Celulele de plante absoarbe apa conform legilor de osmoză. Osmoza este observată în prezența a două sisteme cu concentrații diferite de substanțe atunci când sunt comunicate prin intermediul unei membrane semipermeabile. În acest caz, în conformitate cu legile termodinamicii, nivelarea concentrațiilor apare datorită unei substanțe pentru care membrana este permeabilă.
Când se analizează două sisteme cu concentrații diferite de substanțe active osmotic, rezultă că nivelarea concentrațiilor în sistemul 1 și 2 este posibilă numai datorită mișcării apei. În sistemul 1 concentrația de apă este mai mare, deci fluxul de apă este direcționat de la sistemul 1 la sistemul 2. După atingerea echilibrului, debitul real va fi zero.
Celulele vegetale pot fi considerate ca un sistem osmotic. Peretele celular care înconjoară celula are o anumită elasticitate și poate fi întins. În vacuol se acumulează substanțe solubile în apă (zaharuri, acizi organici, săruri), care posedă activitate osmotică. Tonoplast și plasmalemma îndeplinesc funcția unei membrane semipermeabile în acest sistem, deoarece aceste structuri sunt selectiv permeabile și apa trece prin ele mult mai ușor decât substanțele dizolvate în miezul celular și citoplasmă. În acest sens, dacă celula intră în mediul înconjurător, unde concentrația de substanțe active osmotic este mai mică decât concentrația din interiorul celulei (sau celula este plasată în apă), apa din legea osmoză trebuie să intre în celulă.
Capacitatea moleculelor de apă de a se deplasa de la un loc la altul este măsurată prin potențialul de apă (Ψv). Conform legilor termodinamicii, apa se deplasează întotdeauna dintr-o zonă cu un potențial de apă mai mare într-o regiune cu un potențial mai scăzut.
Potențialul de apă (Ψ in) este un indicator al stării termodinamice a apei. Moleculele de apă au energie cinetică, în vapori lichizi și de apă se mișcă în mod aleatoriu. Potențialul de apă este mai mare în sistem în care concentrația moleculelor este mai mare și energia lor cinetică totală este mai mare. Potențialul maxim de apă este apă pură (distilată). Potențialul de apă al unui astfel de sistem este presupus în mod condiționat ca fiind zero.
Unitatea de măsură a potențialului apei este unitățile de presiune: atmosfere, pascale, bare:
1 atm = 1,0132 bari; 1000 kPa = 1 MPa
Atunci când apa se dizolvă într-o altă substanță, concentrația de apă scade, energia cinetică a moleculelor de apă scade, iar potențialul apei scade. În toate soluțiile, potențialul de apă este mai mic decât cel al apei pure, adică în condiții standard, este exprimată ca valoare negativă. Cantitate, această scădere este exprimată printr-o valoare numită potențialul osmotic (Ψ Osm). Potențialul osmotic este o măsură a reducerii potențialului de apă datorită prezenței substanțelor dizolvate. Cele mai multe molecule dizolvate în soluție, potențialul osmotic este mai mic.
Când apa intră în celulă, dimensiunile sale cresc, în interiorul celulei crește presiunea hidrostatică, ceea ce determină plasmalemma să se agațe de peretele celular. Membrana celulară, la rândul ei, are o contrapresiune care este caracterizată de un potențial de presiune (presiunea Ψ) sau de un potențial hidrostatic, de obicei este pozitiv și cu cât mai multă apă din celulă.
Astfel, potențialul de apă al unei celule depinde de concentrația substanțelor cu acțiune osmotică - potențialul osmotic (Ψcosm) și potențialul de presiune (presiunea Ψ).
Cu condiția ca apa să nu apese pe membrana celulară (starea de plasmoliză sau vâltoarea), contrapresiunea membranei celulare este zero, potențialul de apă este egal cu cel osmotic:
Pe măsură ce apa intră în celulă, apare contrapresiunea peretelui celular, potențialul de apă este egal cu diferența dintre potențialul osmotic și potențialul de presiune:
Diferența dintre potențialul osmotic al sucului celular și presiunea din spate a membranei celulare determină debitul de apă la orice moment dat.
Cu condiția ca membrana celulară să fie întinsă la limită, potențialul osmotic este complet echilibrat de presiunea din spate a membranei celulare, potențialul de apă devine zero, apa din celulă încetează să curgă:
Apa vine mereu în direcția unui potențial negativ de apă: de la sistemul unde energia este mai mare, până la sistemul unde energia este mai mică.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: