Термодинамічні показники водного режиму активність води, хімічний та водний потенціал

Термодинамічні показники водного режиму: активність води, хімічний та водний потенціали. Методи визначення водного потенціалу.Енергетичний рівень молекул даної речовини, який виражається у швидкості їх дифузії наз-ютьхімічним потенціаломцієї речовини(ψ). Хімічний потенціал чистої води називаютьводним потенціалом. (ψh2o) Він характеризує здатність води дифундувати, випаровуватися чи поглинатися і виявляється у Паскалях. Найвища величина водного потенціалу – у хім. Чистої води, ця величина прийнята за нуль. Тому водний потенціал будь-якого розчину та біологічної рідини має негативне значення. Водний потенціал складається з осмотичного потенціалу ψs, потенціалу тиску ψp, гравітаційного потенціалу ψg, потенціалу набухання біоколоїдів.

Для оцінки ступеня участі води в різних хімічних, біохімічних і мікробіологічних реакціях широко застосовують показник активність води aw, що визначається як відношення парціального тиску парів води над продуктом до парціального тиску пари над чистою водою. Показник «активність води» було запропоновано У. Скоттом 1953 р. й у час широко застосовується практично.

Методи визначення водного потенціалу: Метод Шардакова заснований на доборі розчину, питома вага, а відповідно і концентрація якого не змінюється після перебування у ньому рослинних тканин протягом 20 хвилин. У цьому випадку величина осмотичного потенціалу розчину дорівнює модулю потенціалу рослини.

  1. Сосуща сила клітини та водний потенціал. Методи визначення сисної сили
Оскільки мембранавибірково проникна і вода проходить через неї значно легше, ніж речовини, розчинені в клітинному соку та цитоплазмі, при поміщенні клітини у воду, то за законами осмосу вона надходитиме всередину клітини.

Силу, з якою вода входить у клітину, називають сисною силою S. Вона тотожна водному потенціалу клітини(ψh2o). Величина сисної сили визначається осмотичним тиском П* клітинного соку і тургорним (гідростатичним) тиском у клітині (Р), яке дорівнює протитиску клітинної стінки, що виникає при її еластичному розтягуванні. S=П*-Р

При заміні цих позначень відповідними термодинамічних величин рівняння набуває наступного вигляду: -ψh2o=-ψп-ψр

В умовах різної обводненості співвідношення між усіма компонентами цього рівняння змінюються. Коли клітина повністю насичена водою (повністю тургесцентна), її сила, що смокче, дорівнює нулю, а тургорний тиск дорівнює потенційному осмотичному: S=0, П*=Р. Стан повного тургора спостерігається в клітці за достатньої вологості ґрунту та повітря. Якщо подача води до клітини зменшується (при посиленні вітру, при нестачі вологи в ґрунті тощо), то спочатку виникає водний дефіцит у клітинній стінці, водний потенціал яких стає нижчим, ніж у вакуолях, і вода починає переміщатися у клітинні стінки. Відтік води з вакуолей знижує тургорний тиск у клітці і відтак збільшує їхню сисну силу. При тривалому нестачі вологи більшість клітин втрачає тургор і рослина пов'ядає. У умовах Р=0, S=П*. Метод визначення сисної сили: Визначення методом смужок (за Лілієнштерном)Принцип методузаснований на доборі такої концентрації зовнішнього розчину, при якій занурені в розчин смужки рослинної тканини не змінюють своєї довжини, оскільки у надходженні водинастає динамічна рівновага та обсяг клітин залишається незмінним. При більш високій концентрації розчину довжина смужок зменшується. Якщо осмотичний тиск менший за величину сисної сили клітини, то клітина всмоктує воду з розчину, збільшується в обсязі і довжина смужок стає більшою.

  1. Стан води у розчинах. Взаємодія води та біополімерів (білків), гідратація. Форми води в клітині-вільна і пов'язана вода, їх фізіологічна роль
В електричному полі катіону всі найближчі молекули води орієнтуються негативними полюсами всередину, а навколо аніону всередину спрямовані позитивні полюси води. Цей внутрішній шар зв'язаний з іонами молекул води називають первинною або ближньою гідратацією. У процесі електрофорезу він рухається разом із іоном як одне ціле. Однак, іон зв'язуючи певну кількість молекул води зі свого безпосереднього оточення, в результаті іон-дипольної взаємодії орієнтує також далеко розташовані диполі води. Цю гідратацію називають вторинною (далекою).

У розчинах, що містять іони, структура води істотно змінюється. У розведених розчинах (