VODA I BILJNE STANICE
Ž i v o t nastao u vodi ovisi o vodi BEZ VODE NEMA ŽIVOTA
Voda - izvanredno velika uloga u životu biljaka - sastavni dio svih biljnih organizama potrebna za: - odvijanje svih fizioloških procesa - održavanje strukturnog jedinstva stanica, tkiva, čitavog organizma služi kao: - otapalo i sredina transport organskih i anorganskih tvari osigurava: - hidrataciju i bubrenje koloida protoplazme - turgorski tlak doprinosi: - čvrstoći biljaka - sudjeluje u nizu biokemijskih reakcija
Voda - višestruka uloga u biljnom organizmu - nužno potrebna za fotosintezu (samo 0,01 % od ukupne količine) - biljno hranivo opskrbljuje biljke s H i O atomima oslobađaju se cijepanjem vode (fotoliza) - potrebni za sintezu svih org. molekula - utječe na prijenos i raspodjelu hraniva i na metabolizam u biljci * mineralne tvari - iz korijena kroz stabljiku do listova * asimilati iz lišća u druge organe - sve biokemijske i fiziološke reakcije u biljci uz učešće vode - nužno potrebna za: - održavanje turgescentnosti - klijanje sjemena bubrenje org. tvari i aktivacija enzima - svojstva protoplazme uvjetovana su fizikalno-kemijskim svojstvima vode
Voda struktura i svojstva Polarnost molekula elektro negativan naboj - molekula elektroneutralna - raspored naboja - neravnomjeran kovalentna veza elektro pozitivan naboj
Voda struktura i svojstva Vodikove veze molekule vode vežu se međusobno slabim vodikovim vezama BITNO SVOJSTVO VODE da se veže unutar sebe - svaka molekula povezana s prosječno 3 4 susjedne molekule - nakupine molekula vezane vodikovim vezama neprestano se stvaraju i razgrađuju
Voda struktura i svojstva polarnost i sposobnost stvaranja vodikovih veza omogućava vodi sudjelovanje u brojnim interakcijama
Voda struktura i svojstva Hidratacija - molekule vode raspoređuju se oko iona ili nabijenih skupina makromolekula (pokrivaju njihov naboj) - smanjuju se interakcije između nabijenih tvari povećava njihova topljivost HIDRATACIJA IONA voda NAJBOLJE OTAPALO za ionske tvari vodeni ili hidratacijski plašt veličina ovosi o naboju iona - veći naboj iona veći vodeni plašt tvar slabije djeluje na druge čestice
Vodena otopina NaCl
HIDRATACIJA TOPIVIH PROTEINA Hidrofilne skupine: - karboksilna ( COO - ) - amino ( NH + 4 ) - hidroksilna (-OH - ) * imaju električna polja (naboj) privlače molekule vode * tvar topiva u vodi Hidrofobne skupine: - metilna (-CH 3 ) - metilenska (-CH 2 -) * nemaju polarnost odbijaju vodu * ako prevladavaju tvar nije topiva u vodi
HIDRATACIJA TOPIVIH PROTEINA Vodeni plaštevi oko enzima čine ih reaktivnijima gubitak gubi se aktivnost enzima Kationi privlače molekule vode iz vodenog plašta Dehidracija odbubravanje proteina
vodikove veze uvjetuju - neobična toplinska svojstva vode: visoki specifični toplinski kapacitet visoka lataentna toplina isparavanja
VISOKI SPECIFIČNI TOPLINSKI KAPACITET veliki broj vodikovih veza između molekula vode omogućava apsorbiranje topline bez velikih promjena temperature H 2 O učinkovito zadržava toplinu - temperatura se smanjuje vrlo polagano Stanice (pune vode) mogu primati ili gubiti toplinu - uz minimalne promjene temperature Voda štiti od brzih promjena temperature - pomaže da stanice održe normalnu unutrašnju temperaturu
VISOKA LATENTNA TOPLINA ISPARAVANJA H 2 O vodena para - kidanje vodikovih veza - troši se velika količina energije - omogućava biljkama učinkovito hlađenje isparavanje vode - transpiracija najvažniji mehanizam za odstranjivanje topline (mogla bi pregrijati listove i inhibirati djelovanje enzima) troši se toplinska energija primljena od Sunca listovi se ne zagrijavaju na vanjsku tempeaturu
POVEĆANJE VOLUMENA PRI SMRZAVANJU - hlađenje molekule vode se približavaju - 4 C voda najgušća molekule se još gibaju - temp. niže 4 C - molekule samo vibriraju - vodikovi mostovi rigidniji i otvoreniji - temp. 0 C i ispod voda u krutom stanju led - gustoća manja nego u tekućem stanju - led pliva na tekućoj fazi * ovo svojstvo vode OMOGUĆAVA brojnim organizmima PREŽIVLJAVANJE ispod zamrznute vodene površine (temp. viša od 0 C)
POVRŠINSKA NAPETOST I KAPILARNOST Površinska napetost - molekule vode veliku površinsku napetost * tendencija smanjenja površine voda poprima oblik okruglih kapljica
