Roślina pobiera wodę z gleby za pomocą korzeni – siła wytworzona dzięki różnicy potencjałów wodypotencjał wodypotencjałów wody zasysa ją w górę organizmu. Potencjał ten spada na kolejnych odcinkach drogi pokonywanej przez wodę: najwyższy panuje w glebie, obniża się w korzeniach, łodydze i liściach, a najniższy jest w atmosferze.

Zarządzanie zasobami wodnymi – czyli wykorzystywanie wody do różnych celów, pobieranie jej nowych porcji i pozbywanie się nadmiaru – zachodzi w komórce roślinnej. Gospodarkę tę nazywa się bilansem wodnym. Zależy on od wielu czynników i jest regulowany głównie przez tonoplast i błonę komórkową. Bilans wodny może być dodatni lub zerowy. Bilans dodatni występuje, gdy komórka pobiera więcej wody, niż traci. Bilans zerowy występuje, gdy tyle samo wody dostaje się do komórki i wydostaje z niej.

Więcej informacji znajdziesz w e‑materiałach:

• Bilans wodny roślinyPKfMozJQNBilans wodny rośliny;

• Pobieranie wody i soli mineralnych z gleby przez roślinyPgQzJ3CR9Pobieranie wody i soli mineralnych z gleby przez rośliny;

• Transport wody i soli mineralnych w rośliniePMwdnX6mUTransport wody i soli mineralnych w roślinie;

• Transpiracja i czynniki na nią wpływająceP16X4sOKtTranspiracja i czynniki na nią wpływające.

Ruch wody do i z komórki roślinnej przebiega poprzez błony biologiczne na zasadzie osmozy oraz poprzez kanały wodne – akwaporyny (z ang. aquaporines). Akwaporyny znajdują się głównie w błonie komórkowej i w błonie wakuoli (tonoplaście). Obie błony mogą niezależnie regulować przepływ wody w komórce roślinnej i mają kluczowe znaczenie dla gospodarki wodnej komórki.

Magazynowanie wody oraz substancji mineralnych i organicznych w komórce roślinnej jest główną funkcją wakuoli. Poprzez zmiany stężenia jonów i substancji osmotycznie czynnychsubstancje osmotycznie czynnesubstancji osmotycznie czynnych regulowany jest potencjał osmotycznypotencjał osmotycznypotencjał osmotyczny komórki. W utrzymaniu równowagi składników odżywczych i jonów wewnątrz i na zewnątrz wakuoli bierze udział tonoplast.

Tonoplast oraz błona komórkowa, dzięki zdolności przepuszczania wody zgodnie z różnicą potencjałów wody, warunkują właściwe funkcjonowanie komórki.

Więcej informacji znajdziesz w e‑materiałach:

• Osmoza – specjalny rodzaj dyfuzjiPztRJOKvoOsmoza – specjalny rodzaj dyfuzji;

• Budowa i funkcje błon biologicznychP16fg20EXBudowa i funkcje błon biologicznych;

• Półprzepuszczalność błon komórkowychPzhwtXsH6Półprzepuszczalność błon komórkowych;

• Wakuola. Magazyn i kompostownik komórki roślinnejP6QbDwYkjWakuola. Magazyn i kompostownik komórki roślinnej.

Stan wysycenia komórek roślinnych wodą i wynikający z niego stan jędrności tkanek nazywa się turgorem komórki. Powstałe napięcie ściany komórkowej wywoływane jest działaniem ciśnienia hydrostatycznegociśnienie hydrostatyczneciśnienia hydrostatycznego, wywieranego przez protoplast komórki. Za utrzymanie turgoru odpowiada wakuola.

Woda, która napływa do komórki roślinnej, przyczynia się do wzrostu ciśnienia turgorowegociśnienie turgoroweciśnienia turgorowego. Jest to ciśnienie wywierane przez pęczniejący protoplast z wakuolą na ścianę komórkową. Woda przestaje napływać do komórki, gdy ciśnienie turgorowe osiągnie taką samą wartość jak ciśnienie osmotyczneciśnienie osmotyczneciśnienie osmotyczne. Komórka znajduje się wówczas w stanie turgoru, który dla roślin jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania.

Pełny turgor to stan takiego nawodnienia, które powoduje jędrność komórki i ścisłe przyleganie jej błony do ściany komórkowej. Jest to korzystne dla całej rośliny – tworzy się w ten sposób „hydrauliczny szkielet”, nadający sztywność niezdrewniałym organom roślinnym. Wahania turgoru wpływają na zmianę wielkości komórek i przez to np. skutkują otwieraniem się i zamykaniem aparatów szparkowych. W komórce roślinnej nadmiernemu pęcznieniu na skutek osmotycznego napływu wody przeciwdziała ściana komórkowa.

Turgor komórek roślinnych umożliwia proces wzrostu organizmów roślinnych, gdyż do zwiększenia rozmiarów komórki konieczne jest rozciągnięcie sztywnej, celulozowej ściany komórkowej. Różnice turgoru w pewnych częściach rośliny mogą powodować zmiany położenia całych liści, np. w postaci nyktynastii (ruchów sennych) i sejsmonastii (składania i opuszczania liści na skutek wstrząsu). O ruchach roślin przeczytasz więcej w e‑materiale pt. Ruchy turgorowe roślinPp9WqlNm2Ruchy turgorowe roślin.

