VODNI I OSMOTSKI POTENCIJAL BILJNIH ĆELIJA

HEMIJSKI POTENCIJAL ( ) Hemijski sastav ćelije razlikuje se od hemijskog sastava vanćelijske sredine ne možemo da govorimo o gradijentu koncentracije već o gradijentu hemijskog potencijala pri poređenju ova dva kompartmenta. Hemijski potencijal neke supstance je mera za energiju koju ta supstanca u datom trenutku može da iskoristi za vršenje nekog rada (hemijska reakcija ili kretanje tj. difuzija). Hemijski potencijal vode = VODNI POTENCIJAL i obeležava se sa Ψv (Ψw), a izražava u MPa.

Hemijski potencijal čiste vode pri standardnim fizičkim uslovima po konvenciji je jednak nuli Ψv = 0 Rastvaranjem neke osmotski aktivne supstance u vodi snižava se hemijski potencijal vode (postaje negativan). Ψv < 0 (-) Povišavanjem pritiska povećava se hemijski potencijal vode (postaje pozitivan). Ψv > 0 (+)

Da bi se voda kretala sa jednog mesta na drugo mora da postoji razlika u vodnim potencijalima tih mesta Δ Ψv. Kretanje molekula vode se odvija sa mesta višeg ka mestu nižeg vodnog potencijala.

U biološkom sistemu vrednost Ψv zavisi od nekoliko komponenti: Ψv = Ψπ + Ψp + Ψm (-) (-) (+) (-) Jednačina vodnog potencijala Ψπ - OSMOTSKI POTENCIJAL Ψp - POTENCIJAL PRITISKA Ψm - POTENCIJAL MATRIKSA

Ψm u ćelijama koje imaju razvijenu vakuolu i primaju vodu uglavnom osmozom može se zanemariti, pa je: Ψv = Ψπ + Ψp (Ψπ) (Ψv) (Ψp) Vodni potencijal Osmotski potencijal Potencijal pritiska

Vodni potencijal ćelije je u stvari hemijski potencijal vode u toj ćeliji, pre svega u ćelijskom soku.

Osmotski potencijal ćelijskog soka (Ψπ) Osmotski potencijal ćelijskog soka je manji od nule, srazmerno količini rastvorenih supstanci Ψπ < 0 U rastvoru je vodni potencijal uvek jednak osmotskom potencijalu Ψv = Ψπ Vodni tj. osmotski potencijal 1M rastvora nedisosujuće osmotski aktivne supstance jednak je -2.26 MPa

Potencijal pritiska (Ψp) Predstavlja silu kojom će se ćelijski zid suprotstaviti povećanju zapremine ćelije, nastalom prodiranjem vode iz hipotoničnog rastvora u ćeliju. Ψp > 0 Ψp = 0

Zbog niskog osmotskog potencijala ćelijskog soka voda iz hipotoničnog rastvora će ulaziti u ćeliju sve dok to dopušta rastegljivost ćelijskog zida. U jednom trenutku sila kojom deluje ćelijski zid i koja se opire promeni zapremine ćelije će se izjednačiti sa turgorovim pritiskom. Ψπ = Ψp Ψv = Ψπ + Ψp = 0 Voda Turgescenta ćelija

CILJEVI: Određivanje vodnog potencijala tkiva krtole krompira Određivanje osmotskog potencijala ćelijskog soka epidermisa luka

3.1. Vodni potencijal tkiva krtole krompira Napraviti rastvore 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 i 1M saharoze i po 10 ml sipati u obeležene epruvete. U jednu epruvetu (kontrola) sipati 10 ml destilovane vode. Bušačem izvaditi cilindre tkiva krtole krompira, iseći ih na 10 mm duge isečke i odmah stavljati u odgovarajuću epruvetu tako da u svakoj epruveti bude po 10 isečaka.

Nakon 45 minuta izvaditi isečke i izmeriti njihivu dužinu. Rezultate uneti u tabelu: Koncentracija saharoze (M) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 Prirast dužine Δx (krajnja – početna dužina) Prosečan prirast dužine (Δx srednje) Na osnovu rezultata nacrtati grafik, sa grafika očitati koncentraciju izotoničnog rastvora i zatim odrediti vodni potencijal tkiva krtole krompira.

Cx- koncentracija na kojoj nije došlo do promene u dužini isečka 1M : -2.26MPa = Cx : Ψv Ψv- vodni potencijal krtole krompira

ZADATAK Odsečci tkiva krompira čiji je potencijal vode (Ψv) -0.75 MPa držani su sat vremena u rastvoru saharoze čija je koncentracija 0.53M. Na osnovu ovih podataka zaokružite tačan iskaz: Pošto je rastvor izotoničan sa tkivom, nema promene dimenzija tkiva Osmotski potencijal rastvora saharoze je manji od Ψv tkiva krompira zbog čega odsečci gube vodu i skraćuju se Osmotski potencijal rastvora saharoze je veći od Ψv tkiva krompira zbog čega odsečci primaju vodu i povećavaju dužinu

3.2. Osmotski potencijal epidermisa crnog luka Kada se plazmamembrana odvoji od ćelijskog zida (pri graničnoj plazmolizi), više ne postoji zidni pritisak i osmotski potencijal ćelijskog soka jednak je njegovom vodnom potencijalu. Na ovoj činjenici se zasniva plazmolitička metoda određivanja osmotskog potencijala ćelijskog soka. Traži se rastvor koji izaziva graničnu plazmolizu 50% ćelija, i taj rastvor se smatra izotoničnim. Njegov osmotski potencijal je jednak osmotskom potencijalu ćelijskog soka.

Po jedan površinski presek epidermisa crvenog luka staviti u kap vode, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 i 1 M rasvora saharoze. Naći vidno polje sa što većim brojem celih ćelija, i nakon 30 minuta izbrojati ćelije u kojima je došlo do plazmolize na svakom preseku.

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 Koncentracija saharoze (M) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1 Broj posmatranih ćelija Broj plazmoliziranih ćelija Procenat plazmoliziranih ćelija

Cx- koncentracija na kojoj je plazmolizirano 50% ćelija Znajući koncentraciju rastvora nedisosujuće supstance koji je izotoničan sa ćelijskim sokom može se izračunati osmotski potencijal ćelijskog soka Ψπ. Cx- koncentracija na kojoj je plazmolizirano 50% ćelija 1M : -2.26MPa = Cx : Ψ π