آب,سلول و گیاه(تحقیق دانش آموزی)
آب,سلول و گیاه(تحقیق دانش آموزی)
آب، سلول و گیاه ويژگي هاي منحصر به فرد فيزيكي و شيمیايي آب:
توزيع نامتقارن الكترون ها سبب مي شود تا آب مولكولي قطبي باشد.
تفکیک بارهای مثبت و منفی بین اکسیژن و هیدروژن: پيوند هيدروژني بین مولكول هاي آب همجوار يا بين آب و ساير مولكول هاي قطبي.
پیوند هیدروژنی مسئول بسیاری از خواص منحصر به فرد آب در مقایسه با ملکولهای با اندازه ملکولی یکسان است.
آب پوسته هاي هيدراسيون در اطراف ابرمولكول ها تشکیل می دهد.
ويژگي هاي حرارتي آب :
آب در محدوده دمايي مناسب براي حيات حالت مايع خود را حفظ مي كند
ظرفيت گرمايي منحصر به فرد آب: گرماي ويژه آب برابر با يك كالري (4/18 ژول بر گرم بردرجه سانتیگراد) است.
هدايت گرمائي آب بالا است: حذب و پخش مقدار زیادی انرژی بدون افزایش جدی دما و پایداری حرارتی گیاه.
آب داراي گرماي ذوب و گرماي تبخير بالايي است: تنظیم درجه حرارت گیاه.
آب حلال تمام عياري است: تشکیل پوسته هیدراسیون (در اطراف یونها یا ملکولهای باردار) کلیدی است
پیوستگی: جاذبه قوي متقابل بين مولكول هاي آب كه ناشي از پيوندهاي هيدروژني است
قدرت کشش (کشش سطحی) ناشی از پیوستگی است: علاوه بر قدرت کشسانی، قطرات آب کروی می مانند.
قدرت کشسانی: حداکثرکششی است که یک ستون ممتد از هر ماده ای تحمل می کند.
چسبندگی: جذب مولكول آب به سمت سطوح جامد
صعود مويينگي آب ناشی از چسبندگی است.
آب، سلول و گیاه کنترل حركت آب توسط انتشار و حركت توده ای صورت می گیرد.
نقل مكان: به صورت فعال و غير فعال ممکن می گردد.
حركت غير فعال اغلب مواد یا به صورت حركت توده اي است يا به صورت انتشار.
حركت توده اي از فشار هيدروستاتيك (نیروی بیرونی نظیر جاذبه یا فشار) منشا مي گيرد.
انتشار: نوعي حركت جهت دار مواد (ذرات) از ناحيه با غلظت بالا به ناحيه با غلظت پايين است. مثال: گلوكز حل شده در آب، دي اكسيد كربن حل شده در آب يا دي اكسيد كربن موجود در هوا.
قانون فيك: سرعت انتشار به طور مستقيم با سطح مقطع مسير انتشار و گراديان غلظت يا فشار بخار و به طور معكوس با طول مسير انتشار ارتباط دارد.
اسمز: انتشار آب از خلال يك غشاء با قابليت عبور انتخابي. در مورد حرکت آب اسمز يك حالت خاص از انتشار است.
قانون فيك براي انتشار مولكول هاي ماده حلال هم صادق است.
انتشار اسمزی آب تنها هنگامي رخ مي دهد كه دو ظرف (دو سلول) بوسيله غشا با قابليت نفوذ انتخابي جدا شده باشند و به چنين سازوكاري اسمز مي گويند.
آب همانند هر ماده ديگري تنها هنگامي كه تفاوت بين انرژي آب در دو بخش از يك سيستم وجود دارد مي تواند حركت كند.
آب، سلول و گیاه cell sap less
concentrated cell sap more
concentrated
آب، سلول و گیاه محتواي انرژي آب را همانند هر ماده ديگري مي توان بر اساس پتانسيل شيميايي آن بيان نمود.
انرژي شيميایي عبارت است از مقدار انرژي آزاد بر يك مول از ماده مورد نظر و معياري از ظرفيت و قابليت آن ماده براي واكنش يا حركت مي باشد.
اسمز تنها هنگامي رخ مي دهد كه انرژي آزاد مولي آب (پتانسيل شيميايي آب) در يك طرف غشاء با نفوذپذيري انتخابي بيشتر از انرژي آزاد مولي آب در طرف ديگر همان غشا باشد.
حل شدن ماده حل شونده (ماده محلول) در يك محلول آبي سبب کاهش پتانسيل شيميايي و در نتيجه افت انرژي آزاد آب از طریق كاهش نسبت مولي آب در آن محلول مي شود.
سلول هاي گياهي ورود و خروج آب را از طريق تغيير در غلظت مواد محلول در سيتوسل نسبت به غلظت محلول خارج سلولي كنترل مي كنند.
پتانسيل شيميايي آب مقدار كاري كه آب مي تواند در يك نقطه (به عنوان مثال يك سلول يا واكوئل) در مقايسه با آب خالص در همان دما و فشار اتمسفري انجام دهد را نشان مي دهد.
تنها راهي كه سلولهاي گياهي مي توانند حركت آب را تنظيم كنند از طريق ايجاد نوعي گراديان مواد محلول در دو طرف غشاء است.
حركت و جريان آب غير فعال است ولی حركت و جريان مواد محلول نياز به انتقال فعال دارد: اسمز بطور غير مستقيم به انرژي نياز دارد.
تنظيم اسمزي: سازوكار تنظيم وضعيت آب سلول گياهي از طريق تجمع مواد محلول .
آب، سلول و گیاه پتانسيل شيميايي آب داراي يك جزء اسمزي و يك جزء فشاري است.
اگر لوله با قابلیت عبور انتخابی را از محلول قند پر كرده و در يك ظرف آب خالص وارونه گذاشته شود: حجم محلول موجود در لوله با انتشار آب از طريق غشاء افزايش مي يابد تا فشار هيدروستاتيك ايجاد شده در لوله با نيرویي كه آب را بداخل لوله مي راند برابر گردد. اين نيرو كه از واحد فشار برخوردار است (نيرو بر واحد سطح) را فشار اسمزي مي گويند.
مقدار فشار اسمزي كه بوجود مي آيد تابع غلظت مواد محلول است.
يك محلول به خودی خود نمي تواند داراي فشار اسمزي باشد. اين محلول فقط در حالتي داراي پتانسيل اعمال فشار است كه در يك اسمومتر قرار داده شود: محلول ياد شده داراي پتانسيل اسمز است. پس پتانسيل اسمزي = منفي فشار اسمزي.
فشار هم يكي از فاكتورها در تعيين جهت و سرعت حركت آب در اسمومتر مي باشد.
هم انتشار و هم فشار پتانسيل شيميايي كل آب را تعيين مي كنند و پتانسيل شيميايي كل است كه حركت آب را در گياه تعيين مي كند.
تنها در درختان بلند (ارتفاع بیش از 10 متر) بخش ثقلي پتانسيل آب مي تواند قابل توجه باشد.
اندازه گيري مقادير نسبي آسان تر از اندازه گيري مقادير مطلق است.
بيان پتانسيل آب به صورت واحد فشار (پاسكال) كه سنخيت بيشتر (نسبت به واحد انرژی) با سيستم خاك – گياه – اتمسفر دارد صورت می گیرد.
پاسكال (Pa) كه برابر با نيروي يک نيوتن بر متر مربع است واحد استاندارد SI براي فشار است.
