O‘simliklarda suv almashinuvining umumiy tavsifi. O‘simlik hujayrasining osmotik xususiyatlari
O‘simliklarda suv almashinuvining umumiy tavsifi. O‘simlik hujayrasining osmotik xususiyatlari REJA: 1. Suvning o‘simlik hayotidagi ahamiyati, fizik-kimyoviy xossalari. 2. Hujayra d a suv almashinuvining asosiy qonuniyatlari. a. Ҳужайрадаги сув формалари . b. Suvning hujayradagi taqsimoti. c. Diffuziya va osmos . d. Osmotik bosim. e. Turgor va plazmoliz . f. Hujayraning so‘rish kuchi . 3. Ildizlarga suv yutilishi. Suvning o‘simlik bo‘ylab harakatlanish mexanizmlari.
Suvning o‘simlik hayotidagi ahamiyati, fizik-kimyoviy xossalari. O‘simliklar suvga bo‘lgan talabning juda oz qismini yer o‘sti a’zolari (asosan barglari) orqali ta’minlaydilar. Bu asosan yog‘ingarchilik va havo namligi yuqori bo‘lgan davrlardagina yuz berishi mumkin. Normal o‘sish va rivojlanishni ta’minlaydigan asosiy suv miqdori tuproqdan ildiz sistemasi orqali olinadi. O‘simlik tanasida suv doimiy ravishda uzluksiz almashinib turadi va bu jarayonni suv rejimi deyiladi. U uch bosqichdan iborat: 1. Ildizlarning suv shimishi; 2. Shimilgan suvning o‘simlik tanasi bo‘ylab harakati va organlarga taqsimlanishi; 3. Suvning barglar orqali bug‘lanishi, ya’ni transpiratsiyasi. Yuqoridagi uchta holat faqatgina yuksak o‘simliklargagina xosdir. Tuban o‘simliklar, masalan, bakteriyalar, tuban zamburug‘lar, ko‘pgina suv o‘tlari va lishayniklar suvni atmosfera havosidan olishi mumkin. Bunda ularning bo‘rtish ko‘rsatkichlari ortadi. Masalan, iste’mol qilsa bo‘ladigan zamburug‘lar va moxlar o‘zlarining quruq muhitdagi og‘irliklariga nisbatan 10 baravar ko‘p suv saqlashlari mumkin. Barg poyali o‘simliklar esa suv bug‘lantirishdan kutikulalari yordamida himoyalanadilar. Kutikulalar barglar va poyalar yuzasidan suv yo‘qotishga qanchalik qarshilik qilsalar, namgarchilik sharoitida shunchalik darajada suv yutilishiga ham qarshilik qiladilar. Ma’lumki, o‘simliklar to‘qimalari tarkibining 70-95% suvdan iborat. Suv o‘zining ajoyib xususiyatlari tufayli organizmlar hayot faoliyatida birinchi va boshqa moddalarga tenglashtirib bo‘lmaydigan o‘rinni egallaydi. Ammo uning hujayra tuzilishida va undagi molekulyar darajada boradigan turli metabolik jarayonlardagi o‘rni to‘la o‘rganilmagan. Suvning butun bir organizmdagi o‘rni turlichadir. Butun yer yuzidagi hayot formalari faqatgina suvli holatdagina mavjud. Shuning uchun ham hujayra tarkibidagi suvning kamayishi, tirik tuzilmalarning tinchlik, ya’ni anabioz holatiga o‘tishiga olib keladi.
