Οσμωτικές ιδιότητες του κυττάρου
Οσμωτικές ιδιότητες του κυττάρουδεν είναι κάτι σταθερό και εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες. Το οσμωτικό δυναμικό του κυτταρικού χυμού σχετίζεται στενά με τη ζωτική δραστηριότητα του κυττάρου και τον μεταβολισμό του. Ο μετασχηματισμός των ουσιών στο κύτταρο οδηγεί σε αλλαγή της τιμής του οσμωτικού δυναμικού: όταν το άμυλο σακχαροποιείται, το δυναμικό αυξάνεται και, αντίθετα, όταν μετατρέπεται, μειώνεται. Η συσσώρευση οργανικών οξέων (περισσότερες λεπτομέρειες:), αυξάνει επίσης το οσμωτικό δυναμικό.Οσμωτική δυναμική τιμή
Οσμωτική δυναμική τιμήεξαρτάται από τις συνθήκες ανάπτυξης των φυτών:- τα υδρόβια φυτά που αναπτύσσονται σε γλυκό νερό έχουν ωσμωτικό δυναμικό 1-3 atm,
- για χερσαία φυτά σε υγρά μέρη - 5-10 atm.
- σε φυτά ξηρών περιοχών φτάνει τις 30 atm ή περισσότερο,
- Το οσμωτικό δυναμικό των φυτών σε αλατούχα εδάφη είναι ιδιαίτερα υψηλό. Σε αυτή την περίπτωση, είναι 100 atm ή υψηλότερη, γεγονός που εξηγείται από τη συσσώρευση μεγάλης ποσότητας αλάτων, κυρίως χλωριούχου νατρίου, στον κυτταρικό χυμό.
Φυτά ξηρών τόπων. Επομένως, η τιμή του οσμωτικού δυναμικού είναι δείκτης προσαρμογής των φυτών στις εξωτερικές συνθήκες. Το οσμωτικό δυναμικό στα φυτικά κύτταρα συνήθως δεν πραγματοποιείται πλήρως και δημιουργεί μόνο τη δυνατότητα απορρόφησης νερού από το εδαφικό διάλυμα, το οποίο έχει συγκέντρωση κοντά στη συγκέντρωση του κυτταρικού χυμού. Το πρωτόπλασμα των κυττάρων βιώνει μόνο τη διαφορά πίεσης μεταξύ του κυτταρικού χυμού και του εδαφικού διαλύματος. Εξάρτηση του οσμωτικού δυναμικού από την ορυκτή διατροφή
Επί οσμωτικό δυναμικόεπηρεάζουν επίσης οι συνθήκες ορυκτή διατροφή. Όταν προστίθεται μεγάλη ποσότητα ορυκτής διατροφής στο έδαφος, το οσμωτικό δυναμικό αυξάνεται. Ωστόσο, δεν το αυξάνουν όλα τα στοιχεία της ορυκτής διατροφής. Μεγάλη ποσότητα αζώτου στο κύτταρο οδηγεί σε πρωτεϊνοσύνθεση με χρήση σακχάρων, με αποτέλεσμα να μειώνεται η συγκέντρωσή τους στο κύτταρο και να μειώνεται το οσμωτικό δυναμικό. Όταν προστίθεται κάλιο, το μεγαλύτερο μέρος του οποίου είναι ελεύθερο στο φυτό, αυξάνεται το οσμωτικό δυναμικό.Εξάρτηση του οσμωτικού δυναμικού από τον τύπο του φυτού
Οσμωτικό δυναμικόεξαρτάται επίσης από είδη φυτών. Μερικά φυτά της ερήμου διατηρούν υψηλό οσμωτικό δυναμικό ακόμη και όταν αναπτύσσονται σε συνθήκες υπερβολικής υγρασίας (φτερό χόρτο, αψιθιά).Εξάρτηση του οσμωτικού δυναμικού από το έδαφος
Σε φυτά που αναπτύσσονται σε αλμυρές περιοχές εδάφη(αλόφυτα), με αλλαγές στις συνθήκες ανάπτυξης το οσμωτικό δυναμικό.Εξάρτηση του οσμωτικού δυναμικού από την ηλικία του φυτού
ΜΕ οσμωτικό δυναμικό ηλικίας φυτούμειώνεται? στα κύτταρα των νεαρών φύλλων είναι συνήθως πολύ υψηλότερο από ότι στα κύτταρα των παλιών φύλλων. Διαφορετικές τιμές του οσμωτικού δυναμικού μπορούν επίσης να παρατηρηθούν σε κύτταρα του ίδιου ιστού.Η σημασία του οσμωτικού δυναμικού των φυτών
Οσμωτικό δυναμικόέχει μια μεγάλη σημασία στη ζωή των φυτών: χάρη σε αυτό, το νερό εισέρχεται στο κύτταρο, συμβάλλει στη δημιουργία τουργόρ, που διατηρεί τα φύλλα των φυτών σε κατάσταση έντασης.
Όμορφα φυτά. Όταν υπάρχει έλλειψη νερού στο φυτό, λόγω οσμωτικού δυναμικού, το νερό που απομένει συγκρατείται με μεγάλη δύναμη, γεγονός που προστατεύει και το φυτό από τον μαρασμό. Το οσμωτικό δυναμικό των φυτών παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην κίνηση του νερού μέσω των ζωντανών όντων.
URL
Θειικό νάτριο
Θειικό μαγνήσιο.
Αλάτι Carlsbad
Λακτουλόζη (dufalak, πύλη ακ
Κλινική φαρμακολογία και φαρμακοθεραπεία
Belousov Yu.B., Moiseev V.S., Lepakhin V.K.
