fizjologia roślin 1
Komentarze: 0
Ten wpis mówi o fizjologii roslin. Fizjologia odpowiada na pytanie dlaczego dana roślina ma daną cechę np. sukulenty grubą kutikulę, epifity welamen. Fizjologia opiera się na anatomii, morfologii, chemii, fizyce, cytologii, podstawą fizjologii jest biochemia. Fizjologia korzysta z badań ekologii. Ekologia bada zachowanie roślin w warunkach naturalnych, fizjologia w kontrolowanych. Fizjologia to nauka doświadczalna, analizująca różne czynniki, pomiary pokazywane są w liczbach. W badaniach fizjologicznych wszystkie czynniki są na stałym poziomie oprócz jednego badanego. W ekologicznych badaniach warunki są zmienne. Obie nauki uwzględniają indywidualne różnice pomiędzy osobnikami. W krótkotrwałych pomiarach używa się jednej rośliny, w długotrwałych kilku. Analiza statystyczna określa stopień wiarygodności wyników.
Gospodarka wodna. Zawartość wody w materiale roślinnym. Świeża masa jest to całkowita masa rośliny, żeby ją określić ważymy zebrany organ od razu po zebraniu. Sucha masa to świeża masa po odparowaniu wody. Płatki kwiatów mają 90 - 95% wody, liście 75 - 95%, korzenie 70 - 90%, soczyste owoce 70 - 90%, nasiona 5 - 15%, drewno 40 - 50%, są to martwe elementy, ale przewodxą wodę - ilośc wody zależy od rośliny, zarodniki grzybów, które nie są roslinami, tworzą osobne królewstwo i są bliżej spokrewnione z królewstwem zwierząt niż roślin 5 -7,2%. Żywe tkanki mają 70 - 90 % wody, drewno $0 - 50%, niektóre zarodniki roślin niższych ok. 1%. W komórce ściana komórkowa jest martwa, ma 50% wody (zależy od wieku komórki), cytoplazma 75%, są w niej białka, wakuola 98%, ma ona wodny rostwór związków mineralnych i organicznych. Woda ma małą gęstość, średnia gęstośc minerałów w skorupie ziemskiej do gęstości wody wynosi 2,5. Rosliny lądowe mają kilkadziesiąt procent wody, zachowuja kształt, mają elementy wzmacniające, ważne na lądzie. Woda ma mały ciężar molekularny 18 O +2 H daje 20 unitów. W 1 litrze (dm3) jest 1000 g wody (1 kg) i 55,6 moli wody. Mol ma 6,023x10 do23 cząsteczek. W ciele roślin na jedną cząsteczkę związku organicznego przypadają 3 cząsteczki wody. Małe rozmiary wody w porównaniu do innych cząsteczek ułatwiają jej transport od korzenia do konarów. Przy zużyciu małej ilości energii wnika między cząsteczki celulozy i polipeptydów oraz przenika przez błonę komórkową. Ważna cecha jest ciepło właściwe wody. 1 cal na g 4 J, woda to czynnik ograniczający szybkie zmiany temperatury i ich działanie na organizm. woda stabilizuje klimat przez powolne pobieranie ciepła latem i powolne oddawanie ciepła zimą. Woda ma wysokie ciepło parowania, 1 g wody w 20 st. C potrzebuje 2,25 kJ, wysokie ciepło parowania zabezpiecza wodę przed parowaniem, a zbiorniki wodne przed zamarzaniem. Woda ma wysokie ciepło zamarzania, zamarznięcie 1 g wody w lód w 0 st. C potrzebuje 320 J, dlatego rośliny nie zamarzają. Pod ciśnieniem atmosferycznym woda wrze w 100 st. C, życie możliwe jest w temp 0 - 50 st. C, jest to zakres temperatur dla życia. Biologicznie istotna cecha wody to lepkość, jest to wewnętrzne tarcie spowodowanie oporem cząstek przesuwających się względem siebie. Lepkość spada ze wzrostem temperatury. Dla porównania gliceryna ma dużą lepkość, eter małą. Wysokie napięcie powierzchniowe istotne jest przy migracji wody w kapilarach glebowych i tkankach roslin, na powierzchni krople wody przyciągaja