معلومة

2.2 أ: قطبية الماء - علم الأحياء

2.2 أ: قطبية الماء - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

قطبية الماء مسؤولة عن العديد من خصائصه بما في ذلك جاذبيته للجزيئات الأخرى.

أهداف التعلم

  • وصف الإجراءات التي تحدث بسبب قطبية الماء

النقاط الرئيسية

  • الاختلاف في الكهربية بين ذرات الأكسجين والهيدروجين يخلق شحنة جزئية سالبة وموجبة ، على التوالي ، على الذرات.
  • تجذب جزيئات الماء الجزيئات القطبية الأخرى أو تنجذب إليها.
  • تُعرف الجزيئات التي لا تذوب في الماء بالجزيئات الكارهة للماء (خوف الماء).

الشروط الاساسية

  • محبة للماء: وجود انجذاب للمياه ؛ قادرة على امتصاصه أو ترطيبه بالماء
  • نافرة من الماء: تفتقر إلى الانجذاب للماء ؛ غير قادر على امتصاصه أو ترطيبه بالماء
  • قطبية: القوى بين الجزيئات بين النهاية الموجبة قليلاً لجزيء واحد إلى الطرف السلبي لجزيء آخر أو نفس الجزيء.

من أهم خصائص الماء أنه يتكون من جزيئات قطبية. ذرتا الهيدروجين وذرة أكسجين واحدة داخل جزيئات الماء (H2س) تشكل روابط تساهمية قطبية. بينما لا توجد شحنة صافية لجزيء الماء ، فإن قطبية الماء تخلق شحنة موجبة قليلاً على الهيدروجين وشحنة سالبة قليلاً على الأكسجين ، مما يساهم في خصائص جاذبية الماء. يتم إنشاء شحنات الماء لأن الأكسجين أكثر كهرسلبية ، أو محبًا للإلكترون ، من الهيدروجين. وبالتالي ، فمن المرجح أن يتم العثور على إلكترون مشترك بالقرب من نواة الأكسجين أكثر من نواة الهيدروجين. نظرًا لأن الماء جزيء غير خطي أو منحني ، فإن الاختلاف في الكهربية بين ذرات الأكسجين والهيدروجين يولد شحنة سالبة جزئية بالقرب من الأكسجين وشحنات موجبة جزئية بالقرب من كلا الهيدروجين.

نتيجة لقطبية الماء ، يجذب كل جزيء ماء جزيئات الماء الأخرى بسبب الشحنات المعاكسة بينها ، مكونًا روابط هيدروجينية. يجذب الماء أيضًا الجزيئات والأيونات القطبية الأخرى أو ينجذب إليها ، بما في ذلك العديد من الجزيئات الحيوية ، مثل السكريات والأحماض النووية وبعض الأحماض الأمينية. يشار إلى المادة القطبية التي تتفاعل بسهولة مع الماء أو تذوب فيه على أنها محبة للماء (مائي = "ماء" ؛ -فيليك = "محب"). في المقابل ، لا تتفاعل الجزيئات غير القطبية ، مثل الزيوت والدهون ، بشكل جيد مع الماء ، كما هو موضح في. تنفصل هذه الجزيئات عنه بدلاً من أن تذوب فيه ، كما نرى في تتبيلات السلطة المحتوية على الزيت والخل (محلول مائي حمضي) . تسمى هذه المركبات غير القطبية كارهة للماء (hydro- = "water" ؛ -phobic = "fearing").

روابط هيدروجينية: يوضح هذا التفاعلي تفاعل الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء.


الماء وقطبته

لماذا يقضي العلماء وقتهم في البحث عن الماء على الكواكب الأخرى؟ لماذا الماء مهم جدا؟ ذلك لأن الماء ضروري للحياة كما نعرفها. الماء هو أحد الجزيئات الأكثر وفرة والأكثر أهمية للحياة على الأرض. في الواقع ، يشكل الماء حوالي 60-70 بالمائة من جسم الإنسان. بدونها ، لن تكون الحياة كما نعرفها موجودة.