URL
Βιβλίο "Κλινική φαρμακολογία και φαρμακοθεραπεία" - Κεφάλαιο 18 ΦΑΡΜΑΚΑ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΟΥΝΤΑΙ ΓΙΑ ΠΑΘΗΣΕΙΣ ΤΟΥ ΠΕΠΤΙΚΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ - 18.5 ΔΥΣΚΟΙΛΙΟΤΗΤΑ - 18.5.4 Φάρμακα με οσμωτικές ιδιότητεςΠαράγοντες με οσμωτικές ιδιότητες
Όταν λαμβάνονται από το στόμα, αυτά τα φάρμακα δεν απορροφώνται. Έχουν οσμωτικές ιδιότητες και διατηρούν ένας μεγάλος αριθμός απόνερό στον εντερικό αυλό, αυξάνοντας τον όγκο του περιεχομένου του, γεγονός που οδηγεί σε μηχανική διέγερση της εντερικής λειτουργίας, αυξημένη κινητική δραστηριότητα και επιτάχυνση της εκκένωσης. Τα φάρμακα αυτής της ομάδας δρουν τόσο στο λεπτό όσο και στο παχύ έντερο και προκαλούν υδαρή διάρροια 3-6 ώρες μετά τη χορήγηση.
Θειικό νάτριο (αλάτι του Γκλάουμπερ). Χρησιμοποιείται σε μορφή σκόνης. Συνταγογραφήστε 15-30 g ανά δόση σε 1/4 ποτήρι νερό. Λαμβάνετε με 1 ποτήρι νερό.
Θειικό μαγνήσιο. Χρησιμοποιείται σε μορφή σκόνης. Οι δόσεις είναι οι ίδιες με το θειικό νάτριο.
Αλάτι Carlsbad περιέχει θειικό νάτριο 22 μέρη, διττανθρακικό νάτριο 18 μέρη, χλωριούχο νάτριο 9 μέρη, θειικό κάλιο 1 μέρος. Συνταγογραφήστε 1 κουταλιά της σούπας Nato Shchak σε 1/2 ποτήρι νερό.
Λακτουλόζη (dufalak, πύλη ακ, νορμάση). Είναι ένας συνθετικός μη προσροφήσιμος δισακχαρίτης που δρα λόγω οσμωτικής βαθμίδωσης. Στα έντερα μετατρέπεται σε γαλακτικό οξύ, το οποίο δεσμεύει το αμμώνιο και επομένως η λακτουλόζη χρησιμοποιείται για ηπατική ανεπάρκεια. Συνταγογραφείται με τη μορφή σιροπιού 50% σε ημερήσια δόση 60-150 ml.
Ηλεκτρολύτες– ουσίες των οποίων τα μόρια διασπώνται σε υδατικά διαλύματα και λιώνουν με το σχηματισμό φορτισμένων σωματιδίων – ιόντων. Οι ηλεκτρολύτες περιλαμβάνουν όλα τα άλατα, τα αλκάλια και τα διαλυτά οξέα. Τα διαλύματα πραγματικών ηλεκτρολυτών, σε αντίθεση με τα μη ηλεκτρολυτικά διαλύματα, διαφέρουν ως προς τις ιδιότητές τους από τα ιδανικά. Έτσι, για διαλύματα ηλεκτρολυτών, οι πειραματικά ευρεθείσες τιμές των συλλογικών χαρακτηριστικών είναι πάντα μεγαλύτερες από αυτές που υπολογίζονται σύμφωνα με τους νόμους van’t Hoff και Raoult. Δηλαδή, τα διαλύματα ηλεκτρολυτών στην πράξη συμπεριφέρονται σαν να περιέχουν περισσότερα σωματίδια διαλυμένης ουσίας από ό,τι δείχνει η αναλυτική τους συγκέντρωση. Με βάση αυτό, ο Van't Hoff πρότεινε για διαλύματα ηλεκτρολυτών στον θεωρητικό υπολογισμό των Rosm., tboil., Δtzam., να χρησιμοποιηθεί ο συντελεστής διόρθωσης i, ο οποίος ονομάστηκε συντελεστής Van't Hoff ή ισοτονικός συντελεστής:
Rosm. = iCRT; Δt βράζει. = iEm; Δtdeput. = iKm;
όπου C είναι η μοριακή συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας, m είναι η γραμμομοριακή συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας, E και K είναι οι βολλιοσκοπικές και κρυοσκοπικές σταθερές, αντίστοιχα.
Ο ισοτονικός συντελεστής δείχνει πόσες φορές ο πραγματικός αριθμός σωματιδίων μιας διαλυμένης ουσίας είναι μεγαλύτερος από τον θεωρητικά αναμενόμενο (υποθέτοντας ότι η ουσία υπάρχει στο διάλυμα μόνο με τη μορφή μορίων).
Για ιδανικά διαλύματα ηλεκτρολυτών i >1.
Ο ισοτονικός συντελεστής δείχνει επίσης πόσες φορές η παρατηρούμενη πειραματική τιμή των Rosm., Δtboil., Δtdc., είναι μεγαλύτερη από τη θεωρητικά υπολογισμένη. Ο λόγος για την απόκλιση των διαλυμάτων ηλεκτρολυτών από τους νόμους των Raoult και Van't Hoff εξήγησε για πρώτη φορά ο Σουηδός επιστήμονας S. Arrhenius. Έδειξε ότι οι ηλεκτρολύτες, λόγω της δράσης των μορίων του διαλύτη, διασπώνται σε ιόντα. Αυτή η διαδικασία οδηγεί σε αύξηση του πραγματικού αριθμού σωματιδίων διαλυμένης ουσίας.
Η μέγιστη τιμή του ισοτονικού συντελεστή (i max) για κάθε ηλεκτρολύτη θα είναι ίση με τον αριθμό των ιόντων που σχηματίζονται κατά την πλήρη διάσταση του μορίου του (ή της μονάδας τύπου), επειδή Αυτό είναι ακριβώς πόσες φορές θα αυξηθεί ο αριθμός των σωματιδίων του ηλεκτρολύτη στο διάλυμα.
Άρα, για NaCl i max = 2, για Na 3 PO 4 i max = 4.
Σε πραγματικά διαλύματα, η διάσταση συχνά δεν συμβαίνει πλήρως, ειδικά εάν ο ηλεκτρολύτης είναι αδύναμος. Επιπλέον, παρατηρούνται διαιονικές αλληλεπιδράσεις, που οδηγούν σε μείωση του αριθμού των κινητικά ενεργών σωματιδίων. Σε αυτή την περίπτωση, η τιμή του i θα είναι μικρότερη από την πιθανή μέγιστη τιμή του και θα εξαρτηθεί από τον βαθμό διάστασης του ηλεκτρολύτη:
i = 1 + α (m - 1)
όπου α είναι ο βαθμός διάστασης ηλεκτρολυτών (σε κλάσματα μονάδας). m είναι ο αριθμός των ιόντων που σχηματίζονται κατά την πλήρη διάσπαση ενός μορίου ή μιας μονάδας τύπου του ηλεκτρολύτη.
Έτσι, από δύο διαλύματα του ίδιου τύπου ηλεκτρολυτών (δηλαδή, που αποσυντίθενται στον ίδιο αριθμό ιόντων) με την ίδια μοριακή (molal) συγκέντρωση, ο ισοτονικός συντελεστής θα είναι μεγαλύτερος στο διάλυμα ηλεκτρολύτη με υψηλότερο βαθμό διάστασης α. Αντίστοιχα, ανάπτυξη, Δtboil, Δtdc. για μια τέτοια λύση θα έχει επίσης μεγάλες τιμές. Εάν η μοριακή συγκέντρωση και ο βαθμός διάστασης ηλεκτρολυτών διαφορετικών τύπων στο διάλυμα είναι τα ίδια, τότε η τιμή του i θα είναι μεγαλύτερη για τον ηλεκτρολύτη που διαχωρίζεται στο μεγαλύτερο αριθμόιόντα m.
5. Υπο-, υπερ-, ισοτονικά διαλύματα. Η έννοια της ισοσμίας (ομοιόσταση ηλεκτρολυτών). Οσμωτικότητα και ωσμωτικότητα βιολογικών υγρών.
Τα διαλύματα των οποίων η οσμωτική πίεση είναι ίση με την οσμωτική πίεση του διαλύματος που λαμβάνεται ως πρότυπο ονομάζονται ισοτονικό . Στην ιατρική, η οσμωτική πίεση των διαλυμάτων συγκρίνεται με την οσμωτική πίεση του αίματος. Ισοτονικά σε σχέση με το αίμα είναι διάλυμα NaCl 0,9% (0,15 Μ) και διάλυμα γλυκόζης 4,5-5%. Σε αυτά τα διαλύματα, η συγκέντρωση των σωματιδίων της διαλυμένης ουσίας είναι η ίδια όπως στο πλάσμα του αίματος. Τα διαλύματα που έχουν μεγαλύτερη οσμωτική πίεση από το πλάσμα αίματος ονομάζονται υπερτασικός και διαλύματα με χαμηλότερη πίεση - υποτονικός . Κατά τη διάρκεια διαφόρων ιατρικών διαδικασιών, μόνο ισοτονικά διαλύματα θα πρέπει να εγχέονται στο ανθρώπινο αίμα σε μεγάλες ποσότητες, ώστε να μην προκληθεί οσμωτική σύγκρουση λόγω έντονης απόκλισης μεταξύ της οσμωτικής πίεσης του βιολογικού υγρού και του ενέσιμου διαλύματος.
Τα υγρά του ανθρώπινου αίματος, λέμφου και ιστών είναι υδατικά διαλύματα μορίων και ιόντων πολλών ουσιών και, ως εκ τούτου, έχουν μια ορισμένη οσμωτική πίεση. Επιπλέον, σε όλη τη διάρκεια της ζωής του σώματος, τα βιολογικά υγρά διατηρούν την πίεσή τους σε σταθερό επίπεδο, ανεξάρτητα από την κατάσταση του εξωτερικού περιβάλλοντος. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διαφορετικά ισοοσμία ανθρώπινο σώμα και είναι αναπόσπαστο μέροςμια γενικότερη διαδικασία - η ομοιόσταση ή η σταθερότητα ορισμένων φυσικών και χημικών δεικτών του εσωτερικού περιβάλλοντος ενός ατόμου σε μεταβαλλόμενες εξωτερικές συνθήκες. Η ισοοσμία είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστική για βιολογικά υγρά όπως το αίμα και η λέμφος. Έτσι, η οσμωτική πίεση του αίματος στους ανθρώπους είναι σχεδόν σταθερή και στους 37 o C κυμαίνεται μεταξύ 740-780 kPa (δηλαδή σχεδόν 8 φορές περισσότερο από την ατμοσφαιρική πίεση). Όταν η ωσμωτική πίεση του αίματος αλλάζει, το σώμα επιδιώκει να την αποκαταστήσει αφαιρώντας μια περίσσεια ποσότητα διαλυμένων σωματιδίων από το αίμα (αν αυξάνεται η πίεση) ή, αντίθετα, αυξάνοντας τον αριθμό των κινητικά ενεργών σωματιδίων (αν η πίεση μειωθεί). . Τα νεφρά παίζουν τον κύριο ρόλο στη ρύθμιση της ωσμωτικής πίεσης του αίματος. Ιζωοσμία ρυθμίζεται κυρίως από την κεντρική νευρικό σύστημακαι τη δραστηριότητα των ενδοκρινών αδένων.