O‘simlikning barcha organlarida suv bo‘ladi: bargda-90%, novdada-70-80%, ildizda-50-60%, urug‘da-10%. Vakuolada-98%, sitoplazmada-80%, qobiqda-50% atrofida suv uchraydi. Biologik obyektlarda suv quyidagi asosiy vazifalarni bajaradi: 1. Hujayra, molekula, to‘qimalar va organlarni bir butun qilib birlashtirib turadi. Suv uzluksiz muhitni tashkil qiladi. 2. Biokimyoviy reaksiyalar uchun eng yaxshi va muhim muhitdir. 3. Hujayra tuzilmalarini tartibga solishda qatnashadigan oqsillar tarkibiga kirib, ularning konformasiyasini belgilaydi. 4. Bir qancha biokimyoviy reaksiyalarning tarkibiy qismidir; a) fotosintez jarayonida elektronlar donoridir. b) Kreps siklida oksidlanish-qaytarilish jarayoni ishtirokchisi. 5. Hujayra hayotiy jarayonlarida, xususan suvning membranalardagi elektronlar va protonlar tashiluvidagi o‘rni beqiyosdir. 6. Moddalar almashinuvida asosiy o‘rinni tutadi. Masalan ksilema to‘qimalari bo‘ylab esa suv va unda erigan moddalarni tashisa, flozma to‘qimalari bo‘ylab moddalarning simplast va apoplast tashiluvi amalga oshadi. 7. Issiqlikni boshqaruvidir. Suv tufayli o‘simlik to‘qimalarida haroratning birdan o‘zgarishi ro‘y bermaydi. Bu hol suvning yuqori issiqlik sig‘imi bilan o‘lchanadi. 8. Suv tufayli yuzaga keladigan egiluvchanliklik hususiyati tufayli o‘simliklar har xil mexanik ta’sirlardan saqlanadi. 9. Suv tufayli bo‘ladigan osmos va turgor holatlari tufayli to‘qimalarning nisbatan qattiq holati saqlanadi. O‘simliklarning evolyutsiyasi mobaynida ularning suvga bog‘liqligi birmuncha kamaya borgan. Masalan, suv o‘tlari uchun suv ko‘payish va yashash muhitidir. Yer o‘sti sporali o‘simliklarida esa ularning ko‘payishiga suvning ta’siri qisman saqlanib qolgan xolos, ya’ni suv gametalarning ipchalari tufayli harakatlanishiga yordam beradi. Urug‘li o‘simliklar o‘zlarining changdonlari va urug‘donlari tufayli ko‘payish jarayonlarida suvga muhtoj emas. Urug‘li
o‘simliklarda ontogenez davomida suvdan foydalanish jarayonlari anchagina takomillashgandir. Ushbu jarayonlar albatta tiriklik dunyosining suvli muhitdan quruqlik muhitiga ko‘chishi bilan chambarchas bog‘liqdir. Suvning tuzilishi va xossalari. Ma’lumki suv uch agregat holatida bo‘lishi mumkin, ya’ni suyuq, qattiq va gaz holatlarida. Bu tuzilmalarning har birida suv turlicha tuzilishga ega. Shuningdek tarkibidagi moddalarga qarab suv boshqa xususiyatlarga ham ega bo‘ladi. Suvning qattiq holati ham kamida ikki xil bo‘ladi. Bular, muzning sof krisstall holati va krisstal bo‘lmagan shishasimon muz holati. Muzning shishasimon holati suv tez muzlaganda ro‘y beradi. Bunda suv molekulalari krisstall panjaralari hosil qilishga ulgurmaydi. Buni biz suvni suyuq azot bilan muzlatganimizda ko‘rishimiz mumkin. Atmosfera havosidan yuqori bosim ostida olinadigan suyuq azotning harorati -170 0 C gacha bo‘lishi mumkin. Suvning mana shu xususiyati tufayli ayrim bir hujayrali suv o‘tlarini va faqatgina ikki qator hujayralardan tarkib topgan Mnium moxini ular organizmiga zarar etkazmasdan muzlatish mumkin. Hujayra va to‘qimalar sekin asta soviganda ularda sof suv