إسناد الصورة: Sven Hoppe / Wikimedia Commons (CC BY-SA 3.0)

إن قطبية جزيء الماء والرابط الهيدروجيني الناتج يجعل الماء مادة فريدة لها خصائص خاصة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بعمليات الحياة. تطورت الحياة في الأصل في بيئة مائية. في الواقع ، تحدث معظم الكيمياء الخلوية والتمثيل الغذائي للكائن داخل المحتويات المائية للسيتوبلازم في الخلية.

من الخصائص الخاصة للماء قدرته الحرارية العالية وحرارة التبخر ، وقدرته على إذابة الجزيئات القطبية ، وخصائصه المتماسكة واللاصقة ، وتفككه إلى أيونات تؤدي إلى توليد الأس الهيدروجيني. يساعد فهم خصائص المياه هذه في توضيح أهميتها في الحفاظ على الحياة.

قطبية الماء

من أهم خصائص الماء أنه يتكون من جزيئات قطبية: الهيدروجين والأكسجين داخل جزيئات الماء (H2س) تشكل روابط تساهمية قطبية. بينما لا توجد شحنة صافية لجزيء الماء ، فإن قطبية الماء تخلق شحنة موجبة قليلاً على الهيدروجين وشحنة سالبة قليلاً على الأكسجين ، مما يساهم في خصائص جاذبية الماء.

يتم إنشاء شحنات الماء لأن الأكسجين يكون أكثر كهرسلبية من الهيدروجين ، مما يزيد من احتمالية وجود إلكترون مشترك بالقرب من نواة الأكسجين أكثر من نواة الهيدروجين ، مما ينتج عنه شحنة سالبة جزئية بالقرب من الأكسجين.

نتيجة لقطبية الماء ، يجذب كل جزيء ماء جزيئات الماء الأخرى بسبب الشحنات المعاكسة بين جزيئات الماء ، مكونًا روابط هيدروجينية. يجذب الماء أيضًا الجزيئات والأيونات القطبية الأخرى أو ينجذب إليها.

الزيت والماء لا يختلطان. كما تظهر هذه الصورة الكلية للزيت والماء ، لا يذوب الزيت في الماء ولكنه يشكل قطرات بدلاً من ذلك. هذا بسبب كونه مركب غير قطبي. إسناد الصورة: Gautam Dogra ، OpenStax Biology.

يشار إلى المادة القطبية التي تتفاعل بسهولة مع الماء أو تذوب فيه محبة للماء (الماء - لـ "الماء" و -philic لـ "المحبة"). في المقابل ، لا تتفاعل الجزيئات غير القطبية مثل الزيوت والدهون جيدًا مع الماء (انظر الصورة أعلاه). ينفصلون عن الماء ولا يذوبون فيه ، كما نرى في تتبيلات السلطة المحتوية على الزيت والخل (محلول مائي حمضي). نسمي هذه المركبات غير القطبية ، نافرة من الماء (الماء - لـ "الماء" و - كره "للخوف").

كيف تجعل القطبية الماء يتصرف بغرابة

الماء ضروري وفريد ​​في نفس الوقت. يتكون من ذرتين هيدروجين وأكسجين ، مما يؤدي إلى مشاركة غير متكافئة للإلكترونات. العديد من صفاته الخاصة تنبع من هذه الحقيقة. من الأسماك في البحيرات المتجمدة إلى الجليد العائم على الماء ، تصف كريستينا كلاينبرغ تأثيرات القطبية في فيديو TED-Ed أدناه.

[السمات والتراخيص]

هذه المقالة مُرخصة بموجب ترخيص CC BY-NC-SA 4.0.

لاحظ أن مقطع (مقاطع) الفيديو في هذا الدرس يتم توفيره بموجب ترخيص YouTube قياسي.


