안에 지각 100쯤에 발생 화학 원소, 그러나 그 중 16개만이 평생 동안 필요합니다. 식물 유기체에서 가장 흔한 4가지 원소는 수소, 탄소, 산소, 질소이며, 이는 다양한 물질. 주요 구성품 식물 세포물, 유기, 미네랄 물질이다.
물- 삶의 기초. 식물 세포의 수분 함량은 90~10%입니다. 화학적 특성으로 인해 독특한 물질입니다. 물리적 특성. 물은 광합성, 물질 수송, 세포 성장 과정에 필요하며 많은 생화학 반응의 매개체, 보편적인 용매 등입니다.
미네랄(재)– 장기의 일부를 태운 후 남은 물질. 회분 함량은 건조 중량의 1%~12%입니다. 물과 토양을 구성하는 거의 모든 요소는 식물에서 발견됩니다. 가장 흔한 것은 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 철, 규소, 황, 인, 질소(대원소) 및 구리, 알루미늄, 염소, 몰리브덴, 붕소, 아연, 리튬, 금(미량원소)입니다. 미네랄 플레이 중요한 역할세포의 생명에서 - 아미노산, 효소, ATP, 전자 수송 사슬의 일부이며 막을 안정화하고 대사 과정에 참여하는 데 필요합니다.
유기물식물 세포는 1) 탄수화물, 2) 단백질, 3) 지질, 4) 핵산, 5) 비타민, 6) 식물 호르몬, 7) 2차 대사 산물로 구분됩니다.
탄수화물식물 세포를 구성하는 물질의 최대 90%를 차지합니다. 다음이 있습니다:
단당류(포도당, 과당). 단당류는 광합성 과정에서 잎에서 형성되며 쉽게 전분으로 전환됩니다. 그들은 과일에 축적되며 줄기와 구근에는 덜 자주 축적됩니다. 단당류는 세포에서 세포로 운반됩니다. 그들은 에너지 물질이며 배당체 형성에 참여합니다.
이당류(자당, 맥아당, 유당 등)는 두 개의 단당류 입자로 구성됩니다. 그들은 뿌리와 과일에 축적됩니다.
다당류는 식물 세포에 매우 널리 퍼져 있는 중합체입니다. 이 물질 그룹에는 전분, 이눌린, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 및 칼로스가 포함됩니다.
전분은 식물 세포의 주요 저장 물질입니다. 1차 전분은 엽록체에서 형성됩니다. 식물의 녹색 부분에서 단당류와 이당류로 분해되어 정맥의 체관부를 통해 식물의 성장 부분과 저장 기관으로 운반됩니다. 저장 기관의 백혈구에서는 2차 전분이 전분 입자 형태로 자당으로부터 합성됩니다.
전분 분자는 아밀로스와 아밀로펙틴으로 구성됩니다. 수천 개의 포도당 잔기로 구성된 선형 아밀로스 사슬은 나선형으로 분기할 수 있어 보다 컴팩트한 형태를 취할 수 있습니다. 분지형 폴리사카프라이드 아밀로펙틴에서는 1,6-글리코시드 결합의 형성으로 인한 집중적인 사슬 분지화로 소형화가 보장됩니다. 아밀로펙틴은 아밀로스보다 약 2배 많은 포도당 단위를 함유하고 있습니다.
루골 용액을 사용하면 아밀로스 수용액은 진한 파란색을 나타내고, 아밀로펙틴 현탁액은 적자색을, 전분 현탁액은 청자색을 나타냅니다.
이눌린은 국화과의 저장 탄수화물인 과당의 중합체입니다. 용해된 형태로 세포에서 발견됩니다. 요오드 용액에는 얼룩이 지지 않으며, β-나프톨에는 붉은색을 띤다.
셀룰로오스는 포도당의 중합체입니다. 셀룰로오스에는 식물에서 발견되는 탄소의 약 50%가 포함되어 있습니다. 이 다당류는 세포벽의 주요 물질입니다. 셀룰로오스 분자는 포도당 잔기로 구성된 긴 사슬입니다. 많은 OH 그룹이 각 사슬에서 튀어 나옵니다. 이 그룹은 모든 방향으로 향하고 있으며 인접한 사슬과 수소 결합을 형성하여 모든 사슬의 견고한 가교를 보장합니다. 사슬은 서로 결합되어 미세섬유를 형성하고, 후자는 더 많은 사슬로 결합됩니다. 대형 구조물– 거대섬유. 이 구조의 인장 강도는 매우 높습니다. 층으로 배열된 거대섬유는 펙틴 물질과 헤미셀룰로오스로 구성된 접합 매트릭스에 담겨 있습니다.
셀룰로오스는 물에 녹지 않으며 요오드 용액에서는 노란색을 띕니다.
펙틴은 갈락토스와 갈락투론산으로 구성됩니다. 펙트산은 폴리갈락투론산입니다. 그들은 세포벽 매트릭스의 일부이며 탄력성을 제공합니다. 펙틴은 분열 후 세포 사이에 형성된 중간판의 기초를 형성합니다. 젤을 형성하십시오.
헤미셀룰로오스는 혼합 조성의 고분자 화합물입니다. 그들은 세포벽 매트릭스의 일부입니다. 그들은 물에 녹지 않고 산성 환경에서 가수분해됩니다.
칼로스는 포도당의 무정형 중합체입니다. 다른 부분식물 유기체. 칼로스는 체관부에서 생산되며 손상이나 역경에 반응하여 합성되기도 합니다.
한천은 해초에서 발견되는 고분자량 다당류입니다. 용해 뜨거운 물, 냉각 후에는 굳어집니다.
다람쥐아미노산으로 구성된 고분자량 화합물. 원소 구성 - C, O, N, S, P.
식물은 더 많은 아미노산을 합성할 수 있습니다. 단순 물질. 20개의 기본 아미노산이 다양한 단백질을 구성합니다.
단백질 구조의 복잡성과 그 기능의 극도의 다양성으로 인해 어느 하나의 기준으로 단백질을 명확하고 단일하게 분류하는 것이 어렵습니다. 단백질은 구성에 따라 단순 단백질과 복합 단백질로 분류됩니다. 단순 - 아미노산만으로 구성, 복합체 - 아미노산과 비단백질 물질로 구성(보철단).
단순 단백질에는 알부민, 글로불린, 히스톤, 프롤라민, 글루테닌이 포함됩니다. 알부민은 중성 단백질로 물에 용해되며 식물에서는 거의 발견되지 않습니다. 글로불린은 중성 단백질로 물에 불용성이며 묽은 염 용액에 용해되며 식물의 씨앗, 뿌리 및 줄기에 분포합니다. 히스톤은 물에 용해되는 중성 단백질로 모든 살아있는 세포의 핵에 국한되어 있습니다. 프롤라민은 60-80% 에탄올에 용해되며 곡물에서 발견됩니다. 글루텐은 알칼리 용액에 용해되며 곡물 곡물과 식물의 녹색 부분에서 발견됩니다.
복합 단백질에는 인단백질(보결단백 - 인산), 당단백질(탄수화물), 핵단백질(핵산), 색소단백질(색소), 지질단백질(지질), 플라보단백질(FAD), 금속단백질(금속)이 포함됩니다.
단백질은 식물 유기체의 생명에 중요한 역할을 하며, 수행하는 기능에 따라 단백질은 다음과 같이 구분됩니다. 구조 단백질, 효소, 수송 단백질, 수축성 단백질, 저장 단백질.
지질– 물에 불용성이며 유기 용매(에테르, 클로로포름, 벤젠)에 용해되는 유기 물질. 지질은 진지방과 지질로 구분됩니다.
진정한 지방 - 에스테르지방산 및 알코올. 물 속에서 에멀젼을 형성하고 알칼리와 함께 가열하면 가수분해됩니다. 그들은 씨앗에 축적되는 예비 물질입니다.
리포이드는 지방과 유사한 물질입니다. 여기에는 인지질(막의 일부), 왁스(잎과 과일에 보호 코팅 형성), 스테롤(원형질의 일부, 2차 대사산물 형성에 참여), 카로티노이드(빨간색과 노란색 색소, 엽록소를 보호하고 색을 부여하는 데 필요함)가 포함됩니다. 과일, 꽃), 엽록소(광합성의 주요 색소)
핵산 - 유전 물질모든 살아있는 유기체. 핵산(DNA 및 RNA)은 단량체(뉴클레오티드)로 구성됩니다. 뉴클레오티드 분자는 5탄당, 질소 염기, 인산으로 구성됩니다.
