Растительная клетка как осмотическая система

Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах. Явление осмоса играет важную роль во многих химических и биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры. Упругость клеток (тургор), обеспечивающая эластичность тканей и сохранение определенной формы органов, обусловлена осмотическим давлением. Животные и растительные клетки имеют оболочки или поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойствами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблюдается рсмос. [c.74]

Явление осмоса имеет огромное значение в жизни растений и животных. Благодаря наличию осмотического давления в растительных клетках растения через корневую систему всасывают большое количество воды, с которой проникают и питательные вещества. Вода, а с нею и растворенные питательные вещества поступают из корней в проводящие сосуды и направляются к точкам роста, которые у некоторых видов растений расположены на расстоянии нескольких десятков метров от корневой системы. [c.156]

РАСТИТЕЛЬНАЯ КЛЕТКА КАК ОСМОТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА [c.105]

На основании изложенных выше литературных и экспериментальных данных можно предложить следующую гипотетическую схему биохимических процессов, возникающих в простейшем случае лод действием ауксина в растительной клетке, находящейся в фазе растяжения. Молекула ИУК, являющаяся донором электрона, образует лабильный комплекс с гипотетическим рибонуклеопротеидом-переносчиком поверхностной мембраны. Образование такого комплекса приводит к увеличению количества фосфатных групп, освобождающихся от связи с белком. Активированный таким образом переносчик связывает кальций пектатов клеточных стенок свободными фосфатными группами и транспортирует его на внутреннюю сторону мембран. Эта реакция идет с использованием энергии АТФ, в результате чего усиливается окислительное фосфорилирование и дыхание. В реакции переноса кальция принимают участие сократительные белки, содержащие сульфгидрильные группы. Перемещение кальция сопровождается изменением мембранного потенциала и активности ферментов, локализованных в мембранах и клеточных стенках (аскорбатоксидазы, метилпектинэстеразы). Изменяется также поглощение и выделение ряда катионов и анионов, в частности, увеличивается поглощение калия. В результате удаления части кальция клеточная стенка становится более пластичной, вследствие чего возрастают сосущая сила и поступление воды в вакуоль. Начинается растяжение клеточной оболочки. Переносчик под действием РНК-азы распадается на внутренней стороне мембраны и затем ресинтезируется для переноса новых ионов кальция. Растяжение клеточной стенки индуцирует системы синтеза пектинов, целлюлозы и других компонентов оболочки. Эти процессы также сопровождаются затратой энергии и усилением интенсивности дыхания. Растяжение и увеличение гидратации цитоплазмы приводит к уменьшению ее вязкости и активизации гидролитических ферментов. Вслед за поглощением воды в вакуоль поступают осмотически активные вещества, поддерживающие сосущую силу клетки. [c.42]

Как уже отмечалось, осмотические явления наблюдаются лишь в системах, содержащих так называемые полупроницаемые перепонки, свободно пропускающие через себя растворители и лишь частично проницаемые для растворенных в последних веществ. В растительной клетке роль такой полупроницаемой мембраны выполняет вся протоплазма и, в первую очередь, ее пограничные слои — мембраны. Считают, что различия в проницаемости клеточной оболочки и пограничных слоев протоплазмы, а также имеющаяся в клетке вакуоль с клеточным соком являются факторами, от которых в значительной степени зависит скорость проникновения в клетку и выделения клеткой воды. [c.68]

ГИИ надо назвать дыхание, при котором вследствие окисления питательных веществ освобождающаяся энергия запасается уже упоминавшимся соединением — АТФ. В итоге эта форма энергии используется для выполнения биологической работы. Вероятно, еще со школьных времен вы помните, что работу определяют как произведение силы и расстояния. Если происходит сокращение белковых фибрилл, то это — механическая работа, тогда как в основе изменений положения листьев мимоз и других растений лежит осмотическая (связанная с транспортом веществ) работа. Если происходят процессы биосинтеза, то говорят о химической работе. Она играет определенную роль не только при движениях, обусловленных ростом, но и при действии механизмов набухания и молекулярного сцепления, которые могут совершаться лишь в тех случаях, когда имеются растительные структуры сложного строения. Все эти разнообразные виды работы совершаются в растительных клетках, располагающих такой системой превращения энергии, эффективности которой до сих пор не удалось достигнуть (превысить) ни одной из машин. [c.174]

Наши знания о природе материи все еще недостаточны, чтобы можно было вычислить весь запас энергии, содержа идей ся в системе, к тому же и энергия — далеко ие простое понятие. В связи с этим приходится довольствоваться определением изменений энергии при переходе системы из одного состояния в другое, или сравнивать энергетическое состояние в двух точках изотермической системы, или энергию системы в определенном состоянии сравнивать с произвольно выбранным стандартным состоянием. Например, термическое состояние газа можно сравнивать с идеальным газом при давлении в одну атмосферу и соответствующей температуре, жидкий растворитель можно сравнивать с чистой жидкостью. Так, при определении осмотического давления в растительной клетке сравнивают клеточный сок вакуоли с растворенными в воде осмотически деятельными веществами и чистой водой. [c.22]