أمثلة

أدينوسين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP ، هو العامل المساعد الأكثر استخدامًا في علم الأحياء. يتضمن تركيبه الحيوي كسر الرابطة الثلاثية للنيتروجين الجزيئي ، أو N2، يليه تكوين العديد من الروابط الفردية والمزدوجة من الكربون والنيتروجين.

يمكن تحقيق قاعدة الثمانيات من خلال مشاركة الإلكترونات بين الذرات لتكوين روابط تساهمية. هذه الروابط أقوى وأكثر شيوعًا من الروابط الأيونية في جزيئات الكائنات الحية. توجد الروابط التساهمية بشكل شائع في الجزيئات العضوية القائمة على الكربون ، مثل الحمض النووي والبروتينات. تم العثور على الروابط التساهمية أيضًا في جزيئات غير عضوية مثل H2O ، CO2، و O2. يمكن مشاركة زوج واحد أو اثنين أو ثلاثة أزواج من الإلكترونات بين ذرتين ، مما يؤدي إلى تكوين روابط مفردة ومزدوجة وثلاثية على التوالي. كلما زادت الروابط التساهمية بين ذرتين ، كان ارتباطهما أقوى. وبالتالي ، فإن الروابط الثلاثية هي الأقوى.

تعد قوة المستويات المختلفة من الترابط التساهمي أحد الأسباب الرئيسية التي تجعل الكائنات الحية تواجه صعوبة في الحصول على النيتروجين لاستخدامه في بناء الجزيئات النيتروجينية ، على الرغم من النيتروجين الجزيئي ، N2، هو أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجوي. يتكون النيتروجين الجزيئي من ذرتين من النيتروجين ثلاثية الترابط مع بعضهما البعض. تجعل الرابطة الثلاثية القوية الناتجة من الصعب على الأنظمة الحية تفكيك هذا النيتروجين من أجل استخدامه كمكونات للجزيئات الحيوية ، مثل البروتينات ، والحمض النووي الريبي ، والحمض النووي الريبي.

يعتبر تكوين جزيئات الماء مثالاً على الترابط التساهمي. ترتبط ذرات الهيدروجين والأكسجين التي تتحد لتكوين جزيئات الماء ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. يقسم الإلكترون من الهيدروجين وقته بين الغلاف الخارجي غير المكتمل لذرة الهيدروجين والقشرة الخارجية غير المكتملة لذرة الأكسجين. في المقابل ، تشترك ذرة الأكسجين في أحد إلكتروناتها مع ذرة الهيدروجين ، مما يؤدي إلى تكوين رابطة تساهمية أحادية مكونة من إلكترونين. لملء الغلاف الخارجي للأكسجين بالكامل ، والذي يحتوي على ستة إلكترونات في غلافه الخارجي ، هناك حاجة إلى إلكترونين (واحد من كل ذرة هيدروجين). تحتاج كل ذرة هيدروجين إلى إلكترون واحد فقط لملء غلافها الخارجي ، ومن هنا جاءت الصيغة المعروفة H2O. تملأ الإلكترونات المشتركة بين العنصرين الغلاف الخارجي لكل منهما ، مما يجعل كلا العنصرين أكثر استقرارًا.


شكوى DMCA

إذا كنت تعتقد أن المحتوى المتاح عن طريق موقع الويب (كما هو محدد في شروط الخدمة الخاصة بنا) ينتهك واحدًا أو أكثر من حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيرجى إخطارنا من خلال تقديم إشعار كتابي ("إشعار الانتهاك") يحتوي على المعلومات الموضحة أدناه إلى الجهة المعينة الوكيل المذكور أدناه. إذا اتخذ Varsity Tutors إجراءً ردًا على إشعار الانتهاك ، فسيحاول بحسن نية الاتصال بالطرف الذي جعل هذا المحتوى متاحًا عن طريق عنوان البريد الإلكتروني الأحدث ، إن وجد ، الذي قدمه هذا الطرف إلى Varsity Tutor.

