Поскольку все атомы находятся в постоянном движении и это движение носит случайный характер, атомы стремятся рассредоточиться по окружающей среде относительно равномерно, поскольку такое расположение имеет большую вероятность. Этот процесс называется диффузией. Когда вы опускаете пищевой краситель в стакан с водой, молекулы пищевого красителя отскакивают друг от друга и начинают постепенно рассеиваться друг от друга. Молекулы воды делают то же самое, пока молекулы пищевого красителя и молекулы воды не будут относительно равномерно распределены по всему стакану. Молекулы не перестают двигаться, но благодаря случайному движению смесь кажется равномерно перемешанной.
Осмос
Осмос - это диффузия воды через полупроницаемую мембрану. Поскольку мембрана полупроницаема, вода может проходить через нее, но другие растворенные соединения, например, растворенные ионы Na+ и Cl-, могут этого не делать. Это имеет ряд интересных последствий.
Тонизирование
Чтобы понять, что такое осмос, важно учитывать концентрацию молекул воды по отношению к количеству растворенного в ней вещества по обе стороны мембраны. Это понятие называется тоничность - сколько вещества растворено в растворе относительно другой стороны.
Вода будет перемещаться из областей с высокой концентрацией воды в области с низкой концентрацией воды. Даже если по обе стороны мембраны находится одинаковый объем воды, вода будет перемещаться к той стороне мембраны, где больше растворенных растворителей, что также можно интерпретировать как относительно меньшее количество воды.
Гипотонический
Как это влияет на структуру и функции растений? Растения используют тонус для обеспечения повышенной структурной поддержки, удерживая растительные клетки в тургидном состоянии (разбухшие от воды). Растения связывают растворенные растворители в центральной вакуоли, делая раствор гипотоническим.
Учитывая ваши знания о корневых словах, как вы думаете, что означает термин "гипотоник"?
Поскольку концентрация воды внутри центральной вакуоли относительно низкая (из-за высокой концентрации растворителей), это заставляет воду перемещаться из внешней среды, где она находится в более высокой концентрации, в центральную вакуоль. Клеточная стенка удерживает плазматическую мембрану от разрыва, когда центральная вакуоль набухает водой и выталкивает цитоплазму наружу. Подумайте об этом, как о надувании воздушного шарика внутри картонной коробки - натяжение надутого шарика обеспечивает структурную поддержку коробки. Клетка, изображенная выше, находится в гипотоническом растворе.
Изотонический
Для животных клеток, лишенных клеточной стенки, пребывание в гипотоническом растворе приводит к тому, что клетки набухают и лопаются. Наши клетки находятся в изотоническом растворе (изо- означает равный или одинаковый), при этом концентрация растворенных растворителей (и, следовательно, воды) во внутриклеточной и внеклеточной жидкостях примерно одинакова. Клетка на рисунке находится в изотоническом растворе. Растительные клетки в таком состоянии слегка увядают.
Гипертонический
Третья возможность заключается в том, что концентрация растворителей в растворе выше, чем внутри клетки, - это гипертонический раствор (гипер- означает "над" или "выше"). Это означает, что концентрация воды внутри клетки относительно выше, чем снаружи, что заставляет воду двигаться наружу. Именно поэтому соль может обезвоживать (вытягивать воду) предметы, включая организмы. Если растение, не приспособленное к соленой воде, погрузить в раствор соленой воды, или, возможно, в почве слишком много соли, вода выйдет из клеток растения и попадет в раствор. Клетка на рисунке справа находится в гипертоническом растворе.
Чтобы наблюдать за влиянием тоничности на растительные клетки, приготовьте влажную монтировку листа элодеи (или аналогичного пресноводного растения). Для первоначальной подготовки используйте прудовую воду или воду из аквариума, в котором росла элодея. Наблюдайте при 400-кратном увеличении.
Нарисуйте несколько клеток в пространстве ниже, обозначив клеточную стенку, плазматическую мембрану, хлоропласты и тонопласт. Тонопласт - это мембрана центральной вакуоли. Хотя вы не можете видеть его непосредственно, вы можете определить местоположение тонопласта по расположению хлоропластов - они находятся снаружи от него.
Снимите покровное стекло, впитайте как можно больше воды и добавьте на предметное стекло несколько капель соленой воды (раствор хлорида натрия, NaCl). Быстро поместите его обратно под микроскоп и просмотрите при увеличении 400x. Как только вы увидите изменения в клетках, зарисуйте несколько из них. Пометьте клеточную стенку, плазматическую мембрану, хлоропласты и тонопласты.
Что произошло с клеткой? Был ли раствор гипотоническим, изотоническим или гипертоническим?
На своем рисунке изобразите стрелками движение воды, входящей в центральную вакуоль или выходящей из нее.
Впитайте как можно больше соленой воды и добавьте на предметное стекло несколько капель дистиллированной воды (воды, из которой удалены растворенные растворители). Быстро поместите предметное стекло под микроскоп и рассмотрите его при увеличении 400x. Как только вы увидите изменения в клетках, зарисуйте несколько из них. Снова обозначьте клеточную стенку, плазматическую мембрану, хлоропласты и тонопласт.
Что произошло с клеткой? Был ли раствор гипотоническим, изотоническим или гипертоническим? Объясните движение молекул воды в своем ответе.