Η σύνθεση των βιολογικών υγρών περιλαμβάνει μια σειρά από ουσίες. Η συνολική συγκέντρωσή τους ονομάζεται ωσμωτικότητα
(ισότονη συγκέντρωση) και αντιπροσωπεύει τη χημική ποσότητα όλων των κινητικά ενεργών (δηλαδή, ικανών για ανεξάρτητη κίνηση) σωματιδίων (ανεξάρτητα από το σχήμα, το μέγεθος και τη φύση τους) που περιέχονται σε 1 λίτρο υγρού και δεν διεισδύουν σε ημιπερατή μεμβράνη. Οσμωτικότητα
εκφράζεται σε milliosmoles ανά λίτρο (mOsm/L). Φυσιολογικά, η ωσμωτικότητα του πλάσματος του αίματος είναι 280-300 mOsm/L, για το εγκεφαλονωτιαίο υγρό - 270-290 mOsm/L, για τα ούρα - 600-1200 mOsm/L. Οσμωτικότητα
- τη συγκέντρωση των ίδιων σωματιδίων διαλυμένα σε ένα κιλό βιολογικού υγρού, εκφρασμένη σε χιλιοστογραμμομόρια ανά χιλιόγραμμο (mOsm/kg). Κανονικά, η ολική ενδοκυτταρική ωσμωτικότητα εξαρτάται κυρίως από τη συγκέντρωση των ιόντων K + και των σχετικών ανιόντων και είναι ίση με την ωσμωτικότητα του εξωκυττάριου υγρού, που προσδιορίζεται από τα ιόντα Na + και τα σχετικά ανιόντα. Επομένως, δεν υπάρχει γενική κίνηση του νερού μέσα ή έξω από τα κύτταρα. Η ωσμοριακή ισορροπία διατηρείται με διάφορους φυσιολογικούς μηχανισμούς που μπορούν να διαταραχθούν σε κρίσιμες συνθήκες: η κίνηση του νερού προς αυξημένες συγκεντρώσεις ιόντων, η νεφρική απέκκριση οσμωτικά δραστικών ουσιών (ουρία, άλατα), η απομάκρυνση του CO2 μέσω των πνευμόνων και η αντιδιουρητική ορμόνη.
6. Ο ρόλος της όσμωσης στα βιολογικά συστήματα. Πλασμόλυση και κυτταρόλυση. Εξάρτηση του βαθμού αιμόλυσης των ερυθροκυττάρων από τη συγκέντρωση του διαλύματος NaCl.
Ο λόγος για την εμφάνιση οσμωτικών φαινομένων στο σώμα είναι ότι όλα τα βιολογικά υγρά είναι υδατικά διαλύματα ηλεκτρολυτών και μη ηλεκτρολυτών και οι κυτταρικές μεμβράνες μπορούν να θεωρηθούν ημιπερατές. Ωσμωσηπαίζει πρωταγωνιστικό ρόλο στην κατανομή του νερού μεταξύ ενδο- και εξωκυτταρικού περιεχομένου, μεταξύ διαφόρων ιστών και συστημάτων ιστών που σχηματίζουν όργανα. Η κυτταρική μεμβράνη είναι ημιπερατή και το νερό διέρχεται από αυτήν αρκετά ελεύθερα. Το κέλυφος επιτρέπει στα ιόντα ηλεκτρολυτών και σε μόρια άλλων ουσιών να περάσουν αυστηρά επιλεκτικά. Από έξω, τα κύτταρα πλένονται με μεσοκυττάριο υγρό, το οποίο είναι επίσης ένα υδατικό διάλυμα. Επιπλέον, η συγκέντρωση των διαλυμένων ουσιών μέσα στα κύτταρα είναι μεγαλύτερη από ότι στο μεσοκυττάριο υγρό. Ως αποτέλεσμα της όσμωσης, παρατηρείται μετάβαση του διαλύτη από το εξωτερικό περιβάλλον στο κύτταρο, η οποία προκαλεί μερική διόγκωσή του ή turgor. Σε αυτή την περίπτωση, το κύτταρο αποκτά κατάλληλη σταθερότητα και ελαστικότητα. Το Turgor βοηθά στη διατήρηση ενός συγκεκριμένου σχήματος οργάνων σε ζωικούς οργανισμούς, μίσχους και φύλλων στα φυτά.
Εάν ένα κύτταρο εισέλθει σε περιβάλλον διαλύματος με υψηλή συγκέντρωση αλάτων και άλλων διαλυτών ουσιών (υπερτονικό διάλυμα), αυτό οδηγεί σε όσμωση, κατά την οποία το νερό διαχέεται από το κύτταρο στο διάλυμα. Εάν ένα κύτταρο με ισχυρό κέλυφος κυτταρίνης εισέλθει σε ένα τέτοιο υπερτονικό διάλυμα, τότε εμφανίζεται το φαινόμενο πλασμόλυση – συμπίεση του πρωτοπλάστη και διαχωρισμός του από τα κυτταρικά τοιχώματα. Στην περίπτωση ζωικών κυττάρων που έχουν πλαστική μεμβράνη (για παράδειγμα, ερυθρά αιμοσφαίρια), εμφανίζεται μια γενική συστολή και ρυτίδωση του κυττάρου. Η χρήση υψηλών συγκεντρώσεων αλάτων ή ζάχαρης για τη συντήρηση τροφίμων είναι ευρέως γνωστή. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι μικροοργανισμοί εκτίθενται πλασμόλυσηκαι να γίνει μη βιώσιμος. Εάν ένα κύτταρο εισέλθει σε περιβάλλον διαλύματος με μειωμένη συγκέντρωση ουσιών (υποτονικό διάλυμα), αυτό οδηγεί σε όσμωση, κατά την οποία το νερό διαχέεται από το διάλυμα στο κύτταρο, γεγονός που οδηγεί στη διόγκωσή του. Εάν η διαφορά στις συγκεντρώσεις των ενδο- και εξωκυτταρικών υγρών είναι αρκετά μεγάλη και το κύτταρο δεν έχει ισχυρά τοιχώματα, η κυτταρική μεμβράνη καταστρέφεται και το περιεχόμενό της απελευθερώνεται στο περιβάλλον διάλυμα - κυτταρόλυση. Σε περίπτωση καταστροφής της μεμβράνης των ερυθροκυττάρων και απελευθέρωσης σε περιβάλλονπεριεχόμενο των ερυθρών αιμοσφαιρίων, ένα φαινόμενο που ονομάζεται οσμωτικό σοκ ( αιμόλυση ).