قد تتم إعادة توجيه إشعار الانتهاك الخاص بك إلى الطرف الذي جعل المحتوى متاحًا أو إلى جهات خارجية مثل ChillingEffects.org.

يرجى العلم أنك ستكون مسؤولاً عن التعويضات (بما في ذلك التكاليف وأتعاب المحاماة) إذا لم تُثبت بالدليل المادي أن منتجًا أو نشاطًا ما ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك. وبالتالي ، إذا لم تكن متأكدًا من أن المحتوى الموجود على الموقع أو المرتبط به ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيجب أن تفكر أولاً في الاتصال بمحامٍ.

الرجاء اتباع هذه الخطوات لتقديم إشعار:

يجب عليك تضمين ما يلي:

توقيع مادي أو إلكتروني لمالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه تعريف بحقوق النشر المزعوم انتهاكها وصفًا لطبيعة وموقع المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، بما يكفي التفاصيل للسماح للمدرسين المختلفين بالعثور على هذا المحتوى وتحديده بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، نطلب رابطًا إلى السؤال المحدد (وليس فقط اسم السؤال) الذي يحتوي على المحتوى ووصف أي جزء معين من السؤال - صورة ، أو الرابط والنص وما إلى ذلك - تشير شكواك إلى اسمك وعنوانك ورقم هاتفك وعنوان بريدك الإلكتروني وبيان من جانبك: (أ) تعتقد بحسن نية أن استخدام المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك هو غير مصرح به بموجب القانون ، أو من قبل مالك حقوق الطبع والنشر أو وكيل المالك (ب) أن جميع المعلومات الواردة في إشعار الانتهاك الخاص بك دقيقة ، و (ج) تحت طائلة عقوبة الحنث باليمين ، أنك إما مالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه.

أرسل شكواك إلى وكيلنا المعين على:

تشارلز كوهن فارسيتي توتورز ذ م م
101 طريق هانلي ، جناح 300
سانت لويس ، مو 63105


  1. درجة الحرارة والحالة الفيزيائية
  2. امتصاص وتبديد الحرارة
  3. ذوبان وتبخير الماء
  4. الماء كمذيب
  5. التماسك والالتصاق
  6. طبيعة المياه الخلوية
  7. العوامل المؤثرة في الإمكانات الكيميائية للمياه
  8. الماء في التربة
  9. دخول الماء إلى الخلايا
  10. دخول الماء إلى الجذور

جزيئات الماء: الخاصية رقم 1. درجة الحرارة والحالة الفيزيائية:

يبقى الماء في حالة سائلة على مدى درجات الحرارة. نقاط انصهار وغليان الماء أعلى من المتوقع عند مقارنتها بجزيئات أخرى من نفس الحجم على سبيل المثال نيو هامبشاير3، CH4. يوضح الجدول 7-1 بعض الخصائص الفيزيائية للماء وتتم مقارنتها بجزيئات أخرى ذات حجم جزيئي مماثل. القيم موضحة بوحدات جولس ز -1.

تتطلب الأمونيا والميثان والإيثان طاقة أقل لتغيير حالتها. يرفع الميثانول والإيثانول مع الأكسجين الإضافي نقاط غليانهما ، بالقرب من درجة غليان H.2س.

جزيئات الماء: خاصية # 2. امتصاص وتبديد الحرارة:

تسمى السعة الحرارية لمادة ما أو كمية الطاقة التي يمكن امتصاصها لارتفاع درجة حرارة معينة بالحرارة النوعية. يقارن الجدول حرارة الماء المحددة مع المواد الأخرى. تتميز المياه السائلة ببنية عالية التنظيم ، وبالتالي فهي تتمتع بموصلية حرارية عالية ، أي أنها تنقل الحرارة بعيدًا عن نقطة تطبيقها.

يتمتع الماء بدرجة حرارة عالية وموصلية حرارية عالية ، وبالتالي يمكنه امتصاص وتبديد كميات كبيرة من الطاقة الحرارية دون زيادة درجات الحرارة. هذه الخاصية تمكن النبات من الحفاظ على درجة حرارة ثابتة.

