水ポテンシャル
水ポテンシャルの定義
水ポテンシャルは、温度と温度の両方の場合の、純水と比較したシステム内の水のポテンシャルエネルギーです。圧力は同じに保たれます。また、特定の環境またはシステムで水分子がどの程度自由に移動できるかを示す尺度として説明することもできます。これはキロパスカル（kPa）で測定され、ギリシャ文字のプサイ（Ψ）で表されます。水ポテンシャルは決して正ではありませんが、最大値はゼロです。これは、大気圧の純水の値です。不純な水、または溶質を含む水に関しては、溶質が多いほど、溶質分子が水分子を引き付けて移動の自由を制限するため、負のΨが大きくなります。
水分子の動き
水は、水ポテンシャルが高い（または負の値が小さい）領域から低い（または負の値が大きい）領域に移動します。この移動を浸透と呼びます。たとえば、次の図では、セルの周囲の溶液は高張です。つまり、セルの内部よりも溶質の濃度が高いため、水ポテンシャルが低くなります。セルには部分的に透過性の膜があり、水がセルの内外に移動できるため、水はΨが高いセルの内側からΨが低いセルの外側に移動します。これは、生体内の細胞の死につながる可能性があります。一方、純水溶液に入れられたセルは、破裂して死ぬまで水を吸収する可能性があります。したがって、細胞には溶質濃度に大きな違いがない環境が必要です。
水ポテンシャルは、溶質が多いときに水が植物の根に入るのを可能にするものです土壌中の水よりも根細胞内。そして、私たちが植物を上るにつれて、Ψはますます減少し、水を茎に引き込み、次に葉に引き込みます。葉は絶えず水を蒸発させ、高い溶質濃度と低いΨを維持します。私たちの体では、溶質濃度は浸透圧調節によって調節されます。浸透圧調節は、水と塩の濃度を制御および維持して、私たちを生かし続けます。
水ポテンシャル式
Ψの計算に使用される式は次のとおりです。 ：
Ψ=Ψs+Ψp+Ψg+Ψm
ただし、多くの場合、次の式として簡略化されます。これも正しいです。
Ψ=Ψs+Ψp
ここで、Ψsは溶質ポテンシャル、Ψpは圧力ポテンシャル、Ψgは重力ポテンシャル、Ψmはマトリックスポテンシャルを表します。圧力ポテンシャルとは、物体または細胞膜が水分子に及ぼす物理的圧力を指し、圧力の増加とともに増加します。植物細胞がその形状を保持し、植物が硬直した状態を維持できるようにするために、通常、圧力ポテンシャルは植物細胞内で正に維持されることに注意してください。さらに、マトリックスポテンシャルは、水分子と表面または物質（土壌や細胞膜など）との間の力を考慮に入れます。水粒子が土壌粒子に強く付着していることがわかったため、マトリックスポテンシャルは常に負であり、土壌などの乾燥システムでより重要になります。名前が示すように、重力ポテンシャルは、地球の重力が水分子の移動の自由に影響を与える方法です。最後に、溶質ポテンシャルは溶液中の溶質の量に依存し、溶質の濃度が増加するにつれて減少します。
- 拡散–粒子がより高い領域からの任意の拡散濃度が低い別の溶液への濃度。
- 低張液–別の溶液と比較して溶質濃度が高い溶液。
- 等張液–溶質が等しい溶液。別の溶液への濃度。
- 粘度–流体が流れに抵抗する程度。
クイズ
1。セルのΨが-0.3kPaに等しく、溶液のΨが-0.9 kPaである溶液内にセルを配置した場合、何を観察できると期待できますか？
A。水はセルBから移動します。水はセルCに移動します。水はセルの内外に移動しません
D。セルがバーストします
2。簡単に言えば、水ポテンシャルは次のとおりです。
A。根が1日に摂取できる水の量
B。浸透圧と重力の組み合わせ
C。溶質ポテンシャルと圧力ポテンシャルの組み合わせ
D。水を植物の茎に押し上げるのに必要な圧力の量
3。次の水ポテンシャルの値のうち、最も乾燥した環境を示しているのはどれですか？
A。 -0.1 pKa
B。 -1 pKa
C。 -0.03 pKa
D。 -5 pKa
4。溶質濃度に関連して水ポテンシャルはどのように変化しますか？
A。溶質濃度が高いほど増加します
B。溶質濃度が高くなるほど減少します
。溶質の濃度には影響されません
D。溶質濃度はそれに一貫性のない影響を及ぼします