비타민– 다양한 화학적 조성을 지닌 복잡한 유기 물질. 그들은 높은 생리 활성을 가지고 있습니다. 단백질, 지방의 합성, 효소 기능 등에 필요합니다. 비타민은 지용성과 수용성으로 구분됩니다. 지용성 비타민에는 비타민 A, K, E가 포함되며, 수용성 비타민에는 비타민 C와 B가 포함됩니다.
식물호르몬– 생리활성이 높은 저분자량 물질. 이는 매우 낮은 농도에서도 식물 성장 및 발달 과정에 규제 효과가 있습니다. 식물호르몬은 자극제(사이토키닌, 옥신, 지베렐린)와 억제제(에틸렌 및 앱시신)로 구분됩니다.
수업은 80~90분 동안 진행됩니다. 수업 주제를 통해 학생들은 생물학, 지리, 화학, 물리학과 같은 과목의 상호 연결을 보여줄 수 있습니다. 괄호 안에는 학생들로부터 받고 싶은 질문에 대한 답변 옵션이 있습니다.
목표:물의 구조와 특성, 생물학적 기능에 대한 현대적인 아이디어를 바탕으로 학생들에게 다양한 조직 세포의 수분 함량과 다양한 유기체의 물 대사에 대한 데이터를 익히게 합니다.
논리적 사고 능력을 향상시킵니다.장비: 지구의 물리적 지도, 시험관, 안경, 모세관;식탁용 소금
, 에틸 알코올, 자당, 식물성 기름, 파라핀, 달걀 흰자, 위액, 얼음; 물리학 및 화학에 관한 참고서.
조직적인 순간
교사는 학생들에게 수업의 주제와 목표, 실행 순서를 알려줍니다. 지식 테스트
학생들은 "세포의 원소 및 화학적 (분자) 구성"이라는 주제를 가지고 있습니다. 세 명의 학생이 보드에서 작업하고 나머지는 (옵션에 따라) 카드를 사용하여 작업합니다.
이사회에서 일하세요
(1. 보드에는 F, Zn, N, Ca, J, Cl, Na, H, Mn, Cu, P, C, K, Fe, O, Mg, Co 등 필요한 요소 목록이 기록되어 있습니다. 유기성(생물학적), 거대원소, 미량원소를 선택합니다. 셀에 백분율을 표시하십시오. a) 유기성: N, H, C, O; b) 거대원소: Ca, Cl, Na, Mn, P, K, Fe, Mg; c) 미량 원소: F, Zn, J, Cu, Co).
2. 유기 요소의 특성을 분석합니다. 지구상의 생명체가 발달하는 동안 이러한 요소들이 생명의 화학적 성질에 "편리한" 것으로 판명된 이유를 설명하십시오.
3. 주요 물질 종류의 백분율을 나타내는 세포의 화학적 (분자) 구성에 대한 정보를 칠판에 적습니다.
카드 작업
질문에 서면으로 답변하십시오.
옵션 1.필수 요소(유기원소, 거대원소, 미량원소)가 부족하면 세포나 유기체의 필수 활동에 어떤 영향을 줍니까? 이것이 어떻게 나타날 수 있습니까? 예를 들어보세요.
옵션 2.세포가 비슷한 원소 및 화학적(분자) 구성을 가지고 있다는 사실에서 어떤 결론을 내릴 수 있습니까?
옵션 3.생명체와 생명체의 원소 구성(질적, 양적)의 유사점과 차이점에 대한 데이터의 과학적 중요성은 무엇입니까? 무생물의 자연?
새로운 자료를 학습
세포와 유기체의 수분 함량
1. Mikhail Dudnik의 시적 대사를 읽고 그것이 생물학적 관점에서 사실인지 말해보세요. (시가 칠판에 적혀 있습니다.)
사람의 80%가 물로 이루어져 있다고 하잖아요.
물에서, 나는 그의 고향 강 중에서,
나는 그 물에 그에게 마실 것을 준 비를 더하고 싶습니다.
물에서 나는 고대의 물에서 샘을 추가할 수 있습니다.
그의 할아버지와 증조할아버지가 마셨던...
(학생 반응. 시적인 대사가 정확하기 때문입니다. 사람의 2/3 이상이 물로 구성되어 있습니다.)
2. 바라보는 것 실물 카드, 지구상의 육지와 바다의 비율이 무엇인지 기억하십시오.
(학생 반응. 세계의 바다, 즉 대륙과 섬을 둘러싼 바다가 약 71%를 차지.)
지구 표면선생님의 코멘트
. 물은 지구 표면의 대부분을 덮을 뿐만 아니라 미생물, 식물, 동물, 인간 등 모든 생명체의 대부분을 구성합니다.
(학생 반응 3. 인간의 삶에 물이 중요한가요? . 사람은 물을 마시고, 그것으로 몸을 씻고, 다양한 산업에 활용하고,농업 . 지금 전 세계 많은 나라들이 식량 부족을 겪고 있습니다.민물
지구 표면, 이를 얻으려면 특수 공장과 처리 시설을 건설해야 합니다.) . 너무나 친숙한 물질인 물은 정말 놀라운 특성을 가지고 있습니다. 이러한 물의 특성 덕분에 지구상의 생명체가 가능해졌습니다. 다른 행성에서 생명체를 찾을 때 가장 중요한 질문 중 하나는 그곳에 물이 충분한지 여부입니다.고유한 값 물단순히 살아있는 유기체의 양적 함량에 의해서도 결정됩니다.
4. 식물학, 동물학, 인체 해부학 및 생리학 과정에서 알려진 다양한 유기체, 조직 및 기관의 세포 내 수분 함량의 예를 제시하십시오.
(학생 반응. 물은 어린 인간이나 동물의 몸에서 세포 덩어리의 80%를 차지하고, 늙은 사람의 세포에서는 60%를 차지합니다. 뇌 세포에서는 85%, 발달 중인 배아 세포에서는 90%입니다. 사람이 물의 20%를 잃으면 사망에 이릅니다. 사실, 모든 인간 세포에 수분 함량이 그렇게 높은 것은 아닙니다. 치아 법랑질 세포에는 10-15%만 있다고 가정해 보겠습니다. 수분이 많은 과일과 식물의 잎의 과육 세포에는 물이 많이 있지만, 식물과 미생물의 건조 씨앗이나 포자의 세포에는 물이 거의 없기 때문에 아주 오랫동안 보관할 수 있습니다. 발아에 적합한 조건에서 다시 물을 줄 때까지)
5. 세포 내 수분 함량의 차이를 결정하는 것은 무엇입니까?
(학생 반응. 신진 대사가 더 집중적으로 일어나는 세포에는 더 많은 물이 있습니다.)
동물과 식물의 몸에 물이 들어가는 것
다양한 유기체가 물을 얻는 방법을 어떤 방법으로 알 수 있나요?
(학생 반응. 물이 몸에 들어가는 방식은 매우 다양합니다.
a) 신체 표면을 통해 - 단세포 유기체에서, 낮은 식물, 일부 곤충, 개구리, 물고기 및 기타 수생 생물의 유충;
b) 음식과 음료 - 대부분의 동물에서;
c) 술을 거의 마시지 않거나 거의 마시지 않는 동물이 있습니다. 이는 다음과 같은 이유로 가능합니다: 대사수, 즉 주로 지방의 산화 중에 체내에 형성된 물 (1g의 지방이 산화되면 1.1g의 물이 형성됨)
경제적 인 물 사용은 방수 커버가있어 일부에서는 보장되고 다른 일부에서는 고농도의 소변으로 보장됩니다 (예를 들어 낙타에서는 소변이 혈장보다 8 배 더 농축됨). 물 보유량(예: 유충);
d) 식물은 뿌리털을 사용하여 토양에서 물을 흡수합니다. 디)특이한 방법
다음으로부터 물을 받습니다: 착생 식물 - 주로 다른 나무의 줄기와 가지에 정착하는 식물 - 공기로부터 물을 흡수합니다. 많은 우산 식물은 컵 모양의 잎 껍질에 수분을 유지하며 표피를 통해 점차적으로 흡수됩니다.
물의 분자 구조와 성질
물이 수행하는 수많은 생물학적 기능은 물의 독특한 특성에 의해 보장되며, 물의 독특한 특성은 분자 구조에 의해 결정됩니다.
(학생 반응. 물 분자(실험식 H 2 O)에서 하나의 산소 원자는 두 개의 수소 원자에 공유 결합됩니다. 분자는 삼각형 모양을 가지며 꼭지점 중 하나에는 산소 원자가 있고 다른 두 개에는 수소 원자가 있습니다.)
2. 캐릭터는 무엇인가 공유결합산소 원자와 수소 원자 사이?
(학생 반응. 산소 원자와 수소 원자 사이의 결합은 극성이므로
지구 표면산소는 수소보다 전자를 더 강하게 끌어당깁니다.) .실제로, 산소 원자는 전기 음성도가 더 크기 때문에 수소 원자보다 전자를 더 강하게 끌어당깁니다.
그 결과는 물 분자의 극성입니다. 일반적으로 물 분자는 전기적으로 중성이지만
전하 분자 내부에서는 고르지 않게 분포되어 있으며 수소 원자 영역에서는 양전하가 우세하고 산소가 위치한 영역에서는 음전하가 우세합니다 (그림 1). 따라서 그러한 분자는 전기 쌍극자입니다.쌀. 1. 하나의 산소 원자가 두 개의 수소 원자에 공유 결합된 물 분자. 분자는 극성이다
한 물 분자의 음전하를 띤 산소 원자는 다른 두 분자의 양전하를 띤 수소 원자를 끌어당기므로 물 분자는 결국
묶인 친구
서로 수소결합을 통해 여러분은 이미 수소 결합의 개념에 익숙합니다(그림 2).
쌀. 2. 물 분자 사이의 수소 결합(선); 산소 원자(흰색 원)는 부분적인 음전하를 띠므로 부분적인 양전하를 띠는 다른 분자의 수소 원자(검은색 원)와 수소 결합을 형성합니다.
액체 물에서는 이러한 약한 결합이 빠르게 형성되고 분자의 무작위 충돌로 인해 빠르게 파괴됩니다. 물이 생명에 중요한 여러 가지 특성을 갖는 것은 수소 결합을 사용하여 서로 결합하는 물 분자의 능력 덕분입니다.
학생 그룹을 위한 과제
수업은 5개의 그룹으로 나뉘며 각 그룹은 미리 준비된 장비를 사용하여 작업이 포함된 지침 카드에 따라 작업합니다.
불용성 달걀 흰자의 흰색 플레이크가 있는 시험관에 위액을 넣고 수조에서 37°C로 가열합니다.
당신은 무엇을 관찰하고 있나요? 위액의 어떤 효소로 인해 어떤 반응이 일어났습니까? 당신은 물의 어떤 성질을 알게 되었나요?
그룹 3의 과제
물 한 컵에 얼음 조각을 넣으십시오.
당신은 무엇을 관찰하고 있나요? 물과 얼음의 밀도에 대해 무엇을 말할 수 있나요? 물과 얼음의 밀도에 대한 구체적인 정보는 Handbook of Elementary Physics(Enochovich)에서 얻을 수 있습니다.
물의 어떤 특징에 익숙해졌나요?
그룹 4에 할당
물은 100°C에서 끓고 증기 상태로 변한다는 것을 알고 있습니다. 초등 물리학 핸드북을 사용하여 물의 끓는점과 다른 액체의 끓는점을 비교하십시오. 결과를 설명해보세요.
그룹 5의 과제 유리잔의 뚜껑을 덮은 채로 물을 부어보세요. 이것이 가능한 이유는 무엇입니까? 작은 직경의 유리관을 물 한 컵에 천천히 내립니다. 당신은 무엇을 관찰하고 있나요? 실험 결과를 설명하세요. 당신은 물의 어떤 성질을 알게 되었나요? 1그룹 보고
지구 표면다음 물질은 물에 용해됩니다: 식염, 에틸 알코올, 자당(사탕수수). 용해하지 마십시오: 식물성 기름과 파라핀. 얻은 결과로부터 우리는 이온 성 물질이 있다는 결론을 내릴 수 있습니다
화학 결합
(식용 소금)뿐만 아니라 분자에 전하를 띤 (극성) 그룹이 포함되어 있는 비이온성 화합물(설탕, 알코올)도 물에 용해됩니다. 물은 가장 보편적인 용매 중 하나입니다. 거의 모든 물질이 최소한 미량이라도 용해됩니다. . 물 분자와 물질 분자 사이의 인력 에너지가 물 분자 사이의 인력 에너지보다 크면 물질은 용해됩니다. 물에 용해되는 물질을 친수성(염, 알칼리, 산 등)이라고 합니다. 비극성(비전하를 갖는) 화합물은 물에 거의 녹지 않습니다. 이를 소수성(지방, 지방 유사 물질, 고무 등)이라고 합니다. 2그룹 보고
불용성 달걀 흰자 플레이크는 위액 펩신의 작용으로 용해됩니다. 각각의 경우 물 분자를 첨가하여 단백질을 아미노산으로 효소 가수분해(분해)하는 반응이 있습니다. 펩티드 결합. 유사한 반응이 인간과 동물의 위장관에서도 발생합니다.
식물 세포, 조직 및 기관의 중요한 활동은 물의 존재에 의해 결정됩니다. 물은 체질적인 물질이다. 분자의 극성으로 인해 세포질과 세포 소기관의 구조를 결정하는 것은 유기 및 무기 화합물, 신진 대사에 관여하며 모든 생화학적 과정이 일어나는 배경 환경으로 작용합니다. 세포막과 막을 통해 쉽게 침투하는 물은 식물 전체에 자유롭게 순환하여 물질의 전달을 보장하고 신체의 대사 과정의 통일성을 촉진합니다. 투명도가 높기 때문에 물은 엽록소에 의한 태양 에너지 흡수를 방해하지 않습니다.
식물 세포의 물 상태
세포 안의 물은 근본적으로 다른 여러 형태로 나타납니다. 주요한 것들은 헌법, 용매화물, 모세관 및 예비수입니다.
세포에 들어가는 물 분자 중 일부는 여러 분자 라디칼과 수소 결합을 형성합니다. 유기물. 다음 라디칼은 특히 쉽게 수소 결합을 형성합니다.
이러한 형태의 물을 일반적으로 헌법상의 . 그것은 최대 90,000 배럴의 강도를 가진 셀에 포함되어 있습니다.
물 분자는 쌍극자이기 때문에 하전된 유기 물질 분자와 완전한 집합체를 형성합니다. 전기적 인력에 의해 세포질의 유기 물질 분자에 결합된 이러한 물을 물이라고 합니다. 용매화물 . 식물 세포의 유형에 따라 용매화물이 차지하는 비율은 전체 양의 4~50%를 차지합니다. 용매화수는 헌법수와 마찬가지로 이동성이 없으며 용매가 아닙니다.
세포 내 수분의 상당 부분은 다음과 같습니다. 모세관 , 거대분자 사이의 빈 공간에 위치하기 때문입니다. 용매화물과 모세관수는 매트릭스 전위라는 힘으로 세포에 의해 유지됩니다. 이는 15-150bar와 같습니다.
예약하다 액포 내부에 위치한 물이라고합니다. 액포의 내용물은 설탕, 소금 및 기타 여러 물질의 용액입니다. 따라서 예비 수분은 액포 내용물의 삼투압 잠재력의 크기에 의해 결정되는 힘으로 세포에 의해 유지됩니다.
식물 세포의 수분 흡수
세포에는 물 분자에 대한 활성 운반체가 없기 때문에 세포 안팎으로, 그리고 이웃 세포 사이에서 물 분자의 이동은 확산 법칙에 따라서만 발생합니다. 따라서 용질 농도 구배는 물 분자의 주요 동인입니다.
식물 세포는 나이와 상태에 따라 흡수, 용매화, 삼투의 세 가지 메커니즘을 순차적으로 활성화하여 물을 흡수합니다.
흡수 . 씨앗이 발아하면 흡수 메커니즘을 통해 물을 흡수하기 시작합니다. 이 경우 원형질체의 유기물질의 빈 수소결합이 채워지고, 환경우리에. 세포에 작용하는 다른 힘에 비해 흡수력은 엄청납니다. 일부 수소결합의 경우 그 가치는 9만 배럴에 달합니다. 이 경우 상대적으로 건조한 토양에서 씨앗이 부풀어 오르고 발아할 수 있습니다. 빈 수소 결합이 모두 채워지면 흡수가 중단되고 다음 수분 흡수 메커니즘이 활성화됩니다.
해결 . 용매화 과정에서 원형질체의 유기 물질 분자 주위에 수화층을 구축하여 수분 흡수가 발생합니다. 세포의 총 수분 함량은 계속 증가합니다. 용매화의 강도는 원형질체의 화학적 조성에 따라 크게 달라집니다. 세포에 친수성 물질이 많을수록 용매화력이 더 완벽하게 사용됩니다. 친수성은 단백질 -> 탄수화물 -> 지방의 순서로 감소합니다. 그렇기 때문에 가장 큰 수용매화에 의한 단위 중량당 물은 단백질 종자(완두콩, 콩, 콩), 중간체 - 전분(밀, 호밀) 및 가장 작은 지방 종자(아마, 해바라기)를 흡수합니다.
용해력은 흡수력에 비해 열등하지만 여전히 상당히 중요하며 100bar에 도달합니다. 용매화 과정이 끝나면 세포의 수분 함량이 너무 높아 모세관 수분이 사라지고 액포가 나타나기 시작합니다. 그러나 형성 순간부터 용매화가 중단되고 삼투 메커니즘으로 인해 물의 추가 흡수가 가능합니다.
삼투 . 수분 흡수의 삼투압 메커니즘은 액포가 있는 세포에서만 작동합니다. 물의 이동 방향은 삼투 시스템에 포함된 용액의 삼투 전위 비율에 따라 결정됩니다.
세포 수액의 삼투압 잠재력은 다음과 같이 표시됩니다. 아르 자형,다음 공식에 의해 결정됩니다.
아르 자형 = iRCT,
어디 R-세포 수액의 삼투압 잠재력
아르 자형- 0.0821과 동일한 가스 상수;
티-켈빈 온도의 온도;
나- 용해된 물질의 전해 해리 특성을 나타내는 등장성 계수.
등장 계수 자체는 다음과 같습니다.
그리고= 1 + α ( N + 1),
여기서 α - 전해 해리 정도;
피 -분자가 해리되는 이온의 수. 비전해질용 N = 1.
토양 용액의 삼투압 잠재력은 일반적으로 그리스 문자 π로 표시됩니다.
물 분자는 항상 삼투압이 낮은 환경에서 삼투압이 높은 환경으로 이동합니다. 따라서 세포가 토양(외부) 용액에 있는 경우 피>π이면 물이 세포 안으로 들어갑니다. 삼투 전위가 완전히 균등해지거나(물 흡수 입구의 액포 수액이 희석됨) 세포막이 신장 한계에 도달하면 세포 내로 물의 흐름이 중단됩니다.
따라서 세포는 한 가지 조건에서만 환경으로부터 물을 받습니다. 즉, 세포 수액의 삼투압 전위는 주변 용액의 삼투압 전위보다 높아야 합니다.
경우에 아르 자형< π, 세포에서 외부 용액으로 물이 유출됩니다. 수분 손실 동안 원형질체의 부피는 점차 감소하고 껍질에서 멀어지며 세포에 작은 구멍이 나타납니다. 이 조건을 혈장분해 . 혈장분해의 단계는 그림 1에 나와 있습니다. 3.18.
삼투압 전위의 비율이 조건 P = π에 해당하면 물 분자의 확산은 전혀 일어나지 않습니다.
많은 양의 사실 자료는 식물 세포 수액의 삼투압 잠재력이 상당히 넓은 범위 내에서 다양하다는 것을 나타냅니다. 농업 식물의 뿌리 세포에서는 일반적으로 진폭이 5-10bar이고 잎 세포에서는 40bar, 과일 세포에서는 최대 50bar까지 올라갈 수 있습니다. 염습지 식물에서 세포 수액의 삼투압 잠재력은 100bar에 이릅니다.
쌀. 3.18.
A - 팽압 상태의 세포; B - 코너; B - 오목한; G - 볼록형; D - 경련성; E-캡. 1 - 껍질; 2 - 액포; 3 - 세포질; 4 - 코어; 5 - Hecht 스레드
다양한 식물 기관의 수분 함량은 상당히 넓은 범위 내에서 다양합니다. 조건에 따라 달라집니다 외부 환경, 식물의 나이 및 종류. 따라서 상추 잎의 수분 함량은 93-95%, 옥수수는 75-77%입니다. 물의 양은 식물 기관에 따라 다릅니다. 해바라기 잎은 80-83%, 줄기는 87-89%, 뿌리는 73-75%로 구성됩니다. 6-11%의 수분 함량은 주로 공기 건조 종자의 경우 일반적이며 중요한 과정이 억제됩니다.
물은 살아있는 세포, 죽은 목질부 요소 및 세포 간 공간에 포함되어 있습니다. 세포 간 공간에서 물은 증기 상태입니다. 식물의 주요 증발 기관은 잎입니다. 따라서 잎의 세포간 공간에 가장 많은 양의 물이 채워지는 것은 당연하다. 액체상태에서는 물이 다양한 부품세포: 세포막, 액포, 세포질. 액포는 세포에서 수분이 가장 풍부한 부분으로 그 함량이 98%에 달합니다. 수분 함량이 가장 높을 때 세포질의 수분 함량은 95%입니다. 가장 낮은 수분 함량은 세포막의 특징입니다. 세포막의 수분 함량을 정량적으로 측정하는 것은 어렵습니다. 30~50% 정도 되는 것 같습니다.