على مستوى الخلية ، تؤدي التفاعلات الكيميائية الحيوية إلى ارتفاع درجة الحرارة ، ويُسمح بالمضي قدمًا. يمكن تبادل كمية جيدة من الحرارة بين الخلايا وبيئتها دون التسبب في تغيرات شديدة في درجة الحرارة على مستوى الخلية.

جزيئات الماء: خاصية # 3. ذوبان وتبخير الماء:

تتطلب التغييرات في حالة أي مادة ، على سبيل المثال ، صلبة إلى سائلة أو سائلة إلى غاز طاقة. ومع ذلك ، يجب ألا تغير هذه التغييرات درجة الحرارة. تسمى الطاقة اللازمة لتحويل الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة حرارة الانصهار.

تظهر البيانات الواردة في الجدول 7-1 أن قيمة حرارة الانصهار للماء هي الأعلى ، في المرتبة الثانية بعد الأمونيا. تُعزى القيمة العالية إلى الحالة العالية للطاقة اللازمة لتحمل قوى قوية بين الجزيئات بسبب الترابط الهيدروجيني.

سمة مهمة أخرى هي كثافة الجليد التي تكون عند 0 درجة مئوية أقل من كثافة الماء السائل. مقارنة بالثلج ، فإن جزيئات الماء في السائل تكون معبأة بشكل أكثر إحكامًا. ونتيجة لذلك ، يطفو الجليد على سطح البحيرات. يزيد الارتباط الهيدروجيني من الطاقة اللازمة لتبخر الماء. الطاقة اللازمة لتحويل مول واحد من الماء إلى مول واحد من بخار الماء هي حرارة التبخر. (44 كيلو جول مول -1 عند 25 درجة مئوية).

يؤدي التبخر من السطح الرطب إلى تبريد السطح لأن الجزيئات النشطة تترك السطح ، تاركة وراءها جزيئات الطاقة المنخفضة. وبالتالي ، تفقد النباتات قدرًا هائلاً من الحرارة بعد التبخر من سطح الخلايا الورقية. في النباتات البرية التي تتعرض لأشعة الشمس الشديدة ، ينظم التبخر درجة حرارة الأوراق.

جزيئات الماء: خاصية # 4. الماء كمذيب:

السمة القطبية العالية لجزيء الماء تجعله مذيبًا ممتازًا. يمكنه تحييد عوامل الجذب الكهربائية بين الجزيئات الذائبة المشحونة عن طريق إحاطة الجزيئات بقشرة ترطيب.

يتم تقدير قطبية الجزيئات بواسطة ثابت العزل الكهربائي وله أعلى ثابت عازل للماء. يقارن الجدول 7-2 ثابت العزل لبعض المذيبات الشائعة عند 25 درجة مئوية.

جزيئات الماء: خاصية # 5. التماسك والالتصاق:

تظهر جزيئات الماء جاذبية متبادلة قوية فيما بينها بسبب الترابط الهيدروجيني. يُعرف هذا باسم التماسك. بسبب التماسك ، يكون للماء توتر سطحي مرتفع. ونتيجة لذلك ، يتم سحب جزيئات الماء الموجودة على السطح إلى المياه السائبة. تميل قطرات الماء إلى أن تكون كروية بسبب التوتر السطحي العالي.

يساهم التماسك أيضًا في قوة شد الماء ، وأعمدة المياه قادرة على تحمل التوتر العالي. 30 ميغا باسكال (MPa). تماسك جزيئات الماء يجذبه نحو الأسطح الصلبة ويعرف بالالتصاق.

تتسبب العملية الأخيرة في وجود الشعيرات الدموية في الأوعية (الشكل 7-3). تعود استمرارية أعمدة المياه في أصول النباتات إلى التماسك والالتصاق وقوة الشد. سيتم مناقشة هذه الجوانب لاحقًا.