krisstallari hosil bo‘ladi va ular qaytmas zararlanadilar. Bunga asosan ikkita sabab bo‘lishi mumkin, ya’ni hosil bo‘lgan muzning mexanik ta’siri yoki hujayraning suvsizlanishi holatlari. Suvning sof krisstal muz holati turli-tuman bo‘lishi mumkin. Masalan muzning paporotniklarning barglari ko‘rinishida, har xil gulsimon tuzilishlari shular jumlasidandir. Rus olimi A.A.Lyubishevning fikricha suvning kristallanish xususiyati, qandaydir tirik organizmlarning shakllanishiga o‘xshab ketadi. Zichlik. Barcha moddalar qizdirilganda ularning zichligi kamayadi, suvniki esa ortadi. Masalan, 0,1013 MPa (1 atm.) bosimda 0oC haroratdagi suvni asta sekin qizdira borsak, uning zichligi orta boradi va 4oC haroratda eng yuqori ko‘rsatkichga (sm 3 /g) ega bo‘ladi. Suv muzlaganda esa uning hajmi keskin 11% ga ortib ketadi. Shuningdek muzni 0oC eritish uning zichligining keskin kamayib ketishiga olib keladi. Suvning zichligiga bosim ham ta’sir qiladi. Masalan bosimning har 13,17 MPa (130 atm) suvning muzlash va qaynash haroratlarining 1oC ga o‘zgarishiga
olib keladi. Shuning uchun ham dengiz sathidan ancha baland joylarda suv nisbatan past haroratlarda qaynaydi. Okeanlarning o‘ta chuqur joylarida suvning harorati manfiy bo‘lsada u muzlamaydi. Suvning haroratini 4oC dan 100 0 C gacha oshirish uning zichligining 4% ga ortishiga olib keladi. Suvning molekulyar tuzilishi. Suv molekulasidagi ikki juft elektron vodorod va kislorod yadrolari uchun umumiy hisoblanadi. Ushbu suv molekulalaridagi H va O atomlari o‘zaro elektrostatik ta’sir qilib to‘rtta suv molekulasini bog‘lab turadi. Kislorod va vodorod atomlarining o‘zaro elektrostatik ta’siri natijasida yuzaga kelgan va kovalent bog‘larning juda kam kuchiga ega bo‘lgan bog‘lar vodorod bog‘lari deyiladi. Vodorod bog‘lar juda kuchsiz bo‘lib suyuq suvda ularni uzish uchun bor yo‘g‘i 18,84 kJ/mol energiya zarurdir xolos. Bu erda shuni eslash zarurki kovalent bog‘larni uzilishi energiyasi 460,4 kJ/mol ga teng. Demak suyuq suvning vodorod bog‘lari kovalent bog‘larga nisbatan deyarli 25 baravar kuchsizroq ekan. Shuning uchun ham, vodorod bog‘lari doimiy ravishda sintezlanib va uzilib to‘radi. Ularning yarim emirilish davri 1·10-9 soniya atrofida. Ionlanish. Suv molekulasidagi elektronlarning vodorodga nisbatan kislorodga kuchliroq bog‘langanligi tufayli, doimiy ravishda protonlarning uzilishi ro‘y berib to‘radi. Buning natijasida suv molekulalari dissotsiyalanadi. H 2 O --- H+ + OH- Kimyoviy sof suvning harorati 25 0 C bo‘lganda vodorod va gidroksil ionlarining miqdori o‘zaro teng, ya’ni ularning har birining miqdori 1.10-7 mol/l ga teng bo‘ladi. Ushbu ko‘rsatkich pH=7 deb qabul qilingan. Suvning eritmalardagi holati. Suvda eruvchan moddalarning unga birlamchi ta’siri bu toza suvga xos bo‘lgan tuzilishning buzilishidir. Bunga ikkita sabab bo‘lishi mumkin. 1. Geometrik omil, ya’ni suvda erigan modda bilan suv molekulalari o‘lchamlarining bir xilda emasligi. 2. Elektrostatik omil, ya’ni suvda eruvchan ion elektr maydoni ta’sirida suv molekulalarining qayta qutblanishi. Buning natijasida erigan modda