Каким образом вода попадает в клетку

Растительная клетка поглощает воду по законам осмоса. осмос наблюдается при наличии двух систем с различной концентрацией веществ, когда они сообщаются с мембраны. в этом случае по законам термодинамики выравнивание концентраций происходит за счет вещества, для которого мембрана проницаема.

при рассмотрении двух систем с различной концентрацией осмотически активных веществ следует, что  выравнивание концентраций в системе 1 и 2 возможно только за счет перемещение воды. в системе 1 концентрация воды выше, поэтому поток воды направлен от системы 1 к системе 2. по достижении равновесия реальный поток будет равен нулю.

растительную клетку можно рассматривать как осмотическую систему. клеточная стенка, окружающая клетку, обладает определенной эластичностью и может растягиваться. в вакуоли накапливаются  растворимые в воде вещества (сахара, органические кислоты, соли), которые осмотической активностью. тонопласт и плазмалемма выполняют в данной системе функцию мембраны, поскольку эти структуры избирательно проницаемы, и вода проходит через них значительно легче, чем вещества, растворенные в клеточном соке и цитоплазме. в связи с этим,  если клетка попадает в окружающую среду, где концентрация  осмотически активных веществ будет меньше по сравнению с концентрацией внутри клетки (или клетка помещена в воду), вода по законам осмоса должна поступать внутрь клетки.

возможность молекул воды перемещаться из одного места в другое измеряется водным потенциалом   (ψв).  по законам термодинамики вода всегда движется из области с более высоким водным потенциалом в область с более низким потенциалом.

водный потенциал  (ψв) – показатель термодинамического состояния воды. молекулы воды кинетической энергией, в жидкости и водяном паре они беспорядочно движутся. водный потенциал больше в той системе, где выше концентрация молекул и больше их общая кинетическая энергия. максимальным водным потенциалом обладает чистая (дистиллированная) вода. водный потенциал такой системы условно принят за нуль.

единицей измерения водного  потенциала являются единицы давления: атмосферы, паскали, бары:

1 па = 1 н/м2  (н- ньютон); 1 бар=0,987 атм =105  па=100 кпа;

1 атм =1,0132 бар; 1000 кпа = 1 мпа

при растворении в воде другого вещества, понижается концентрация воды, уменьшается кинетическая энергия молекул воды, снижается водный потенциал.  во  всех растворах  водный потенциал ниже, чем у чистый воды, т.е. в стандартных условиях он выражается отрицательной величиной. количественно это понижение выражают величиной, которая называется  осмотическим потенциалом  (ψ осмотический потенциал – это мера снижения водного потенциала за счет присутствия  растворенных веществ. чем больше в растворе молекул растворенного вещества, тем осмотический потенциал ниже.

при поступлении воды в клетку ее размеры увеличиваются, внутри клетки повышается гидростатическое  давление, которое заставляет плазмалемму прижиматься  к клеточной стенке. клеточная оболочка, в свою очередь, оказывает противодавление, которое характеризуется  потенциалом давления  (ψдавл.) или гидростатическим потенциалом, он обычно положителен  и тем больше, чем больше воды в клетке.

таким образом, водный потенциал клетки зависит от концентрации осмотически действующих веществ – осмотического потенциала (ψосм.) и от потенциала давления (ψ

при условии, когда вода не давит на клеточную оболочку (состояние плазмолиза или увядания), противодавление клеточной оболочки равно нулю, водный потенциал равен осмотическому:

ψв.  = ψосм.

по мере поступления воды  в клетку появляется противодавление клеточной оболочки, водный потенциал будет равен разности между  осмотическим потенциалом и потенциалом давления:

ψв.= ψосм.  + ψдавл.

разница между осмотическим потенциалом клеточного сока и противодавлением клеточной оболочки определяет поступление воды в каждый данный момент.

при условии, когда клеточная оболочка растягивается до предела, осмотический потенциал целиком уравновешивается противодавлением клеточной оболочки, водный потенциал становиться равным нулю, вода в клетку перестает поступать:

- ψосм.  = ψдавл.,   ψв.= 0

вода всегда поступает в сторону более отрицательного водного потенциала: от той системы, где энергия больше, к той системе, где энергия меньше.

женский-архегонии, мужской- антеридии