БІОФІЗИКА РОСЛИН - Ю. І. Посудін - 2004

IІ. ПРОЦЕСИ ПЕРЕНОСУ В СИСТЕМІ РОСЛИНА-ҐРУНТ-ПОВІТРЯ

6. ПЕРЕНОС МАСИ

6.5. ВОДНИЙ ПОТЕНЦІАЛ КЛІТИНИ

Враховуючи лише осмотичний потенціал та потенціал тиску, отримуємо вираз для водного потенціалу:

Ψ_в= Ψ_s + Ψ_p,

Розглянемо відкриту ємність з чистою водою. Оскільки є прямий контакт з атмосферою, гідростатичний тиск води дорівнює атмосферному, через що потенціал тиску Ψ = 0, осмотичний потенціал Ψ = 0, отже, водний потенціал ψ = ψ + *F = 0 (рис. 6.1, а).

Якщо розчинити 0,1 моля сахарози в 1 л води, то концентрація отриманого розчину буде дорівнювати 0,1 М. Осмотичний потенціал такого розчину при температурі 20 °С (293 К) згідно з рівнянням (6.9) становитиме Ψ_s = RTC_ц = -0,244 МПа. Потенціал тиску в такій системі Ψ_p = 0, а водний потенціал розчину Ψ_в = Ψ_p + Ψ_s = 0 - 0,244 МПа = -0,244 МПа (рис. 6.1, б).

Розглянемо зав’ялу клітину, в якої відсутній тургорний тиск, концентрація солей (NaCl) в якій дорівнює 0,3 М. Осмотичний потенціал сольового розчину в клітині дорівнює Ψ_s = RTC_c = -0,732 МПа. Потенціал тиску в такій системі Ψ_p = 0, а водний потенціал клітини Ψ_в = Ψ_p + Ψ_s = 0 - 0,732 МПа = -0,732 МПа (рис. 6.1, в).

Рис. 6.1. Приклади, що ілюструють концепцію водного потенціалу та його компонентів: а - чиста Вода; б - розчин (0,1 М) сахарози; β-занурення зав'ялої клітини у розчин сахарози; оскільки водний потенціал клітини менший, ніж водний потенціал розчину, Клітина поглинає воду; після досягнення рівноваги клітина набуває додатного тургорного тиску; г - збільшення концентрації сахарози у розчині примушує клітину віддати воду, внаслідок чого тургорний тиск зменшується.

Зануримо цю зав’ялу клітину у цукровий розчин (0,1 М). Через те, що водний потенціал розчину (Ψ_в = -0,244 МПа) перевищує водний потенціал клітини (Ψ_в = -0,732 МПа), вода буде прямувати з розчину у клітину.

Через те, що початковий потенціал клітини менший, ніж водний потенціал розчину, клітина поглинає воду і утворює внутрішній гідростатичний тиск, який називають тургорним. Стан рівноваги установлюється, коли потенціал клітини стане рівним водному потенціалу розчину тобто Ψ_вк = Ψ_вр = -0,244 МПа (де Ψ_вк - водний потенціал клітини, Ψ_вр - водний потенціал розчину). Коли встановлюється динамічна рівновага, надходження води у клітину припиняється. Гідростатичний тиск стає додатним і рівним Ψ_р = Ψ_в - Ψ_s = -0,244 МПа — (-0 732 МПа) = = 0,488 МПа (рис. 6.1, г).

Вода також може залишати клітину завдяки осмосу. Якщо в наведеному прикладі збільшити концентрацію цукрового розчину до 0,3 М, то водний потенціал розчину (Ψ_вр = -0,732 МПа) стане більш від’ємним порівняно з водним потенціалом клітини (Ψ_вк = -0,244 МПа), і вода буде переходити з клітини у розчин.

Приклад. Визначити водний потенціал зав’яло! рослинної клітини якщо осмотичний потенціал дорівнює Ψ_s = -2МПа.

Розв’язання. Використовуємо рівняння (6.11), враховуючи, що для зав’яло! клітини Ψ_р = 0:

Ψ_в= Ψ_p + Ψ_s = 2 МПа + 0 МПа = -2 МПа.