POVRŠINSKA NAPETOST I KAPILARNOST Kapilarnost * visoka površinska energija vode vrlo značajna za održavanje granice s lipidima u membrani - kapilarnost rezultat djelovanja površinske napetosti dizanje vode u kapilari - značajan čimbenik za provođenje vode u provodnim elementima biljke Važna - međusobna privlačnost molekula vode kohezija - priljubljivanje molekula vode uz druge tvari - adhezija
PROPUSTLJIVOST STANICE ZA VODU I OTOPINE - pri usvajanju vode značajnu ulogu imaju određene fizikalno-kemijske pojave: - difuzija - osmoza - bubrenje - sila sisanja - osmotski tlak - turgor
DIFUZIJA - sposobnost miješanja molekula tekućina ili plinova u određenom volumenu do izjednačenja koncentracija - ne stupaju u kemijsku reakciju
DIFUZIJA stanica Molekule se gibaju iz pravca veće koncentracije prema manjoj koncentraciji Brzina raste s temperaturom - smanjuje se s povećanjem viskoznosti Velika važnost pri primanju vode iz tla - gibanju otopljenih tvari na male udaljenosti - gubitku vodene pare iz listova
BUBRENJE * makromolekularni sustav ili tijelo prima tekućinu ili vodenu paru uz povećanje volumena (tvari bubrenja) ( difuzijom hidratacija) * fizikalni proces ne sudjeluje izmjena tvari - rezultat - privlačenja vode i stvaranja vodenih plašteva oko nabijenih čestica - u protoplazmi i staničnoj stijenci - kapilarnog ulaganja vode između celuloznih mikrofibrila u staničnoj stijenci * reverzibilan proces * snažan utjecaj imaju anorganski ioni prvenstveno - kationi djeluju odbubravajuće (posebno viševalentni Ca 2+ i Al 3+ )
BUBRENJE Odlučuju ujuće e značenje za izmjenu tvari u stanici - jer je uloga proteina citoplazme jer je uloga proteina citoplazme određena je njihovom hidratacijom Primanje vode (pretežno ili isključivo) ivo) sjemenke, lišajevi, epifiti
OSMOZA - difuzija kroz polupropusnu membranu - difundira otapalo (voda)
OSMOZA viši vodni potencijal (manja koncenracija otopine) smjer niži vodni potencijal (veća koncentracija otopine) izotonična otopina hipertonična otopina hipotonična otopina Vodni potencijal i koncentracija otopine obrnuto proporcionalni
OSMOZA - koncentracija otopine proporcionalna osmoskom tlaku izotonična otopina hipertonična otopina hipotonična otopina Izotonična otopina osmotski tlak otopine (koncentracija) = osmotskom tlaku stanice (koncentraciji) Hipertonična otopina osmotski tlak otopine (koncentracija) veći od osmotskog tlaka stanice (koncentracije) Hipotonična otopina osmotski tlak otopine (koncentracija) manji od osmotskog tlaka stanice (koncentracije)
OSMOZA - potencijalni osmotski tlak postoji u svakoj živoj stanici - povećava se s koncentracijom otopljenih čestica - različit kod različitih biljaka - u različitim tkivima i organima iste biljke - može se mijenjati i unutar iste stanice - aktualni osmotski tlak javlja se kada se stanica stavi u otopinu - energetski spontani proces bez utroška energije - osmotski tlak proporcionalan je koncentraciji otopine
PLAZMOLIZA I DEPLAZMOLIZA HIPOTONIČNA normalni turgorski tlak - Plazmoliza - odjeljivanje protoplasta od st. stijenke - u hipertoničnoj otopini (otopina saharoze ili KNO 3 - samo u živim stanicama Različiti oblici ovisno o viskozitetu protoplazme: HIPERTONIČNA nema turgorskog tlaka - konveksna mala viskoznost - konkavna veća viskoznost - grčevita vrlo velika viskoznost
TURGOR (= turgorski tlak, turgescencija) - sila koja u živoj stanici - onemogućava neograničeno ulaženje vode - - tlak staničnog sadržaja na staničnu stijenku - vrlo značajan za biljne stanice daje čvrstoću biljci i - omogućava očuvanje oblika organa
TURGOR (= turgorski tlak, turgescencija) - sila koja u živoj stanici - onemogućava neograničeno ulaženje vode -
SILA SISANJA moć primanja vode Primanje vode kod biljaka ovisi o: - koncentraciji staničnog soka potencijalni osmotski tlak - elastičnosti st. stijenke, odnosno o turgorskom tlaku S = Π* - P S = sila sisanja Π* = potencijalni osmotski tlak P = turgorski tlak 1. Stanje pune turgescencije (zasićenja vodom) Π* = P; S = 0 2. Stanje između zasićenja i opuštenosti stijenke S = Π* - P 3. Stanje opuštene stijenke (venuće) S = Π*; P = 0 4. Stanje negativne napetosti stijenke (plazmoliza)