جزيئات الماء: خاصية # 6. طبيعة المياه الخلوية:

تجذب طبيعة المياه في الأنظمة البيولوجية الكثير من الاهتمام ويتم حاليًا استخدام العديد من التقنيات. بشكل عام ، يبدو أن معظم المياه & # 8216free & # 8217 ويمكن تحديدها في الفجوات. يمكن مقارنة هذه المياه الفراغية بمحلول ملح مخفف. يتعرض لضغوط هيدروستاتيكية للعديد من القضبان.

يتم أيضًا الاحتفاظ ببعض كمية الماء بإحكام بواسطة العديد من مكونات الخلايا النباتية. يشار إلى هذا باسم الماء الممتز ويتواجد معظمه بالقرب من أغشية الخلايا. تعتبر جزيئات الماء أيضًا مكونات متكاملة لأغشية الخلايا ويبدو أن أسطح الألياف الدقيقة السليلوزية وغرويات السكاريد مغلفة بطبقة من جزيئات الماء.

جزيئات الماء: خاصية # 7. العوامل التي تؤثر على القدرة الكيميائية للمياه:

يتم نقل الماء تلقائيًا من منطقة ذات إمكانات كيميائية أعلى للمياه إلى منطقة ذات إمكانات كيميائية منخفضة للمياه بشرط عدم وجود حاجز يفصل بين المنطقتين. هناك عدة عوامل تؤثر على محتوى الطاقة في الماء.

بعض هذه العوامل هي درجة الحرارة ووجود المواد المذابة والمواد المشبعة في نظام وجود التوتر في النظام. ناقشنا في مكان آخر أنه تقليديًا يُفضل استخدام مصطلح إمكانات الماء بدلاً من الإمكانات الكيميائية للماء. يتم تسجيل قيم المياه المحتملة في القضبان.

جزيئات الماء: خاصية # 8. الماء في التربة:

يتم الاحتفاظ بالمياه في التربة بعدة طرق وهي مفتوحة لأنواع مختلفة من الضغوط. الضغط الهيدروستاتيكي أو قوى الامتصاص تحبس الماء في التربة. الماء الذي يتحرك لأسفل تحت تأثير قوة الجاذبية يسمى ماء الجاذبية. هذه المياه ليست ذات فائدة كبيرة للنبات.

ومع ذلك ، تظل الكمية الأكبر من الماء في التربة كمياه شعيرية بعد تصريف مياه الجاذبية. هذا هو المصدر الرئيسي للمياه المتاحة للنباتات. يتم الاحتفاظ به كأغشية رقيقة على سطح جزيئات التربة وأيضًا في الشعيرات الدموية الصغيرة بين جزيئات التربة.

يمكن لهذا الماء أن يتحرك بحرية في جميع الاتجاهات ، خاصة في اتجاه أقصى توتر شعري. يتم الاحتفاظ بالمياه المسترطبة بشكل استرطابي كغشاء رقيق يحيط بالجزيئات الغروية للتربة أو المواد العضوية. هذه المياه أيضًا غير متوفرة للنباتات.

يسمى الماء المتبقي الذي يفتقر إلى ضغط البخار بالماء أو الماء المركب من الدستور الكيميائي. يتم الاحتفاظ بهذه المياه من خلال قوى كيميائية ويمكن طردها عن طريق التسخين فقط. تميل عدة عوامل مثل التبخر أو الجاذبية أو امتصاص الجذر إلى تقليل مستوى الماء في التربة.

تنتشر المياه في التربة من خلال إمكانات المياه. مكوناته هي نفس مكونات الخلية. علاوة على ذلك ، تتفاعل إمكانات الماتريك والإمكانات التناضحية بقوة في التربة. يسمى ميل التربة لامتصاص الماء بالتوتر المائي.