się. Napięcie powierzchniowe jest ważne dla transportu wody w naczyniach. Wysoka spójnośc cząsteczek wody (kohezja),woda w naczyniu podciąga się do góry, jest to przyciąganie cząsteczek. Adhezja to przyleganie cząsteczek do powierzchni o ładunku elektrycznym np. ścian komórkowych naczyń, jako kapilar. Przezroczystośc wody jest ważna dla roslin lądowych i zanurzonych do 100 m. Gdyby woda miała kolor przepuszczałaby tylko fale danej długości. Woda przepuszcza promieniowanie ważne dla fotosyntezy PAR. Struktura cząsteczkowa wody, jest 1 atom tlenu, 2 wodoru. O ma ładunek ujemny, H mają dodatni. cała cząsteczka jest obojętna elektrycznie. Układ O i H względem siebie daje kąt 105 stopni. Cała cząsteczka jest obojętna, tlen jest elektroujemny, wodór elektrododatni, cała cząsteczka to dipol. O ma 6 elektronów, H daje 2 protony, razem jest 8 elektronów, jest to stabilny oktet,kąt 105 st. pomiędzy wiązaniami wodorowymi daje nierównomierne rozłożenie ładunków. H ma dodatni, O ujemny. Cała cząsteczka jest neutralna, ale ma ładunki składowe są spolaryzowane. Jest to dipol, cząsteczki się wzajemnie przyciągają tworząc wiązania wodorowe. 80% wody w komórce przez 10 do -11 sekundy tworzy strukturę parakrystaliczną, tworzą sie i rozpadają grona cząsteczek wody, zależy to od temperatury, gdy wysoka rozpadaja się, całkowity rozpad mógłby zniszczyć białka i inne struktury biologiczne. W porównaniu do CO2 woda ma niską, zależnośc od temperatury rozpuszczalność dla O2, CO2 rozpuszcza się dobrze, O2 słabo. Jest zdolnośc cząsteczek do dysocjacji w wodzie, kwasy, zasady, sole, dobrze dysocjują w wodzie, dzieki temu rosliny mogą selektywnie pobierać związki jonowe. Woda to śródło protonów H+ dla istot żywych i tlenu wbudowywanego w związki organiczne. Synteza wody wiąże dużą energię, 2H2+O2=2H2O, światło rozbija wodę na jony, uwolniona energia jest wykorzystywana do fotosyntezy. Woda jako dipol dehydratuje kationy i aniony. W badaniach biologicznych wykorzystywane są izotopy naturalne O216 lub O18 i wodór i deuter. Deuter ma takie same właściwości chemiczne jak wodór, tylko cięższe jądro. Ciężka woda ma masę 16+4=20. gęstość 1,8078 w 4 st. C, zamarza w 3,8 st.C. Gęstośc zwykłej wody to 1. Temperatura wrzenia ciężkiej wody to 101, 4 st. C, zwykłej 100. Pobieranie wody i transport wody w roslinie, pobieranie wody i transport wody do komórki jest w 4 procesach: dyfuzji, ozmozie, imbilicji (pęcznieniu) i masowym przepływie wody związany z gradientem ciśnień. Dyfuzja to bierny transport cząsteczek związany z energią kinetyczną cząstki, jest to stały ruch. Dyfuzja to stały ruch w układzie nie potrzeba struktur, dyfunduje rozpuszczony cukier w szklance gdy dolejemy wody. Jest woda i cząsteczki rozpuszczone, rozchodzą się one po całym naczyniu. Jest ruch cząstek energia kinetyczna cząstki przemieszczają się, względem siebie aż wyrównuje się ich ilość w danej jednostce przestrzeni. Ruch cząsteczek zależy od gradientu stężenia, żeby był ruch musi być gradient, jest gradient wody i gradient cząsteczki rozpuszczonej. Są to gradienty potencjałów chemicznych. Gdy jest mniej wody gradient potencjału wody ma ujemną wartośc, ruchy dwóch cząsteczek układają się przeciwnie, jest ruch cząsteczek, mieszają się. Potem cząsteczki migruja między sobą z takim samym natężeniem w obie strony. Dyfuzja to bierny ruch cząsteczki lub jomu, jej podstawą jest energia kinetyczna cząsteczek lub jonów. W stanie równowagi ruch jest nieukierunkowany. Ilośc substancji dyfundującej w jednostce czasu zależy od gradientu dyfuzyjnego, rodzaju substancji i temperatury, szybkośż dyfuzji obniża się w czasie jej trwania. Przestrzeń przebyta przez cząsteczkę jest proporcjonalna do pierwiastka czasu. Pierwiastek z t s=const x pierwiastek z t. I prawo Ficka ilośc substancji dyfundującej w jednostce czasu przez dowolny przekrój zależy od wielkości gradientu, rodzaju dyfundującej substancji, wyrażonej jako współczynnik jej dyfuzji i od temperatury, im wyższa temperatura tym większa energia kinetyczna i szybsza dyfuzja. II prawo Ficka przestrzeń przebyta przez substancję nie jest jak w ruchu prostoliniowym proporcjonalna do jednostki czasu, ale jest proporcjonalna do pierwiastka jednostki czasu. s=const x pierwiastek z t. Szybkośz dyfuzji obniża się z czasem jej trwania. W transporcie długodystansowym korzenie - liście dyfuzja nie ma znaczenia, ważna jest w krótkodystansowym transporcie między komórkami i organellami. Osmoza jest to dyfuzja drobin wody przez błonę półprzepuszczalną, któa jest łatwo przepuszczalna dla wody, trudno dla cząsteczek w niej rozpuszczonych. błona ogranicza dwa roztwory o różnym potencjale chemicznym wody. Zdolność układu do osmozy to zdolność układu do zmiany objętości. Warunki osmozy to występowanie błon półprzepuszczalnych w komórkach rośliny, błony przepuszczają cząsteczki w pewnym układzie fizycznym, taką błoną jest plazmolema. W komórce jest cytoplazma i sok komórkowy, ośrodek osmotyczny (osmoticum) komórki gdy na zewnątrz jest woda, w środku rozpuszczone są związki powstaje pomiędzy komórką a środowiskiem gradient potencjału wody, czyli różnica potencjału wody. W soku komórkowym są rozpuszczone związki chemiczne, więc potencjał wody maleje. Gdy w układzie są same cząsteczki wody, potencjał wynosi 0, gdy w szkalnce rozpuścimy łyżeczkę cukru jego cząsteczki wyphcną ją potencjał wody spadnie. Migracja wody jest od wyższego do niższego potencjału chemicznego wody. Jest dążnośc do wyrównania stężeń. kierunek jest ze środowiska o wyższym potencjale wody do środowiska o niższym. Układ fizyczny nasycony, jest 80% wody, 20% cukru, jest wysoki potencjał wody, czysta woda ma wyższy. W transporcie w roślinie woda wnika do komórki, komórka pęcznieje rosnie objętość soku komórkowego. Naciska on na plazmoleme i ścianę komórkową. Ciśnienie napierające na ścianę to turgor p. Ciśnienie wzrasta dzięki pobieraniu wody przez układ. Ciśnienie wywierane na ścianę to turgor, na wakuole to ciśnienie sprężystości ścian komórkowych w. Ściana oddziałuje ciśnieniem przeciwnie skierowanym. Oba ciśnienia są równe p=w. Roztwór w wakuoli decyduje o obniżeniu potencjału chemicznego wody, ma związki osmotycznie czynne: sole, kwasy organiczne, kwasy, zasady, mono i oligosacharydy, ich stężenie zawiera potencjał osmotyczny Π*, na niego idzie suma związków osmotycznie czynnych. Zależy on od stężenia m/l(dm3), stałej gazowej R=8,31 J/molxK - zależy od temp. w kelwinach. Π*=cxRxK ponieważ ciśnienie osmotyczne, które roztwór wywiera zależy od liczby cząsteczek w danej objętości a elektrolity dysocjują w wodzie jest to wzór nie dla elektrolitów. w przypadku elektrolitów wstawiamy współczynnik izometryczny Π*=ixcxRxK. W roztworach jonowych jest interakcja pomiędzy cząsteczkami, nie są samodzielnymi cząsteczkami.
Dodaj komentarz