Δείκτης της ισχύος των ερυθρών αιμοσφαιρίων είναι η ωσμωτική τους αντίσταση, δηλ. ικανότητα αντίστασης σε μείωση της οσμωτικής πίεσης. Ένα μέτρο της ωσμωτικής αντίστασης των ερυθρών αιμοσφαιρίων είναι η συγκέντρωση NaCl από την οποία αρχίζει η αιμόλυση. Στους ανθρώπους, αυτό συμβαίνει σε διάλυμα NaCl 0,4% (ελάχιστη οσμωτική αντίσταση) και σε διάλυμα NaCl 0,34%.διαλύματος, όλα τα ερυθρά αιμοσφαίρια καταστρέφονται και λαμβάνει χώρα πλήρης αιμόλυση του αίματος (μέγιστη οσμωτική αντίσταση).
Τα ερυθρά αιμοσφαίρια στο αίμα κάθε ατόμου, σύμφωνα με το κριτήριο της ωσμωτικής αντίστασης, κατανέμονται σύμφωνα με το νόμο του Gauss. Επομένως, μία από τις κύριες παραμέτρους που χαρακτηρίζουν τις οσμωτικές ιδιότητες των ερυθροκυττάρων σε εναιώρηση είναι η μέση τιμή του λεγόμενου. οσμωτική ευθραυστότητα, αριθμητικά ίση με τη συγκέντρωση NaCl στην οποία συμβαίνει λύση του 50% των κυττάρων (Εικ.).
Η όσμωση είναι η διάχυση του νερού μέσω ημιπερατών μεμβρανών. Η όσμωση προκαλεί τη μετακίνηση του νερού από ένα διάλυμα με υψηλό δυναμικό νερού σε ένα διάλυμα με χαμηλό δυναμικό νερού.
Λόγω του γεγονότος ότι τα κενοτόπια περιέχουν ισχυρά διαλύματα αλάτων και άλλων ουσιών, τα φυτικά κύτταρα απορροφούν συνεχώς νερό οσμωτικά και δημιουργούν υδροστατική πίεση στο κυτταρικό τοίχωμα, που ονομάζεται πίεση turgor. Η πίεση στρέψης αντιτίθεται από μια ίση πίεση από το κυτταρικό τοίχωμα, που κατευθύνεται μέσα στην κυψέλη. Τα περισσότερα φυτικά κύτταρα υπάρχουν σε υποτονικό περιβάλλον. Αλλά εάν ένα τέτοιο κύτταρο τοποθετηθεί σε ένα υπερτονικό διάλυμα, το νερό θα αρχίσει να φεύγει από το κύτταρο σύμφωνα με τους νόμους της όσμωσης (για να εξισώσει το δυναμικό του νερού και στις δύο πλευρές της μεμβράνης). Το κενοτόπιο θα συρρικνωθεί σε όγκο, η πίεσή του στον πρωτοπλάστη θα μειωθεί και η μεμβράνη θα αρχίσει να απομακρύνεται από το κυτταρικό τοίχωμα. Το φαινόμενο της αποκόλλησης πρωτοπλάστη από το κυτταρικό τοίχωμα ονομάζεται πλασμόλυση. Υπό φυσικές συνθήκες, μια τέτοια απώλεια στροβιλισμού στα κύτταρα θα οδηγήσει σε μαρασμό του φυτού, πτώση των φύλλων και των στελεχών. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία είναι αναστρέψιμη: εάν το κύτταρο τοποθετηθεί σε νερό (για παράδειγμα, όταν ποτίζουμε ένα φυτό), εμφανίζεται ένα φαινόμενο που είναι το αντίθετο από την πλασμόλυση - αποπλασμόλυση
Η έννοια των φυτικών ιστών και οργάνων. Ταξινόμηση φυτικών ιστών.
Ένα όργανο είναι ένα μέρος ενός φυτού που εκτελεί ορισμένες λειτουργίες και έχει μια συγκεκριμένη δομή. Τα βλαστικά όργανα, που περιλαμβάνουν τη ρίζα και το βλαστό, αποτελούν το σώμα των ανώτερων φυτών. παρέχουν την ατομική ζωή του ατόμου.
Στα μανιτάρια και στα κατώτερα φυτά δεν υπάρχει διαίρεση του σώματος σε όργανα. Το σώμα τους αντιπροσωπεύεται από ένα σύστημα μυκηλίου ή θάλλου.
Ο σχηματισμός οργάνων σε ανώτερα φυτά στη διαδικασία της εξέλιξης συνδέεται με την ανάδυσή τους στη γη και την προσαρμογή τους στην επίγεια ύπαρξη.
Υφάσματα- πρόκειται για σταθερά, φυσικά επαναλαμβανόμενα σύμπλοκα κυττάρων, παρόμοια σε προέλευση, δομή και προσαρμοσμένα για να εκτελούν μία ή περισσότερες λειτουργίες.
