Woda jest rozpuszczalnikiem substancji, które są nierównomiernie rozmieszczone w organizmie. Dlatego w sąsiadujących komórkach może występować różne stężenie roztworów. Woda ma zdolność spontanicznego przemieszczania się zgodnie z gradientem potencjałów wody przez błony półprzepuszczalne, takie jak plazmalemmaplazmalemmaplazmalemma i tonoplasttonoplasttonoplast. Ruch wody odbywa się zawsze z roztworu o niższym stężeniu rozpuszczonej substancji (roztwór hipotonicznyroztwór hipotonicznyroztwór hipotoniczny) do roztworu o stężeniu wyższym (hipertonicznyroztwór hipertonicznyhipertoniczny). Zjawisko to nosi nazwę osmozyosmozaosmozy, a jego celem jest wyrównanie stężenia w obu roztworach, tak aby znalazły się one w tzw. równowadze osmotycznej (roztwory izotoniczneroztwór izotonicznyroztwory izotoniczne).

R1V6gSlMNKQLZ

Ilustracja przedstawia schematycznie zjawisko osmozy. W przezroczystym naczyniu znajdują się dwa roztwory przedzielone membraną półprzepuszczalną, podpisane: „Roztwór hipertoniczny” i „Roztwór hipotoniczny”. Jasnoniebieskimi strzałkami zaznaczono przepływ wody przez membranę, z roztworu hipotonicznego do hipertonicznego.

W osmozie ważną rolę odgrywają substancje osmotycznie czynnesubstancje osmotycznie czynnesubstancje osmotycznie czynne, m.in. aminokwasy, cukry, alkohole wielowodorotlenowe oraz jony KIndeks górny +⁺, które zwiększają stężenie roztworu i wymuszają osmotyczny przepływ wody do niego. Ich zawartość w komórce pozwala więc na utrzymanie jej turgoruturgorturgoru oraz zmniejsza podatność na plazmolizęplazmolizaplazmolizę.

Plazmoliza zachodzi w komórkach roślinnych umieszczonych w roztworach hipertonicznych. Proces ten polega na osmotycznym przemieszczaniu się wody przez błony półprzepuszczalne z wnętrza komórki do środowiska. W wyniku plazmolizy maleje objętość wakuoli, a następnie objętość komórki i zmniejsza się ciśnienie turgorowe. Kiedy ściana komórkowa nie może już ulec zmniejszeniu, dochodzi do odstawania protoplastuprotoplastprotoplastu od ściany komórkowej.

RpC6PwCLgJNSS

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia duże, sześciokątne komórki roślinne z zabarwioną na różowo zawartością.

R1DBEfRRDezRg

Zdjęcie mikroskopowe przedstawia duże, sześciokątne komórki, których zabarwiona na różowo zawartość znacznie odstaje do wewnątrz od zarysu ścian komórkowych.

Zjawisko plazmolizy dotyczy komórek, które mają ścianę komórkową. Nie zachodzi w komórkach zwierząt, otoczonych jedynie błoną komórkową. Komórki te po umieszczeniu w roztworze hipertonicznym kurczą się i ostatecznie rozpadają na skutek osmotycznego wypływu z nich wody. Komórki zwierzęce umieszczone w roztworze hipotonicznym pobierają osmotycznie wodę, co prowadzi do ich pęcznienia i ostatecznie do pęknięcia.

DeplazmolizadeplazmolizaDeplazmoliza jest procesem odwrotnym do plazmolizy. Zachodzi osmotycznie przez błony półprzepuszczalne w komórkach roślinnych, w których zaszła plazmoliza, po znalezieniu się w roztworze hipotonicznym, z którego woda przemieszcza się do wnętrza komórki. W wyniku deplazmolizy ciśnienie turgorowe oraz objętość wakuoli i komórek rosną. Kiedy stężenie substancji rozpuszczonej w komórce jest takie samo jak w środowisku zewnętrznym, przepływ wody w obydwu kierunkach równoważy się. Warunkiem wystąpienia procesu deplazmolizy jest zachowanie żywotności przez protoplast komórki. Jeśli komórka roślinna zostanie umieszczona w roztworze o zbyt wysokim stężeniu substancji osmotycznie czynnej, dochodzi do jej śmierci i deplazmoliza nie jest możliwa na skutek nieodwracalnego uszkodzenia błony komórkowej.

Tab. 1. Porównanie plazmolizy i deplazmolizy

Zjawisko plazmolizy i deplazmolizy występuje także w warunkach fizjologicznych a nie jedynie eksperymentalnych. Niektóre komórki roślinne np. włośniki przenikając między cząsteczkami gleby o różnej dostępności wody, są ciągle w stanie plazmolizy lub deplazmolizy. Protoplasty komórek roślinnych regulują aktywnie swoją objętość w zmiennych warunkach osmotycznych środowiska.

Słownik