Vodný režim rastlín

VI. V o d n ý r e ž i m r a s t l í n

FUNKCIE VODY

· rozpúštadlo
· médium pre pohyb molekúl vnútri a medzi bunkami
· vplyv na štruktúru molekúl a vlastnosti proteínov, membrán,
nukleových
kyselín a iných bunkových štruktúr
· prostredie pre biochemické reakcie v bunkách
· participuje na dôležitých reakciách (Krebsov cyklus, fotosyntéza)


ŠTRUKTÚRA A VLASTNOSTI VODY

· polárna molekula

1. Kohézia

· vyjadruje prítažlivé sily medzi molekulami vody

2. Adhézia

· vyjadruje prítažlivé sily medzi molekulami vody k pevnému
skupenstvu –
bunkovej stene príp. sklenému povrchu

3. Povrchové napätie

· pôsobenie kohéznych síl na molekuly vody na rozhraní voda – vzduch

4. Merná tepelná kapacita vody (merné teplo)

· množstvo tepla potrebné k zvýšeniu teploty 1 kg vody o 1 stupen

5. Merné výparné teplo

· energia potrebná na uvolnenie molekuly vody z kvapalnej do plynnej
fázy
(výpar)

6. Tlak nasýtenej vodnej pary

· v uzavretom objeme plynu nad kvapalinou po urcitom case nastane
rovnovážna koncentrácia (parciálny tlak) vodnej pary, ktorá sa dalej
nezvyšuje

Prenos vody na krátke vzdialenosti

1. DIFÚZIA

· prenos látky bez transportného média po gradiente koncentrácie
· spontánny proces



d c
J = -D ľ––––
d x

1. Fickov zákon





c2 - c1
J = -D ľ––––––-
x2 - x1




J - hustota difúzneho toku roztoku
D - difúzny koeficient látky
dc - koncentracný gradient - rozdiel v koncentrácii látky(c1, c2)medzi dvomi
vzdialenými separovanými
bodmi
(x1, x2)
· rýchlost difúzie je rýchla na krátke vzdialenosti, ale extrémne
pomalá
na dlhé vzdialenosti


2.

OSMÓZA

· pohyb rozpúštadla (vody) cez semipermeabilné membrány
· energeticky spontánny proces
· procesy plazmolýzy (scvrkavanie protoplastu), deplazmolýzy (opak
plazmolýzy), plazmoptýzy (praskutie bunky)

Volná energia

· je energia potrebná na uskutocnenie práce (biochemické procesy,
transportné procesy, akumulácia roztoku)
· kvantitatívne vyjadrenie volnej energie chemicky cistej vody
predstavuje
chemický potenciál cistej vody
· chemický potenciál roztoku je vyjadrený kvantitatívnou velicinou -
vodným potenciálom ( y), ktorý závisí od koncentrácie /c/ - f/c/, tlaku /p/
- f
/p/, gravitácie /G/ - f /g/.


y = y* + f (koncentrácia) + f (tlak) + f
(gravitácia)



y* /štandardný vodný potenciál/

* v štandardných podmienkach má y* hodnotu 0 MPa

Koncentrácia - f (c)

· vplyv koncentrácie vody na y
· vyššia koncentrácia má za následok vyšší y


f (c) = -RTc = - p




p /osmotický tlak/

· negatívne hodnoty
· vzniká vnútorným tlakom, ktorý je vyvolaný osmotickým prijímaním

R – plynová konštanta (8,314 J mol-1 K-1)
T – teplota roztoku (K)
c – molárna koncentrácia látky

Napr. 1 mol glukózy v 1 kg vody bude mat pri teplote 0 oC osmotický tlak
2 269 kPa

P /hydrostatický tlak; turgorový tlak/ - f (p)

· má pozitívne i negatívne hodnoty
· urcuje vplyv hydrostatického tlaku prevyšujúceho atmosferický tlak
na
vodný potenciál

Gravitácia - f (G)

· gravitacná sila zaprícinuje pohyb látok v rastline smerom dolu



f (G) = r(H2O). g. h



r(H2O) - hustota vody
g - tiažové zrýchlenie (9,80665 m.s-2)
h - výška


Celkový vodný potenciál

· nadobúda záporné hodnoty


y = y* - p + P + r(H2O). g. h



y* = 0 MPa


y = - p + P + r(H2O). g. h



r(H2O). g. h - hodnota tohto komponentu vodného potenciálu je
zanedbatelná
(asi 0,01 MPa na každý meter výšky h)



y = P - p




Vodný potenciál závislý od osmotického a hydrostatického tlaku (tlakový
potenciál)


Iné (jednoduchšie) matematické vyjadrenie celkového vodného potenciálu:


y = yp + yP + yg




yp - osmotická zložka
yP - tlaková zložka
yg - gravitacná zložka


Potenciálne zdroje energie pre transport vody

· gradient koncentrácie (difúzia)
· gradient hydrostatického tlaku
· gradient polohovej energie v gravitacnom poli
· gradient elektrického pola
· gradient teploty


Príjem a transport vody korenom

· urcujúca je transpirácia rastliny a evaporacné požiadavky
atmosféry
· v koreni sa voda transportuje apoplazmickou a symplazmickou cestou
· Casparyho pásiky v endoderme sú významné z pohladu
prechodu
apoplastu do symplastu
· korenový výtlak - vytekanie tekutiny pod tlakom
· imbibicný tlak - tlak vyvolaný napuciavaním vyvoláva tlak na
prekážku
· turgor - vnútorný tlak vyvolaný osmotickým
prijímaním
vody
- pôsobí na všetky strany v bunke


Výdaj vody

1. Gutácia

· výdaj v kvapalnom stave, ktorý je realizovaný
a/ hydatódami (nefunkcné prieduchy)
b/ trichómami

2. Transpirácia
· výdaj vody v plynnom stave, ktorý je realizovaný prieduchmi
(na 1 mm2 listovej plochy môže byt 20 – 2000 prieduchov)

Reakcie prieduchov

1.

Zatvorenie
· zníženie turgoru v bunke
· západ slnka
· syntéza ABA zaprícinuje výtok K+, spätný tok H+ do prieduchu
· kondenzácia polysacharidov /škrobu/
· dažde /hydropasívna reakcia/- okolité bunky tlacia na prieduchy
· nedostatok vody /hydroaktívna reakcia/

2. Otvorenie
· zvýšenie turgoru bunke a objemu cytoplazmy
· svitanie /fotoaktívna reakcia/
· zníženie CO2 v medzibunkových priestoroch
· hydrolýza polysacharidov /škrob/ na osmoticky aktívne
monosacharidy
/glukóza/

Rýchlost transpirácie

· vyjadrená množstvom vody, ktoré rastlina vyparí za casovú jednotku
v
prepocte na listovú plochu


Semipermeabilita

· bunková stena /permeabilná/
· cytoplazmatická membrána, tonoplast /semipermeabilné/.