식물 세포의 각 부분에 있는 물의 형태도 다릅니다. 액포 세포 수액은 상대적으로 저분자량 화합물(삼투압 결합)에 의해 보유된 물과 자유수로 구성됩니다. 식물 세포의 껍질에서 물은 주로 고분자 화합물(셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 물질), 즉 콜로이드 결합 물에 의해 결합되어 있습니다. 세포질 자체에는 콜로이드 및 삼투압으로 결합된 자유수가 있습니다. 단백질 분자 표면에서 최대 1nm 거리에 위치한 물은 단단히 결합되어 있으며 규칙적인 육각형 구조(콜로이드 결합 물)를 갖지 않습니다. 또한 세포질에는 일정량의 이온이 있으므로 물의 일부는 삼투압 결합되어 있습니다.
자유수와 결합수의 생리학적 중요성은 다릅니다. 대부분의 연구자들에 따르면 강도는 생리적 과정성장률을 포함한 는 주로 자유수 함량에 따라 달라집니다. 결합수 함량과 불리한 환경에 대한 식물의 저항성 사이에는 직접적인 상관관계가 있습니다. 외부 조건. 이러한 생리학적 상관관계가 항상 관찰되는 것은 아닙니다.
정상적인 존재를 위해서는 세포와 식물 유기체 전체가 일정량의 물을 함유해야 합니다. 그러나 이것은 물에서 자라는 식물에만 쉽게 가능합니다. 육상 식물의 경우 식물체의 수분이 증발을 통해 지속적으로 손실된다는 사실로 인해 이 작업이 복잡해집니다. 식물에 의한 물의 증발은 엄청난 비율에 도달합니다. 예를 들 수 있습니다. 옥수수 한 그루가 증발합니다. 성장기최대 180kg의 물과 1헥타르의 숲 남아메리카하루 평균 75,000kg의 물이 증발합니다. 엄청난 양의 물 소비는 대부분의 식물이 수증기로 포화되지 않은 대기에 잎 표면이 상당하다는 사실 때문입니다. 동시에, 공기 중에 미량의 농도(0.03%)로 함유된 이산화탄소로 정상적인 영양을 보장하기 위해서는 광범위한 잎 표면의 발달이 필요하며 오랜 진화 과정에서 발달합니다. 그의 유명한 저서 "가뭄에 맞서 싸우는 식물"에서 K.A. Timiryazev는 이산화탄소 포집과 물 소비 감소 사이의 모순이 전체 식물 유기체의 구조에 흔적을 남겼다고 지적했습니다.
증발로 인한 물 손실을 보충하기 위해서는 많은 양의 물을 지속적으로 식물에 공급해야 합니다. 식물에서 지속적으로 발생하는 두 가지 과정, 즉 물의 유입과 증발을 호출합니다. 식물의 수분 균형.식물의 정상적인 성장과 발달을 위해서는 물 소비량이 대략 유입량과 일치해야 합니다. 즉, 식물이 큰 적자 없이 수분 균형을 줄여야 합니다. 이를 위해서는 해당 공정의 공장에서 자연선택물을 흡수하고(엄청나게 발달된 뿌리 시스템), 물을 이동시키며(특수 전도 시스템), 증발을 감소시키기 위한(외피 조직 시스템과 기공 구멍을 자동으로 닫는 시스템) 적응이 개발되었습니다.
이러한 모든 적응에도 불구하고 식물은 종종 물 부족을 경험합니다. 즉, 증산 과정에서 물 공급과 물 소비의 균형이 맞지 않습니다.
다양한 정도의 물 결핍으로 인해 다양한 식물에서 생리적 장애가 발생합니다. 진화 과정에서 탈수를 견딜 수 있는 다양한 적응을 발달시킨 식물(가뭄 저항성 식물)이 있습니다. 물 부족에 대한 식물의 저항성을 결정하는 생리학적 특성을 규명하는 것이 가장 중요한 과제이며, 이에 대한 해결책은 이론적일 뿐만 아니라 농업적 실제적 중요성도 큽니다. 동시에 이를 해결하기 위해서는 식물 유기체에서 물 교환의 모든 측면을 알아야 합니다.
