Диффузия и осмос растений

БИОЛОГИЯ Том 2 — руководство по общей биологии — 2004

В разд. 5.9.8 уже говорилось, что обмен веществами между отдельными клетками и окружающей их средой может происходить пассивно, т. е. за счет процессов диффузии и осмоса, и с затратой энергии — путем активного транспорта, эндоцитоза и экзоцитоза. Внутри клетки вещества перемещаются в основном благодаря диффузии, однако и там известен энергозависимый транспорт, например с токами цитоплазмы. Эти способы переноса обеспечивают достаточную скорость и эффективность обмена на небольших расстояниях, поэтому одноклеточные организмы и даже многоклеточные с высоким отношением поверхности тела к его объему не нуждаются в особых транспортных системах. Например, у таких относительно мелких животных, как дождевые черви, обмен дыхательных газов (кислорода и диоксида углерода) осуществляется путем их диффузии между окружающим воздухом и внутренними органами через наружные покровы тела.

У более крупных и более сложно устроенных организмов многие клетки слишком удалены друг от друга и от окружающей среды, чтобы эффективный обмен веществами могли обеспечивать только названные выше процессы. Этим организмам нужны специализированные системы быстрого транспорта на дальние расстояния. Обычно вещества в таких системах движутся за счет так называемого объемного потока — в составе текучей среды, перемещающейся по градиенту давления — из области, где оно выше, в область, где оно ниже. Все компоненты в таком потоке транспортируются практически с одной и той же скоростью, как в реке, тогда как при диффузии молекулы распространяются независимо друг от друга в соответствии с их диффузионными градиентами. Некоторые системы объемного потока у растений и животных перечислены в табл. 13.1. Обратите внимание, что животные могут использовать силу мышечного сокращения, чтобы перемещать жидкости или газы из одной части тела в другую; так, сердце как насос гонит кровь по сосудам. У растений мышц нет, однако градиент давлений внутри них может создаваться с помощью испарения, активного транспорта и осмоса, о чем и пойдет речь ниже.

Таблица 13.1. Некоторые системы с объемным потоком у животных и растений

В основном вода и минеральные соли

Транспирация и корневое давление

Источник

Разница между диффузией и осмосом

Диффузия и осмос — это два типа пассивного процесса переноса, посредством которого вещество переносится из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации. Оба эти процесса не требуют внешней энергии для транспортировки. Поскольку осмос и диффузия воздействуют на очень похожие явления, их можно различить по материалу, который они переносят, и их зависимости. Другими словами, можно также сказать, что осмос — это один из видов диффузии. В процессе диффузии любое вещество в жидком, твердом или газообразном состоянии перемещается из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации. С другой стороны, в процессе осмоса вода или любой другой растворитель перемещается из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации через полупроницаемую мембрану.

Сравнительная таблица

Диффузия	Осмос
Определение	В процессе диффузии любое вещество в жидком, твердом или газообразном состоянии перемещается из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации.	В процессе осмоса вода или любой другой растворитель перемещается из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации через полупроницаемую мембрану.
Полупроницаемая мембрана	Не проходит через полупроницаемую мембрану	Проходит через полупроницаемую мембрану
Состояния вещества	Процесс диффузии может происходить во всех трех состояниях вещества (твердое, жидкое и газообразное).	Процесс осмоса только для жидкостей.
Потенциал растворенного вещества	Потенциал растворенного вещества не влияет на скорость диффузии.	Потенциал растворенного вещества влияет на скорость осмоса.

Что такое диффузия?

Это процесс пассивного переноса, при котором любой тип материала, будь то твердое, жидкое или газовое, перемещается из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации независимо от полупроницаемой мембраны. Процесс диффузии не зависит ни от наличия полупроницаемой мембраны, ни от потенциала растворенного вещества в смеси. Поскольку диффузия может происходить во всех состояниях материи, она зависит от присутствия других частиц и имеет тенденцию выравнивать площадь, заполняя пустые пространства. Например, когда мы открываем флакон духов или любого другого аромата, через какое-то время аромат распространяется по всей комнате, то есть из-за процесса распространения. В живых организмах диффузия также играет ключевую роль в различных жизненных процессах.

Что такое осмос?