Σύμφωνα με τις λειτουργίες που εκτελούνται, διακρίνονται 6 τύποι ιστών: εκπαιδευτικοί (ή μεριστοί - από το ελληνικό meristos - διαιρούμενοι) και μόνιμοι, συμπεριλαμβανομένων των ιστών περιθωριοποιημένων, βασικών, μηχανικών, αγώγιμων και απεκκριτικών.
Ένας ιστός ονομάζεται απλός εάν όλα τα κύτταρα του είναι πανομοιότυπα σε σχήμα και λειτουργία (παρέγχυμα, σκληρόγχυμα, κολλέγχυμα). Οι σύνθετοι ιστοί (αγώγιμοι) αποτελούνται από κύτταρα που είναι άνισα σε σχήμα, εσωτερική δομή και λειτουργία, αλλά σχετίζονται με κοινή προέλευση (για παράδειγμα, ξυλόμορφο, που σχηματίζεται από το κάμβιο).
Υπάρχει επίσης μια ταξινόμηση των υφασμάτων με βάση την προέλευσή τους. Σύμφωνα με αυτή την ταξινόμηση, οι ιστοί χωρίζονται σε πρωτογενείς και δευτερογενείς.
Από το πρωτογενές μερίστωμα, που βρίσκεται στην άκρη του βλαστού και στην άκρη της ρίζας, καθώς και από το έμβρυο του σπόρου, σχηματίζονται πρωτογενείς μόνιμοι ιστοί (επιδερμίδα, κολένχυμα, σκληρένχυμα, ιστός αφομοίωσης, επίβλημα). Τα κύτταρα των μόνιμων ιστών είναι ανίκανα για περαιτέρω διαίρεση. Από τα κύτταρα ενός εξειδικευμένου μεριστώματος - του προκάμβιου - σχηματίζονται πρωτογενείς αγώγιμοι ιστοί (πρωτογενές ξυλώμα, πρωτογενές φλόωμα).
Από τα κύτταρα του δευτερογενούς μεριστώματος σχηματίζονται: από το κάμβιο - δευτερογενείς ιστοί (δευτερογενές ξυλόπανο, δευτερογενές φλοιό), από το φελογόνο - περίδερμα (φελλός, φελλόδερμα), που εμφανίζεται όταν το στέλεχος και η ρίζα παχύνουν. Οι δευτερογενείς ιστοί βρίσκονται συνήθως σε γυμνόσπερμα και δικοτυλήδονα αγγειόσπερμα. Η ισχυρή ανάπτυξη των δευτερογενών ιστών (ξύλο και μπαστούνι) είναι χαρακτηριστική των ξυλωδών φυτών.
Εκπαιδευτικά υφάσματα
Οι εκπαιδευτικοί ιστοί, λόγω της συνεχούς μιτωτικής διαίρεσης των κυττάρων τους, εξασφαλίζουν το σχηματισμό όλων των φυτικών ιστών, δηλ. διαμορφώνει πραγματικά το σώμα του.
ιστοί περιβλήματος
Τα κύτταρα της επιδερμίδας είναι ερμητικά κλειστά μεταξύ τους, λόγω των οποίων εκτελεί μια σειρά από λειτουργίες:
1) εμποδίζει τα παθογόνα να εισέλθουν στο φυτό.
2) προστατεύει τους εσωτερικούς ιστούς από μηχανική βλάβη;
3) ρυθμίζει την ανταλλαγή αερίων και τη διαπνοή.
4) νερό και άλατα απελευθερώνονται μέσω αυτού.
5) μπορεί να λειτουργήσει ως ιστός αναρρόφησης.
6) συμμετέχει στη σύνθεση διαφόρων ουσιών, στην αντίληψη των ερεθισμών και στην κίνηση των φύλλων.
Κύρια υφάσματα
Τα κύρια υφάσματα είναι πλέονόλα τα φυτικά όργανα. Γεμίζουν τα κενά μεταξύ αγώγιμων και μηχανικών ιστών και υπάρχουν σε όλα τα βλαστικά και γεννητικά όργανα. Αυτοί οι ιστοί σχηματίζονται λόγω της διαφοροποίησης των κορυφαίων μεριστωμάτων και αποτελούνται από ζωντανά παρεγχυματικά κύτταρα, διαφορετικά σε δομή και λειτουργία. Υπάρχουν παρέγχυμα αφομοίωσης, αποθήκευσης, αέρα και νερού.
Η φωτοσύνθεση λαμβάνει χώρα στο παρέγχυμα αφομοίωσης ή χλωροφύλλης. Αυτός ο ιστός βρίσκεται στα υπέργεια όργανα των φυτών (φύλλα, νεαροί πράσινοι μίσχοι).
Το παρέγχυμα αποθήκευσης κυριαρχεί στο στέλεχος, τη ρίζα και το ρίζωμα. Αποθηκευτικές ουσίες - πρωτεΐνες, λίπη, υδατάνθρακες - εναποτίθενται στα κύτταρα αυτού του ιστού.
Το αερόφερτο παρέγχυμα, ή ερένχυμα, αποτελείται από κοιλότητες που φέρουν αέρα (διακυτταρικοί χώροι), οι οποίες είναι δεξαμενές για την παροχή αερίων ουσιών. Αυτές οι κοιλότητες περιβάλλονται από κύτταρα του κύριου παρεγχύματος (χλωροφύλλη ή αποθήκευση). Το Aerenchyma είναι καλά ανεπτυγμένο σε υδρόβια φυτά σε διάφορα όργανα και μπορεί να βρεθεί σε χερσαία είδη. κύριος σκοπός του είναι να συμμετέχει στην ανταλλαγή αερίων, καθώς και να διασφαλίζει την άνωση των φυτών.