هناك تباين كبير في إمكانات المياه للتربة. السعة الحقلية (FC) للتربة هي عندما يتم ترطيب التربة ثم يُسمح لها بالتجفيف حتى تتوقف حركة الشعيرات الدموية. التربة الطينية ، بشكل عام ، تحتفظ بالمياه في سعة الحقل أكثر من التربة الرملية. تجف التربة الطينية ببطء ولكن إمكانياتها المائية منخفضة. يتحرك الماء بسرعة كبيرة في التربة الرملية بينما يتحرك ببطء في التربة الطينية.

تفشل النباتات في امتصاص كمية كافية من الماء وتعويض ما فقده من خلال النتح. عندما يكون هناك سقوط في الماء المحتمل بشكل كافٍ ، تبدأ الأوراق في التعافي ويقال إنها في حالة ذبول أولية. إذا استمر انخفاض الماء في التربة ، فإن الأوراق تذبل إلى درجة عدم الانتعاش على الرغم من أنها محاطة بأبخرة الماء.

في هذه المرحلة ، يُشار إلى المحتوى المائي للتربة على أنه نسبة الذبول الدائم. (PWP). يمكن إضافة أن السعة الميدانية هي قيمة مادية بحتة بينما PWP هي في الأساس قيمة فسيولوجية.

باختصار ، تمثل مياه التربة المتاحة بسهولة كمية المياه المحتجزة في التربة بين FC و PWP. يشكل نطاق مياه التربة بين FC و PWP سمة مهمة للتربة وأيضًا لمناجم الغزلان القيمة الزراعية للتربة.

يتم استدعاء إجهاد رطوبة التربة الكلي (TSMS) للإشارة إلى متوسط ​​إمكانات الماء في التربة الناتجة عن جميع العوامل التي تؤثر عليها. وتشمل هذه القوى الجاذبية ، والقوى الماتريكية ، والقوى الهيدروستاتيكية ، والتناضحية.

جزيئات الماء: خاصية # 9. دخول الماء إلى الخلايا:

من المقبول عمومًا أن الماء يدخل الخلايا تناضحيًا ، أي أنه يتحرك إلى أسفل منحدر محتمل. ومع ذلك ، من وقت لآخر ، تم أيضًا تطوير مفهوم امتصاص الماء & # 8216active & # 8217. في بعض الحالات ، ثبت أن إنفاق الطاقة التنفسية متورط في امتصاص الماء.

من التربة ، ينتشر الماء مباشرة في المساحة الحرة للجذور. المساحة الحرة هي ذلك الجزء من الجذر أو النسيج الذي يكون للحل المعني (مثل المحلول الذي يغمر الأنسجة) وصول مباشر وبدون عوائق.

من الصعب للغاية قياس هذه المساحة ولكن يمكن التعبير عنها على النحو التالي:

من الصعب الحصول على هذه القيمة بدقة ولكن بشكل عام المساحة الخالية الظاهرة للجذور تتراوح بين 6-10٪ من إجمالي الأنسجة.

وتجدر الإشارة إلى أن الفراغات بين الخلايا وجدران الخلايا المملوءة بالماء في أنسجة الجذر ، باستثناء الفجوات ، تمثل ما يقرب من 7-10٪ من حجم الأنسجة.

باختصار ، فإن قيمة المساحة الحرة الظاهرة للجذور هي أساسًا جدران الخلايا والمساحات بين الخلايا.

يمكن إضافة أن المساحة الخالية الظاهرة لا تتضمن فجوات مفصولة عن السائل المحيط من خلال السيتوبلازم والنظام الخلوي للبلازما والبلازما.

جزيئات الماء: خاصية # 10. دخول الماء إلى الجذور:

تحصل النباتات الأرضية على إمدادات المياه الرئيسية من التربة. يتم امتصاص معظم الماء من قبل الأجزاء الأصغر من نظام الجذر وخاصة المنطقة التي تحمل شعر الجذور. ينشأ الشعر الجذري على شكل نواتج أسطوانية من الجدران الخارجية لخلايا الطبقة الحجرية في منطقة نضوج جذر صغير. يتغلغلون بين جزيئات التربة.

