5-мавзу. Ўсимликларда сув режими. Сувнинг ўсимлик ҳаётидаги аҳамияти

2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] →2K2S04 +Cu2[Fe(CN)6]
сариқ қон тузи суъний парда

Бу суъний парда ўсимлик ҳужайрасига ўхшаш ярим ўтазувчанлик хусусиятига эга бўлган. Пфеффер ўзи ясаган осмометрда эритмаларнинг осмотик босмини аниқланган ва бу кўрсатгич эритма концентрациясига тўғри пропоционал бўлишини топган.

Пфеффер осмометри ва ўсимлик ҳужайраси.
Ўсимлик ҳужайраларида шундай жараёнлар содир бўлади. Ҳужайра пўсти сув унда эриган моддаларни ўтказади. Протоплазмадаги плазмолемма ва тонопласт мембраналари моддаларни танлаб ўтказиш хусусиятиги эга, шунинг учун сув ва унда эриган моддалар ҳужайра ширасига ҳар хил тезликда ўтади. Шундай қилиб, ҳужайра шираси осмотик тизим эканлиги кўрсатиб берилди. Эндиликда бизга маълумки, ҳужайра ширасини коцентрацияси юқорироқ бўлиб, пастроқ концентрация ҳужайра деворининг эркин бўшлиғида бўлади. Ярим ўтказувчи мебрана ролини плазмалемма, тонопласт ва улар орасида жойлашган цитоплазма бажаради.
1877 йилда Пфеффер турли хил ҳажимда бир хил моддалардан эритмалар таёрлаб, бир неча эритмаларни осмотик босмини аниқлаган. Дания химиги Вант-Гофф уни натижаларини умумлаштириб, осмотик босимни ҳисоблаш учун қуйидаги формулани таклиф филган.
Р=RTC
R-газ доимийлиги, Т-абсолют ҳарорат, С-эртма концентрацияси (моль).
Бу тенгламани барча суюлтирилган эритмаларга қўллаш мумкин, фақат, электролит эритмалар бундан мустасно. Сабаби электролитик диссоциация эртимада эриган моддаларнинг ион заррачаларини кўпайтриб юборди ва натижада эритмани осмотик босимини кўтарилиб кетади. Шунинг учун бу тенгламага i-изотоник коэффицен киритилган.
Р=RTC i
Шундай қилиб доимий ҳароратда суюлтирилган моддаларнинг осмотик босими, ҳажим бирлигида эриган модда молекуласининг ионларини миқдори билан аниқланар экан.
Ўсимлик ҳужайраларининг осмотик босими уларнинг тупроқдан сув ютиш ва тутиб туриш қобилятини белгилайди. Осмотик босим ўсимликни ўсиш зонасига қараб 0,1-20 атм оралғида бўлади. Сув ўтларида у 0,1атм га тенг бўлса, шўрга чидамли ўсимликларда 20 атм бўлади. Галофитларни 1 л ширасида 67,23 гр туз бўлиши кузатилган.
Осмос босими бир хил бўлган эритмалар изотоник (изоосмитик) эритмалар бўлиб, уларни орасида осмос ҳодисаси кузатилмайди, юқори осмотик босимга эга бўлган эртималарга гипертоник камроқларига эса, гипотоник дейилади.
В.Пфефферни бу тажрибаларидан сўнг ҳужайрага сувни киришини фақат ҳужайра ширасини билан ташқи эритмани осмотик босимни орасидаги фарқи билан тушинтирила бошланди, агар ҳужайра гипотоник эритмада ёки сувда бўлса, унда ҳужайрага сув киради, (эдносмо), ҳужайра гипертоник эритмада бўлса, сув ҳужайрадан чиқади (экзосмос). Охирги ҳолатда (экзосмос)да вакуола қисилади, протопласт ҳажми кичрайади ва протопласт ҳужайра деворидан ажралади ва натижада плазмолиз ҳодисаси юзага келади.
Плазмолиз:
а-қовариқ; б-ботиқ плазмолиз
Айнан ҳужайраларнинг таранглиги бутун ўсимлик организмини тик туриш қобилятини плазмолиз таъминлайди. Агар ҳужайра юқори концетрацияли эритмага солинса (ош тузи), ҳужайра ширасидаги сув ташқи эритмага чиқа бошлайди, уни ҳажми кичрайади, цитоплазма ҳам қисқаради ва у ҳужайра пўстидан ажрала бошлайди. Бундай ҳолатни плазмолиз деб аталди. Плазмолиз ҳолатида ҳужайра тоза сувга туширилса, у сувни шимиб яна тургор ҳолатига қайтади. Бунга деплазмолиз дейилади. Плазмолиз икки хил бўлади: 1.Ботиқ плазмолиз. 2.Қавариқ плазмолиз.
Жуда кўп йиллар давомида сувни ҳужайрага киришини бирдан-бир йўли шу деб тушинтрилди.
