Vízpotenciál

Vízpotenciál meghatározása

A vízpotenciál a rendszerben lévő víz potenciális energiája a tiszta vízhez képest, ha mind a hőmérséklet, mind a hőmérséklet a nyomás változatlan marad. Leírható annak mértékeként is, hogy a vízmolekulák milyen szabadon mozoghatnak egy adott környezetben vagy rendszerben. Kilopascalban (kPa) mérik, és a görög Psi (Ψ) betű képviseli. A vízpotenciál soha nem pozitív, de maximális értéke nulla, vagyis a tiszta vízé légköri nyomáson. Ha nem tiszta vízről van szó, vagy olyan vízről, amelyben oldott anyagok vannak, minél több oldott anyag van, annál negatívabbá válik a Ψ, mivel az oldott molekula vonzza a vízmolekulákat és korlátozza mozgásszabadságukat.

A vízmolekulák mozgása

A víz olyan területekről mozog, ahol a vízpotenciál nagyobb (vagy kevésbé negatív), olyan területekre, ahol alacsonyabb (vagy negatívabb), és ezt a mozgást ozmózisnak nevezzük. Például az alábbi ábrán a sejt körüli megoldás hipertóniás, vagyis nagyobb az oldott anyag koncentrációja, tehát kisebb a vízpotenciálja, mint a sejt belsejében. Mivel a sejtnek részlegesen áteresztő membránja van, amely lehetővé teszi a víz mozgását benne és a belsejében, a víz a sejt belsejéből, ahol Ψ magasabb, a sejt kívülre mozog, ahol Ψ alacsonyabb. Ez az élő szervezetek sejtjeinek halálához vezethet. Másrészt egy tiszta vizes oldatba helyezett sejt felveheti a vizet, amíg meg nem reped és elhal. Ezért a sejteknek olyan környezetre van szükségük, amely nem tér el jelentősen az oldott anyag koncentrációjától.

A vízpotenciál lehetővé teszi, hogy a víz növényi gyökerekbe kerüljön, ha több oldott anyag van mint a talajban lévő víz. És ahogy felfelé haladunk a növényen, a Ψ egyre inkább csökken, vizet von be a szárakba, majd a levelekbe, amelyek folyamatosan elpárologtatják belőlük a vizet, fenntartva az oldott anyag magas koncentrációját és alacsony Ψ értéket. Testünkben az oldott anyag koncentrációját az ozmoreguláció szabályozza, amely ellenőrzi és fenntartja a víz és a só koncentrációját, hogy életben maradhassunk.

Vízpotenciál képlet

A Ψ kiszámításához a következő képlet szolgál: :

Ψ = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm

Azonban gyakran leegyszerűsítik ezt a képletet, ami szintén helyes:

Ψ = Ψs + Ψp

Itt a Ψs jelentése oldott potenciál, Ψp a nyomáspotenciál, Ψg a gravitációs potenciál és Ψm a mátrixpotenciál. A nyomáspotenciál a tárgyak vagy sejtmembránok által a vízmolekulákra gyakorolt fizikai nyomásra utal, és ez növekszik a nyomás növekedésével. Vegye figyelembe, hogy a növényi sejtekben a nyomáspotenciál általában pozitív marad, hogy megtartsák alakjukat, lehetővé téve a növény merevségét. Ezenkívül a mátrixpotenciál figyelembe veszi a vízmolekulák és a felületek vagy anyagok, például a talaj vagy a sejtmembránok közötti erőket. A mátrixpotenciál mindig negatív, és jelentősebb a száraz rendszerekben, például a talajban, mert azt tapasztaljuk, hogy a vízrészecskék erősen kapcsolódnak a talajrészecskékhez. Ahogy a neve is mutatja, a gravitációs potenciál az, ahogyan a föld gravitációja befolyásolja a vízmolekulák mozgásszabadságát. Végül az oldott anyag potenciálja az oldatban lévő oldott anyag mennyiségétől függ, és az oldott anyag koncentrációjának növekedésével csökken.

• Diffúzió – A részecskék önkényes elterjedése olyan régióból, ahol magasabbak koncentráció egy másikba, ahol alacsonyabb koncentrációban vannak.
• hipotonikus oldat – egy másik oldathoz képest magasabb oldott anyag koncentrációjú oldat.
• izotonikus oldat – egyenlő oldott anyagú oldat koncentráció más megoldásokra.
• Viszkozitás – A folyadék mennyire ellenáll az áramlásnak.

Kvíz

1. Mire számíthatunk, ha cellát helyezünk egy megoldásba, ahol a cella Ψ értéke -0,3 kPa, az oldaté pedig -0,9 kPa?
A. A víz kimozdul a cellából
B. A víz a C cellába kerül. A víz nem mozog sem a cellába, sem onnan. A cella felszakad

2. Egyszerűen fogalmazva: a vízpotenciál:
A. Az a vízmennyiség, amelyet a gyökerek naponta fel tudnak venni
B. Az ozmotikus nyomás és a gravitációs erők kombinációja
C. Oldott anyag és nyomás potenciál kombinációja
DA növény szárán a víz felnyomásához szükséges nyomás mértéke

3. Az alábbi vízpotenciál-értékek közül melyik jelzi a legszárazabb környezetet?
A. -0,1 pKa
B. -1 pKa
C. -0,03 pKa
D. -5 pKa

4. Hogyan változik a vízpotenciál az oldott anyag koncentrációjához képest?
A. Növeli az oldott anyag koncentrációját
B Minél nagyobb az oldott anyag koncentrációja
C Az oldott anyag és a D koncentrációja nem befolyásolja. Az oldott anyag koncentrációja következetlenül hat rá