Τα κύτταρα του παρεγχύματος του υδροφόρου ορίζοντα περιέχουν βλεννώδεις ουσίες στα κενοτόπια που βοηθούν στη διατήρηση της υγρασίας. Κυρίως αυτά τα κύτταρα βρίσκονται σε παχύφυτα (κάκτοι, αλόη, αγαύη).
Μηχανικά υφάσματα
Οι μηχανικοί ιστοί είναι υποστηρικτικοί (ενισχυτικοί) ιστοί που σχηματίζουν τον σκελετό του φυτού και παρέχουν τη δύναμή του, με αποτέλεσμα το φυτό να αντέχει σε εφελκυστικά, συμπιεστικά και λυγιστικά φορτία. Υπάρχουν μηχανικοί ιστοί με ομοιόμορφα και ανομοιόμορφα παχύρρευστα κυτταρικά τοιχώματα.
Αγώγιμα υφάσματα
Οι αγώγιμοι ιστοί παρέχουν ρεύμα προς τα πάνω και προς τα κάτω στο φυτό. Ένα ανοδικό ρεύμα είναι ένα ρεύμα ορυκτών αλάτων διαλυμένων στο νερό, που ταξιδεύει από τις ρίζες κατά μήκος του στελέχους προς τα φύλλα. Το ανερχόμενο ρεύμα πραγματοποιείται μέσω των αγγείων και των τραχειών του ξυλώματος (ξύλου). Το ρεύμα προς τα κάτω είναι η ροή οργανικών ουσιών που κατευθύνονται από τα φύλλα προς τις ρίζες κατά μήκος των στοιχείων του κόσκινου του φλοιώματος (φλοιώ).
Αγώγιμα στοιχεία ξυλώματος. Τα πιο αρχαία αγώγιμα στοιχεία του ξυλώματος είναι οι τραχειίδες - αυτά είναι επιμήκη κύτταρα με μυτερά άκρα. Οι τραχείδες έχουν λιγνωμένο κυτταρικό τοίχωμα. Με βάση τη φύση της πάχυνσης των κελυφών, το μέγεθος και τη θέση των τμημάτων των πρωταρχικών κελυφών σε αυτά, διακρίνονται 4 τύποι τραχειών: δακτυλιοειδείς, σπειροειδείς, πορώδεις και σκαλοειδείς.
Τα αγώγιμα στοιχεία του φυλλώματος στα αρχαγονικά φυτά, εκτός από τα βρύα, αντιπροσωπεύονται από κυψέλες κόσκινου. Στα διαμήκη τοιχώματά τους υπάρχουν διαμπερείς τρύπες που μοιάζουν με κόσκινο, και γι' αυτό ονομάζονται κοσκίνια. Στα αγγειόσπερμα, κατά τη διαδικασία της εξέλιξης, σχηματίστηκε ο 2ος τύπος αγώγιμων στοιχείων - σωλήνες κόσκινου, οι οποίοι είναι ένα διαμήκη κορδόνι κυττάρων που ονομάζονται τμήματα.
Αγγειακές-ινώδεις δέσμες. Το φλοίωμα και το ξυλώμα σχηματίζουν αγγειο-ινώδεις δέσμες, οι οποίες βρίσκονται στον κεντρικό αξονικό κύλινδρο και μπορεί να είναι ανοικτές ή κλειστές.
Οι κλειστές δέσμες αποτελούνται από ξυλόμιο και φλόωμα, μεταξύ των οποίων δεν υπάρχει κάμβιο και, επομένως, δεν σχηματίζονται νέο φλόωμα και στοιχεία ξυλώματος. Οι κλειστές αγγειο-ινώδεις δέσμες βρίσκονται στους μίσχους και στα ριζώματα των μονοκοτυλήδονων.
Οι ανοιχτές δέσμες έχουν κάμβιο μεταξύ του φυλλώματος και του ξυλώματος. Ως αποτέλεσμα της δραστηριότητας του καμβίου, η δέσμη μεγαλώνει και το όργανο πυκνώνει. Οι ανοιχτές αγγειο-ινώδεις δέσμες βρίσκονται σε όλα τα αξονικά όργανα των δικοτυλήδονων και των γυμνόσπερμων φυτών.
Εκκριτικοί ιστοί
Οι απεκκριτικοί ιστοί αντιπροσωπεύονται από διάφορους σχηματισμούς (συνήθως πολυκύτταροι, λιγότερο συχνά μονοκύτταροι), που εκκρίνονται από
φυτών ή απομόνωσης μεταβολικών προϊόντων ή νερού στους ιστούς του. Στα φυτά διακρίνονται οι απεκκριτικοί ιστοί εσωτερικής και εξωτερικής έκκρισης.
Ένα φυτικό κύτταρο διαφέρει από ένα ζωικό κύτταρο κυρίως στη δομή του κυτταρικού τοιχώματος, την παρουσία χλωροπλαστών που παρέχουν φωτοσύνθεση και κενοτόπια γεμάτα με κυτταρικό χυμό (Εικ. 2-13).
Κυτταρική μεμβράνηαποτελείται από δύο στρώματα. Το εσωτερικό στρώμα βρίσκεται δίπλα στο κυτταρόπλασμα και ονομάζεται κυτταροπλασματική ή πλασματική μεμβράνη, πάνω από την οποία σχηματίζεται ένα εξωτερικό παχύ στρώμα κυτταρίνης, που ονομάζεται κυτταρικό τοίχωμα. Η κυτταρική μεμβράνη είναι εύκολα διαπερατή από υγρά και αέρια, και διεισδύεται από τα λεπτότερα σωληνάρια (πλασμοδέσματα) που συνδέουν τα γειτονικά κύτταρα.
o Τα πλασμοδέσματα είναι πόροι μέσω των οποίων ανταλλάσσονται ουσίες μεταξύ γειτονικών κυττάρων και τα κύτταρα οργανώνονται σε ένα ενιαίο σύνολο. Ένα ανάλογο των μεσοκυτταρικών συνδέσεων κενού μεταξύ ζωικών κυττάρων.