Бироқ, 1918 йили А. Уршпрунг ва Г. Блюм (Германия) фақатгина ҳужайрага сувни кириши турли кампортаментдаги ҳужайраларни осмотик босимгагина боғлиқ эмаслигини исбот қилиб беришди. Сув ҳужайрага киргандан кейин, вакуолани ҳажми катталашади ва у цитоплазмага ўз босимни ўтказади, натижада протопластни ҳужайра деворига қисилишига мажбур қилади. Ҳужайра девори чўзилади ва натижада ҳужайра таранг - тургор ҳолатга ўтиб қолади. Протопластни ҳужайра деворига қилган босими тургор деб ном олган.
Агар ҳужайра девори чексиз чўзила олганда эди, ҳужайра ичкарисидаги ва ташқарисидаги эритмалар концентрациялар тенглашмагунча сув вакуолага кираверар эди. Афсус ҳужайра девори жуда эластик хусусиятга эга, у ҳам протопластга карши тамонга босим кўрсатади. Ҳужайра деворини протопластга нисбатан бўлган босими тургор таранглик деб номланди. (Ньютонни 3-қонуни).
Шундай қилиб, осмитик босим йўл билан сувни ҳужайрага кириши Гидростатик (тургор) босим пайдо бўлишига олиб келади.
1959 йилда Беннет-Кларк сувни диффузия ёрдамида бир тизимдан бошқа бир тизимга ҳаракати эркин энергияларни фарқига боғлиқ эканлигини кўрсатиб берган. Молекуляр-кинетик назария бўйича моддаларнинг молекулалари тез хаотик харакатга эга бўлиб, уларнинг бу тезлиги молекуларнинг кимёвий потенциал энергиясини катталигига боғлиқ. Сувнинг кимёвий потенциалини сув потенциали дейилади (Фи). Сув молекуласининг энергияси қанча кам бўлса, уни потенциали ҳам шунча оз бўлади. Сувга эрувчан моддалар қўшилса, уни кимёвий потенциали камайади сабаби, модда ионлари сувни бириктириб олади. Тоза сувнинг кимёвий потенциали катта бўлиб, стандарт ҳароратда ва стандарт босимда нольга тенг деб қабул қилинган. Шунинг учун ҳар қандай эритмани кимёвий потенциали манфий катталик бўлиб, эриётган моддалар концентрацияси ортган сари уни манфийлиги ортиб боради.
Шундай қилиб, сувни эритмага ярим ўтказгич мембрана орқали ўтиши, тоза сувнинг эркин энергияси ва эритмани эркин энергиясини орасидаги фарқига боғлиқ. 1960 йилда «ҳужайрани сув потенциали” деган термин киритилган. “Ҳужайрани сув потенциали” (Фҳ-ра) -бу бир хил атм. босим ва ҳароратда ҳужайранинг ичдаги ва ташқаридаги сувнинг эркин энергияси орасидаги фарқ тушинилади.
Ҳужайранинг сув потенциалини катталиги, ҳужайрани сув билан тўйинганлик даражаси орқали аниқланади: ҳужайра сув билан қанча тўйинган бўлса, ҳужайрани сув потенциали шунчалик паст манфийликка эга бўлади. Вкуолада ёки бошқа осмотик ячейкада қанча эриган моддалар концентрацияси катта бўлса, шунчалик сув кучли боғланади ва ҳаракатга шунчалик энергия кам сарфланади, ячейкада сув потенциали қанча паст бўлса, потенциаллар фарқи шунча катта бўлиб, сув ячейкага тезроқ киради. Ҳужайрани сув потенциали - бу энергя ўлчови бўлиб, у энергия орқали ҳужайрага сув киради.
Шундай қилиб, ҳужайрани сув потенциали шуни кўрсатадики, ҳужайрадаги сувни энергияси тоза сувни энергиясидан қанча кам бўлишини ва сувни кириш қобилятини,буғланишни ёки ютилиш ҳарактерини кўрсатар экан.
Ҳужайранинг сув потенциали, ўша компонент таркибида эртиган ҳолда учираган моддаларни Осмотик потенциал - термини билан ифодаланади ва Фn белгиланади.
Эритмани осмотик потенциали эриган моддалар концентрациясига тўғридан-тўғри боғлиқ. Бу концентрацияни кўтарилиши билан осмотик босим кўпроқ манфий катталикка эга бўлиб қолади. Камроқ концентирланагн эритмаларда эса, осмотик потенциал тегишлича камроқ манфийликка эга бўлади.
Шундай қилиб, ҳужайрани сув потенциали осмотик потенциалга (Фn) гидростатик (тургор) босим потенциалига боғлиқ. уни алгебрик суммаси:
-= Фn – ФG