Это процесс пассивного переноса, при котором вода или любой другой растворитель в смеси перемещается из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации через полупроницаемую мембрану. Процесс предназначен исключительно для жидкостей, хотя, когда мы говорим об осмосе в жидкостях, в первую очередь речь идет о воде, хотя, когда мы изучаем процесс осмоса с точки зрения химии, транспортировка может осуществляться другими растворителями в смесях или растворах. Процесс осмоса происходит через полупроницаемую мембрану и также зависит от потенциала растворенного вещества в растворе, поскольку вода движется к раствору, имеющему высокую концентрацию растворенного вещества и низкую концентрацию растворителя. В жизни процесс осмоса происходит, когда молекулы воды перемещаются из одной клетки в другую. Как правило, у животных процесс осмоса принимает участие в распределении питательных веществ и выпуске продуктов метаболизма. У растений проникновение воды через почву и корни растений происходит через процесс осмоса.

Диффузия против осмоса

• Процесс осмоса происходит через полупроницаемую мембрану, с другой стороны, процесс диффузии не требует полупроницаемой
• Диффузия — это процесс для всех трех состояний вещества (твердое, жидкое, газообразное), тогда как процесс осмоса происходит только в жидкостях.
• Диффузия не зависит от потенциала растворенного вещества в смеси, тогда как осмос зависит от потенциала растворенного вещества в смеси.

Свежие записи

Источник

Диффузия и осмос растений

Осмос растений. Водный потенциал растений.

Чтобы понять, как осуществляется поддержание водного режима растений, необходимо разобраться в таких процессах, как осмос и диффузия, которые рассмотрены в нашей статье. Там подчеркнуто, что осмос можно считать типом диффузии, при которой диффундируют только молекулы воды, а молекулы всех остальных веществ не проходят через полупроницаемую мембрану. Молекулы воды перемещаются через полупроницаемую мембрану из области с высокой их концентрацией (т. е. из относительно разбавленного раствора) туда, где она ниже (т. е. в более концентрированный раствор).

В 1988 г. Институт биологии рекомендовал пользоваться термином водный потенциал при описании движения воды через мембраны. Водный потенциал растительных клеток определяется двумя главными факторами — концентрацией растворенных веществ и давлением, возникающим при набухании клетки в результате поступления в нее воды. Соответственно говорят о концентрационном, или осмотическом, и гидростатическом потенциалах. Эти термины объясняются ниже.

Водный потенциал

Водный потенциал — один из фундаментальных показателей термодинамического состояния воды. Ее молекулы обладают кинетической энергией, поскольку и в жидкости, и в газе (водяном паре) быстро и беспорядочно движутся. Чем выше концентрация этих молекул в системе, тем больше их общая кинетическая энергия и выше водный потенциал. Таким образом, у чистой воды он максимален. Если две системы, содержащие воду (например, почва и атмосфера или клетка и окружающий ее раствор), вступают в контакт, то беспорядочное движение ее молекул приведет к их результирующему движению туда, где их меньше, — из области с более высоким водным потенциалом (с более высокой энергией) туда, где он ниже (ниже энергия), пока их концентрации в обеих системах не уравновесятся.

В биологии водный потенциал обычно измеряют единицами давления (например, Паскалями)1. У чистой воды он максимален, но условно принят за нулевой.

Запомните следующие главные моменты:
1) водный потенциал чистой воды максимален и, по определению, равен нулю (в «стандартных» условиях, т. е. при нормальном атмосферном давлении и 25 °С);
2) вода всегда движется по градиенту у: оттуда, где он выше, туда, где он ниже;
3) у всех растворов водный потенциал ниже, чем у чистой воды, т. е. в стандартных условиях выражается отрицательной величиной;
4) осмос можно определить как движение молекул воды через полупроницаемую мембрану по градиенту водного потенциала.

Преимущество использования понятия «водный потенциал»

Водный потенциал отражает тенденцию молекул воды двигаться в определенном направлении. Чем он выше (чем менее отрицателен), тем больше у молекул шансов покинуть данную систему. Если две системы (не обязательно разделенные мембраной) контактируют друг с другом, то вода будет переходить из системы с более высоким водным потенциалом в систему с более низким водным потенциалом.

Таким образом, понятие «водный потенциал» позволяет определить направление движения воды между любыми двумя системами — не только из одной клетки растения в другую, но, например, из почвы в корень, из листа в атмосферу и т. п. Можно сказать, что вода движется через растение по градиенту водного потенциала из почвы в воздух. Чем круче этот градиент, тем быстрее поток воды.

Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.

Источник