يتكون شعر الجذر من خلية مبطنة كلها داخليًا بغشاء رقيق من السيتوبلازم يحيط بفجوة مركزية (الشكل 7-4).

تمر نواة الخلية في سيتوبلازم شعر الجذر. يؤدي التليين اللزج للجدار بالقرب من النهاية البعيدة لشعر الجذر إلى ارتباط أكثر حميمية بجزيئات التربة مما يسهل امتصاص الماء الموجود على شكل أغشية حولها.

تزيد من سطح الامتصاص للجذر. ينشأ شعر الجذر بترتيب acropetal ويعمل لفترة قصيرة. تشكل كل خلية شعر جذرية نظامًا تناضحيًا. يحتوي النسغ الخلوي على ضغط تناضحي يبلغ حوالي 2-5 أجواء أو أكثر. يعمل الغشاء السيتوبلازمي كغشاء نصف نافذ.

تحتوي مياه التربة على كميات قليلة من الأملاح مثل النترات والكربونات والفوسفات وكبريتات الصوديوم والبوتاسيوم والكالسيوم وغيرها مذابة فيها ويكون تركيزها الإجمالي عادة أقل من 0.2 في المائة.

يدخل الماء فجوة شعر الجذر عن طريق التناضح. يجب أن يواجه شعر الجذر ، أثناء امتصاص الماء ، مقاومة معينة من التربة بسبب القوى الفيزيائية لشعرية التربة والامتصاص وكذلك التدرج الأسموزي الحالي أو نظام مياه التربة.

ومع ذلك ، فإن قوى الامتصاص لشعر الجذور كافية للتغلب على هذه المقاومة. تستخدم النباتات بشكل رئيسي المياه الشعرية. لا يمكنهم امتصاص الماء الممتص على الجزيئات الغروية للتربة ، لأن الماء الممتص يتم تثبيته بإحكام وقوى الامتصاص لشعيرات الجذر ليست كافية للتغلب على قوى الامتصاص هذه.


ملخص القسم

للمياه العديد من الخصائص الضرورية للحفاظ على الحياة. إنه قطبي ، مما يسمح بتكوين روابط هيدروجينية ، والتي تسمح للأيونات والجزيئات القطبية الأخرى بالذوبان في الماء. لذلك ، الماء مذيب ممتاز. تمنح الروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء الماء القدرة على الاحتفاظ بالحرارة بشكل أفضل من العديد من المواد الأخرى. مع ارتفاع درجة الحرارة ، تنكسر الروابط الهيدروجينية بين الماء وتصلح باستمرار ، مما يسمح بالحفاظ على استقرار درجة الحرارة الإجمالية ، على الرغم من إضافة طاقة متزايدة إلى النظام. تسمح قوى تماسك الماء بخاصية التوتر السطحي. كل هذه الخصائص الفريدة للمياه مهمة في كيمياء الكائنات الحية.

الرقم الهيدروجيني للمحلول هو مقياس لتركيز أيونات الهيدروجين في المحلول. المحلول الذي يحتوي على عدد كبير من أيونات الهيدروجين حمضي وله قيمة منخفضة من الأس الهيدروجيني. يعتبر الحل الذي يحتوي على عدد كبير من أيونات الهيدروكسيد أساسيًا وله قيمة عالية من الأس الهيدروجيني. يتراوح مقياس الأس الهيدروجيني من 0 إلى 14 ، مع كون الرقم الهيدروجيني 7 محايدًا. المحاليل الوقائية هي حلول تعمل على تعديل تغيرات الأس الهيدروجيني عند إضافة حمض أو قاعدة إلى نظام المخزن المؤقت. تعتبر المحاليل الوقائية مهمة في الأنظمة البيولوجية بسبب قدرتها على الحفاظ على ظروف درجة الحموضة الثابتة.


شاهد الفيديو: التخصص الخلوي التمايز. الأحياء. علم الأحياء ونمو الكائنات (شهر نوفمبر 2022).