracji. Jest on umiejscowiony w korzeniu i nosi nazwę parcia korzeniowego. Widocznym objawem tego zjawiska jest gutacja i płacz roślin. Procesy te mają naturę fizjologiczną, ustają więc w przypadku zahamowania aktywności enzymatycznej komórki wywołane np. chloroformem. Siły parcia korzeniowego są najczęściej rzędu 0,1-0,2 MPa i tylko u niektórych gatunków roślin mogą być wyższe. Mechanizm aktywny spełnia pomocniczą rolę w gospodarce wodnej roślin. Istotne znaczenie odgrywa wiosną, w okresie rozwijania się pąków drzew i krzewów, kiedy nie zachodzi proces transpiracji szparkowej. Potencjał osmotyczny jest największy w liściach najniższy w korzeniu. Energia roślin powstaje w procesie oddychania.
Mechanizm bierny (transpiracja liściowa) – zachodzi dzięki transpiracji wywołyjące spadek potencjału wody w liściach i wzrost różnicy potencjału między komórkami miękiszu liści i włośników. Również na skutek transpiracji powstaje ujemne ciśnienie hydrostatyczne w naczyniach, a ciągłość nitkowatych słupów wodnych w ksylemie, warunkujących przepływ zapewniają siły kohezji i adhezji.
Jest to zasadniczy proces determinacji szybkości przepływu wody przez transpirujące liście.
Siły kolrezji- siły spójności między cząsteczką H2o
Siły adhezji- siły przylegania cząsteczek wody do ścian naczyń.
Gutacja- wpychanie wody przez zakończenia naczyń przewodzących na liściu lub na komórkach „hydrotaty”. Występuje gdy roślina ma dobry dostęp do wody i kiedy pod ciepłym dniu jest chłodna noc i wilgotność względna wzrasta. Jej motorem jest parcie korzeniowe.
Płacz roślin- zbieranie się soku brzoskwionowego na wiosnę (koniec II). Jest to najczęsciej przed deszczem.
Tkanka przewodząca- w przeciwieństwie do większości tkanek jest zbudowana z niejednorodnych komórek. Dzieli się na łyko i drewno.
Łyko (floem)- elementami łyka są przede wszystkim rurki sitowe, służą one do przeprowadzani produktów asymilacji z liści do łodygi i korzenia.
Rurki sitowe- składają się z szeregu komórek. Komórki rurek są żywe, silnie zwakuolizowane, jednak zachowany protoplast pozbawiony jest jądra komórkowego.
Komórki przyrurkowe
Włókna łykowe- komórki o charakterze wzmacniającym
Miękisz łykowy- gromadzi substancje zapasowe.
Dr...
dorota2012