Πλασίδια (χλωροπλάστες)- σχηματισμοί διπλής μεμβράνης με δικό τους DNA. προέκυψε πιθανώς από κυανοβακτήρια ως αποτέλεσμα της σύντηξης με ένα φυτικό κύτταρο. Παρέχουν φωτοσύνθεση ATP και οργανικών ενώσεων με τη συμμετοχή της ηλιακής ενέργειας.
Το κενοτόπιο είναι μια δομή που μοιάζει με σάκο μονής μεμβράνης γεμάτη με κυτταρικό χυμό που συμμετέχει στη διατήρηση της οσμωτικής ομοιόστασης και του σχήματος των κυττάρων. Τα κενοτόπια αναπτύσσονται από στέρνες του ενδοπλασματικού δικτύου. Η μεμβράνη που περικλείει το κενοτόπιο ονομάζεται τονοπλαστής. Σε ένα νεαρό φυτικό κύτταρο, ο κυτταρικός χυμός συσσωρεύεται σε μικρά κενοτόπια· σε ένα ενήλικο κύτταρο, τα κενοτόπια συγχωνεύονται, ο πυρήνας και άλλα οργανίδια μετακινούνται στην περιφέρεια και το κενοτόπιο καταλαμβάνει σχεδόν ολόκληρο τον όγκο του κυττάρου. Η σύνθεση του κυτταρικού χυμού περιλαμβάνει νερό στο οποίο είναι διαλυμένα οργανικά οξέα (οξαλικό, μηλικό, κιτρικό κ.λπ.), σάκχαρα (γλυκόζη, σακχαρόζη, φρουκτόζη) και μεταλλικά άλατα (νιτρικό ασβέστιο, θειικό μαγνήσιο, φωσφορικό κάλιο, άλατα σιδήρου). . Μία από τις σημαντικές λειτουργίες των κενοτοπίων είναι η συσσώρευση ιόντων και η διατήρηση του turgor (turgor πίεση).
Ρύζι. 2-13. Η δομή ενός φυτικού κυττάρου. 1 - συγκρότημα Golgi; 2 - ριβοσώματα που βρίσκονται ελεύθερα. 3 - χλωροπλάστες; 4 - διακυτταρικοί χώροι. 5 - πολυριβοσώματα (πολλά ριβοσώματα διασυνδεδεμένα). 6 - μιτοχόνδρια; 7 - λυσοσώματα; 8 - κοκκώδες ενδοπλασματικό δίκτυο. 9 - λείο ενδοπλασματικό δίκτυο. 10 - μικροσωληνίσκοι; 11 - πλασμοδεσματα; 12 - κυτταρική μεμβράνη; 13 - πυρήνας; 14 - πυρηνική μεμβράνη. 15 - πόροι στο πυρηνικό περίβλημα. 16 - κέλυφος κυτταρίνης. 17 - υαλόπλασμα; 18 - τονοπλαστικό; 19 - κενοτόπιο; 20 - πυρήνας.
2. Οσμωτικές ιδιότητες φυτικού κυττάρου
1. Τοποθετήστε τα κομμάτια των φύλλων του υδρόβιου φυτού Vallisneria σε μια γυάλινη πλάκα και απλώστε μερικές σταγόνες απεσταγμένο νερό έτσι ώστε τα φύλλα Vallisneria να παραμείνουν στο υδατικό περιβάλλον. Καλύψτε το αντικείμενο με ένα γυαλί κάλυψης και εξετάστε την κατάσταση στροβιλισμού των κυττάρων στο μικροσκόπιο. Σε υψηλή μεγέθυνση του μικροσκοπίου, είναι ορατά ορθογώνια κύτταρα, με άχρωμο κέλυφος διπλού περιγράμματος και γειτονικό πρωτόπλασμα με πράσινους χλωροπλάστες (Εικ. 2-14).
2. Αντικαταστήστε το νερό στο οποίο βρίσκονται τα φυτικά κύτταρα με ένα υπερτονικό διάλυμα (8% χλωριούχο νάτριο). Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε διηθητικό χαρτί για να απορροφήσει το νερό.από κάτω από το γυαλί του καλύμματος. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας μια πιπέτα, ρίξτε ένα υπερτονικό διάλυμα κάτω από την καλυπτρίδα. Σε ένα υπερτονικό διάλυμα, τα κύτταρα χάνουν νερό και περνούν από μια κατάσταση στροβιλισμού σε μια κατάσταση πλασμόλυσης. Το παρασκεύασμα δείχνει κύτταρα στα οποία, ως αποτέλεσμα της απώλειας νερού από τα κενοτόπια, το πρωτόπλασμα με χλωροπλάστες διαχωρίζεται από την κυτταρική μεμβράνη. Τα περιεχόμενα του κελιού συμπιέζονται.
3. Στη συνέχεια, θα πρέπει να αντικαταστήσετε ξανά το υπερτονικό διάλυμα με απεσταγμένο νερό χρησιμοποιώντας την παραπάνω μέθοδο. Όταν το διάλυμα αντικατασταθεί, τα κύτταρα κορεσθούν με νερό και επιστρέφουν στην προηγούμενη κατάσταση στροβιλισμού, η οποία μετά την πλασμόλυση ονομάζεται αποπλασμόλυση.
Ρύζι. 2-14. Η κίνηση του νερού μέσω του κυτταρικού τοιχώματος ενός φυτικού κυττάρου. A - turgor? Β -
πλασμόλυση; Β - αποπλασμόλυση.