RfRPKBm7rExhh1

Na zdjęciu mikroskopowym przedstawiona jest plazmoliza w komórce roślinnej. Wewnątrz podłużnych, przylegających do siebie komórek zbliżonych kształtem do prostokąta znajdują się owalne obszary. To skurczona cytoplazma z błoną komórkową.

Odpływ wody z komórki powoduje, że traci ona turgor. Kiedy komórki tracą turgor, roślina więdnie. Zawartość komórki się kurczy i w niektórych miejscach cytoplazma z błoną komórkową stopniowo przestają przylegać do ściany komórkowej. Zjawisko to nosi nazwę plazmolizy.

Zmiany uwodnienia komórek roślinnych można wywołać sztucznie, np. poprzez umieszczenie ich w odpowiednim roztworze. W przypadku dwóch roztworów o różnym stężeniu, kierunek przepływu wody odbywa się zgodnie z gradientem potencjału wody, tj. z miejsca o wyższym potencjale wody do miejsca o niższym potencjale wody – woda przepływa z roztworu o mniejszym stężeniu (hipotoniczego) do tego o większym stężeniu (hipertonicznego).

Roztwór hipertoniczny

Roztwór hipertoniczny

Roztwór hipertoniczny to roztwór o wyższym stężeniu substancji osmotycznie czynnych niż wewnątrz komórki. Ma niższy potencjał osmotyczny niż komórka. Komórka umieszczona w takim roztworze oddaje osmotycznie wodę do otoczenia, tracąc turgor. Następuje zmniejszenie objętości wakuoli oraz kurczenie się protoplastu. Jej błona przestaje ściśle przylegać do ściany komórkowej. Komórka ulega plazmolizie.

R6sRIgVAb3QhD

Ilustracja przedstawia komórkę roślinną umieszczoną w roztworze hipertonicznym, w którym stężenie substancji na zewnątrz komórki jest większe niż wewnątrz komórki. Widać na niej komórkę zbliżoną kształtem do prostokąta. Wewnątrz niej widoczne są żółte linie, niewielkie, niebieskie pole sąsiadujące z większym, pomarańczowym punktem i trzema małymi, białymi punktami. Ze środka prostokąta na zewnątrz prowadzą dwie niebieskie strzałki z napisem H indeks dolny 2 O.

Roztwór izotoniczny

Roztwór izotoniczny

Roztwór izotoniczny to roztwór o takim samym stężeniu substancji osmotycznie czynnych jak wewnątrz komórki. Ma taki sam potencjał osmotyczny jak znajdująca się w nim komórka. Oznacza to, że komórka pozostaje w równowadze − napływa do niej osmotycznie tyle samo wody, ile z niej ubywa.

RX8B4635JGueF

Ilustracja przedstawia komórkę roślinną umieszczoną w roztworze izotonicznym, w którym stężenie substancji na zewnątrz komórki jest takie samo jak wewnątrz komórki. Wewnątrz komórki zbliżonej kształtem do prostokąta widoczne jest żółte pole z większym pomarańczowym punktem i trzema mniejszymi, białymi punktami. W środku żółtego pola znajduje się niebieska powierzchnia, na której znajduje się napis H indeks dolny 2 O. Ze środka prostokąta na zewnątrz prowadzi niebieska strzałka do napisu H indeks dolny 2 O, a od niego do wewnątrz komórki czerwona strzałka. Pomiędzy żółtym polem a ścianą komórkową znajduje się biała powierzchnia.

Roztwór hipotoniczny

Roztwór hipotoniczny

Roztwór hipotoniczny to roztwór o niższym stężeniu substancji osmotycznie czynnych niż wewnątrz komórki. Ma wyższy potencjał osmotyczny niż komórka, do której napływa woda. Komórka pęcznieje i zwiększa się jej turgor. Ściana komórkowa zabezpiecza komórkę przed pęknięciem od nadmiaru wody. Po pewnym czasie ciśnienie turgorowe jest równe ciśnieniu osmotycznemu. Komórka nie może już zwiększyć swojej objętości i przyjmować więcej wody. Umieszczenie w takim roztworze komórki splazmolizowanej powoduje jej deplazmolizę (proces odwrotny do plazmolizy).

R1UZbrR1pHK8C

Ilustracja przedstawia komórkę roślinną umieszczoną w roztworze hipotonicznm, w którym stężenie substancji na zewnątrz komórki jest mniejsze niż wewnątrz komórki. Wewnątrz komórki zbliżonej kształtem do prostokąta widoczne jest ściśle ją wypełniające żółte pole z większym pomarańczowym punktem i trzema mniejszymi, białymi punktami. W środku żółtego pola znajduje się niebieska powierzchnia, na której znajduje się napis H indeks dolny 2 O. Z zewnątrz do środka komórki prowadzą dwie czerwone strzałki.

Więcej informacji znajdziesz w e‑materiałach:

• Stosunki wodne w komórce roślinnejPnKpMoPT4Stosunki wodne w komórce roślinnej;

• Plazmoliza i deplazmoliza – doświadczeniePjQcjZ3MWPlazmoliza i deplazmoliza – doświadczenie.

Słownik