Из последнего уравнения видно, что уменьшение свободной энергии при постоянной температуре и постоянном давлении равно общей работе, которую может совершить система, за вычетом ЯАУ. Работа, обозначаемая —АО, которую часто называют чистой работой или полезной работой, может быть химической, электрической, фотохимической или осмотической. К ней не относится работа расширения газа против постоянного дав- ления, за исключением случаев, когда этот вид работы используется полезным образом. Примером такой непродуктивной работы РАУ может служить расширение нагреваемого воздуха. В живых системах вопрос о полезной работе, сопровождающейся изменением свободной энергии, имеет особо важное значение, поскольку растительные и животные клетки совершают механическую работу, необходимую для поддержания жизни, не. за счет поглощения тепла из внешней среды. В случае теплокровных животных совершение работы при постоянной температуре за счет поглощения тепла просто запреш,ено вторым законом. Работа клеток зависит от химической энергии, получаемой ими из питательных веществ этот вид работы может осуществляться, очевидно, за счет изменения свободной энергии АС. Рис. 2.11 иллюстрирует некоторые виды полезной работы, с которыми мы сталкиваемся, изучая живые организмы. [c.107]

Увеличение размера делящихся клеток происходит за счет Растяжение клеток синтеза структур цитоплазмы и поддерживается поступлением в клетки значительных количеств соединений азота и других питательных веществ. Прекратившие деление клетки многоклеточных растений переходят к более быстрому типу роста — росту растяжением, существующему только у растительных клеток. Он служит важнейшим механизмом, обеспечивающим увеличение площади листовой поверхности, длины стебля и корневой системы, что необходимо для оптимизации процессов питания и других целей. При этом типе роста значительное увеличение объема клеток достигается за счет образования большой центральной вакуоли (см. рис. 1.1). Поглощение воды вакуолью обеспечивается высокой концентрацией осмотически активных веществ в вакуолярном соке. Одновременно с возрастанием объема вакуоли клеточные стенки размягчаются и растягиваются. [c.329]

В фитофизиологии сложилось определенное понимание стационарного состояния и его роли в устойчивости организма и клетки. Растительные системы являются открытыми. Сети и цепи реакций в клетке поддерживаются в стационарном состоянии благодаря балансу превращений и переносу веществ между внутренней и внешней средами. Число стационарных состояний считается неограниченным и зависит от внутренних свойств системы (концентрации компонентов, скорости реакций, константы диффузии) и внешних условий (температура, осмотическое давление и др.). Изменение условий стационарного состояния ведет к перераспределению кинетических и диффузионных характеристик клетки и установлению нового состояния. Переход между стационарными состояниями может быть плавным, например, экспоненциальным, или происходить через максимум или минимум (кривые с "избыточным отклонением" или "ложным стартом"). [c.83]

Оболочка живых клеток - всегда полупроницаемая мембрана. Она задерживает молекулы многих веществ, растворенных в воде, но воду пропускает. Поэтому каждая животная и растительная клетка - это микроскопическая осмотическая система, а осмотическое давление ифает очень важную роль в жизнедеятельности организмов. [c.68]

МИМОЗЫ, барбариса, спарманнии, о которых мы уже немного говорили. Для того чтобы понять механизмы осуществления этих реакций, основывающихся на изменениях тургорного давления, надо знать не только строение растительной клетки, но и иметь о ней представление как об осмотической системе. [c.60]

Как работают такие регуляторные системы Эксперименты, проведенные с целью изучить быстрые реакции растительных клеток на изменения тургорного давления, показали, что тензодатчики , возможно, находятся в плазматической мембране. Так, напрнмер, внезапное понижение тургорного давления индуцирует активный перенос определенных молекул нли ионов, чаще всего ионов К , внутрь клетки, тогда как повыщение тургорного давления вызывает обратный эффект. Этн процессы протекают очень быстро и, по-видимому, связаны с какими-то изменениями в спещ1фнческих транспортных белках плазматической мембраны. В отличие от этого образование осмотически активных молекул из запасных полимеров происходит более медленно. [c.167]

Во-первых, роль биоэлектрических потенциалов в протекании энергетических превращений. Становится очевидным, что разности биоэлектрических потенциалов на мембранных структурах животных и растительных клеток являются наряду с АТФ обобществленной формой конвертируемой энергии. Речь идет о биоэлектрических потенциалах не только на сопрягающих мембранах, но и на других мембранных системах, в том числе на плаэмалемме. Здесь энергия электрического поля, напряженность которого весьма высока, используется на совершение осмотической, механической и других видов работы. Поэтому нередко для характеристики степени энерги-зованности клетки используют величину ее мембранного потенциала. [c.5]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология