الخاصية الاسموزية والانتشار في النباتات

 الخاصية الاسموزية والانتشار في النباتات 

خاصية الانتشار والخاصية الاسموزية

قارن بين الخاصية الاسموزية والانتشار علوم

خاصية الانتشار في النباتات

عملية التشرب في النبات

خاصية التشرب

تعريف التشرب في النبات

امثلة على الخاصية الاسموزية

انواع الانتشا

تعريف الازموزية الطروف اللازمة

لحدوث الاسموزية الجهد الازموزي

حالات الضغط التناضحي في

الخلية النباتية. التناضح أو الخاصية الأسموزية

أو الحلول أو التنافذ أو الأزموزية

أو التنافذ الغشائي أو الأسموزية أو الانتضاح أو الانتشار الغشائي

الانتشار الأسموزية الانتشار الميسر الانتشار عبر القنوات الأيونية

الانتشار. الخاصية الاسموزية. الانتشار المدعوم.

عملية انتقال الجزيئات من منطق

خاصية الانتشار والخاصية الاسموزية

معلومات عن الانتشار والاسموزية

الخاصية الاسموزية والانتشار في النباتات

امثلة على الخاصية الاسموزية

الخاصية الاسموزية للصف السادس

الخاصية الاسموزية

انواع الانتشار

الضغط الاسموزي osmotic pressure

تجربة الخاصية الاسموزية البطاطس

الانتشار والازموزية والتشرب

- الانتشار  :

قد عرف الانتشار بواسطة دراسي علم النبات الأوائل على أنه صافى حركة المركب من منطقة تحتوى على تركيز مرتفع من المركب إلى منطقة أخرى تحتوى على تركيز منخفض منه وذلك نتيجة الحركة العشوائية الانتقالية للجزيئات أو الأيونات أو الذرات بفعل الطاقة الحركية الذاتية التي تحتويها . وبالرغم من أن هذا التعريف كاف لإمدادنا بالمعلومات الأولية عن الانتشار إلا أنه قاصر في التعبير عن القياس الحقيقي لاحتياجات عملية الانتشار من الطاقة . وسوف نتناول ضغط الغاز .

تعريف الانتشار :

يمكننا تعريف الانتشار بأنه عبارة عن محصلة حركة أي مادة من وسط يحتوى على جهد كيميائيعالي إلى وسط آخر ذى جهد كيميائي أقل وهذا يرجع إلى العشوائية والطاقة الحركية الذاتية الوضعية للجزيئات والأيونات والذرات . واتجاه الانتشار لمادة ما يتحدد كلية تبعاً للاختلاف في الجهد الكيميائي لتلك المادة وهو مستقبل عن انتشار المواد الأخرى

وظاهرة استقلالية انتشار كل مادة على حدة وعدم تأثرها بانتشار المواد الأخرى لها أهميتها الكبيرة بالنسبة للنبات .

وبناء على ما سبق ذكره من أن الانتشار يعتمد أساساً على تدرج انحدار الجهد الكميائى ( الطاقة ) يمكننا تصور أنه يحدث أـثناء أي تفاعل تغير تدريجي في درجة ميل أو انحدار الطاقة حتى تصل إلى أقل ما يمكن (( يزداد التشتت – أي الإنتروبي ) كلما تقدمت هذه العملية وفي النهاية يتوقف الانتشار كلية نتيجة عدم وجود فرق في الجهد ويقال إن الانتشار وصل إلى حالة الاتزان . يجب ملاحظة أن أي عامل يؤثر على التدرج في الجهد الكيميائي سوف يؤثر بالتالي على عملية الانتشار .

الظروف الملائمة لحدوث الانتشار بين المحاليل:

•       محلولان مع منحدر تركيز بينهما.

•       محلولان لا يفصل بينهما غشاء، أو يفصل بينهما غشاء نفّاذ للمذاب وللمذيب.

أمثلة على الانتشار :

كتلة سكر داخل كأس ماء تذوب وتجعل جميع الماء في الكأس حلو المذاق، حتى ولو لم نحركها بالمرة. هذه الظاهرة هي نتيجة الانتشار.

لتوضيح عملية الانتشار يمكن مشاهدة عملية

 تلوين سائل شفاف بصبغة ومراقبة عملية

 انتشار اللون في السائل الشفاف كما هو واضح في الصورة.

العوامل المؤثرة على معدل انتشار الغازات :

1.     درجة الحرارة : يزداد معدل انتشار الغازات بزيادة درجات الحرارة , حيث تؤدي أي زيادة في درجة الحرارة إلى زيادة الطاقة الحركية ( الجهد الكميائى ) لجزيئات الغاز . وبمعنى آخر أي زيادة في درجة الحرارة يصاحبها زيادة في سرعة حركة جزيئات الغاز .ويقاس تأثير درجة الحرارة على التفاعلات الفيزيائية أو الكميائية بواسطة ما يسمى بمعامل الحرارة , ويقصد بمعامل الحرارة على أنه النسبة بين معدل سرعة التفاعل على درجة حرارة معينة ومعدل سرعة ذلك التفاعل على درجة حرارة أقل من السابقة بعشر درجات . والمعادلة التالية تستخدم في حساب قيمة بالنسبة للتفاعلات الحيوية .

2.     كثافة الجزيئات المنتشرة : معدل انتشار الغازات تحت ظروف ثابتة يختلف إلى حد كبير من غاز إلى آخر وذلك تبعاً لنوع وكثافة الغاز . وقد لخص قانون  جراهام للانتشار هذه البديهيات : حيث ينص على أن معدل انتشار الغازات يتناسب عكسياً مع الجذر التربيعى لكثافة تلك الغازات .

3.     قابلية الذوبان في وسط الانتشار : كلما زادت قابلية المادة للذوبان في وسط الانتشار زاد معدل سرعة انتشارها في ذلك الوسط . ولكن إذا كان وسط الانتشار ذا تركيز مرتفع فسوف تزداد درجة مقاومته للمواد المنتشرة . كذلك يتناسب معدل انتشار المواد مع مدى إتساع مساحة وسط الانتشار . ومما هو جدير بالذكر أن قابلية ذوبان الغازات في السوائل تقل كلما ارتفعت درجة الحرارة , فمثلاً عند ضغط 760 مم فإن 04889 , لتر من الأوكسجين تذوب في لتر واحد من الماء عند درجة صفر 0م وتقل إلى 03891 , لتر من الأوكسجين عند درجة حرارة 100  م , 03102 , لتر عند درجة  200  م , و 02608 , لتر عند درجة   300    م , و 01761 , لتر  عند درجة 80 0  م. وفي الحقيقة فإن عملية غليان السوائل هي من الطرق الشائعة المستخدمة في المعمل عملياً للتخلص من الغازات الذائبة في تلك السوائل .

تجربة توضح خاصية الإنتشارحلقة كلوريدالأمونيوم توضح مكان إلتقاء الغازين بعد إنتشار كل منهما من السدادة القطنية.

الماء : التركيب والخواص والتفاعلات :

لكي نفهم مختلف العمليات الفسيولوجية التي تتعلق بخاصية الماء فلا بد من استعراض الخواص الكيميائية والفيزيقية الأساسية للماء وتفاعله مع المركبات الأخرى . والماء تلك المادة التى يمكن أن يطلق عليها سائل الحياة , حيث يكون أكثر من 90 % من التركيب الكيميائي للعديد من الكائنات , ويشارك في جميع عمليات التمثيل الغذائي سواء أكان ذلك بطريق مباشر أو غير مباشر . ويعتبر الماء ذو خواص فريدة من نوعها وذلك يرجع إلى التوزيع الفراغي لجزيئاته والرابطة الهيدروجينية .

خواص الماء المهمة للنباتات :

وجود الروابط الهيدروجينية في الماء يعمل على تكوين جزىء ذا قطبين ويشجع ذلك على تكوين تركيب شبكى شعرى قادر على تجميع العديد من الذرات في حيز صغير ويعمل على ثبات التركيب الجزيئي للماء . أيضاً وجود تلك الروابط الهيدروجينية هي المسئولة مباشرة عن ارتفاع (( حرارة الانصهار )) , وارتفاع (( الحرارة النوعية )) للماء و ارتفاع (( حرارة تبخير )) الماء . فالطاقة اللازمة لتفكك الروابط الهيدروجينية حتى يمكن ذوبان الثلج أو تسخين الماء أو تبخيره تلك الطاقة تعتبر عالية بالمقارنة بالطاقة اللازمة للتغلب على قوى فان درفالز الموجودة طبيعياً نتيجة الارتباط الضعيف بين جزيئات الإيثان والإثير والبنزين . والروابط الهيدروجينية هي المسئولة أيضا عن إلتصاق جزيئات الماء بتلك المواد مثل الزجاج والسليولوز ( جدر الخلايا ) وميسيليات الطين ( دقائق الطين ) . فتلك المواد تبتل  بسرعة بسب أن جزيئات الماء يمكنها تعريض ذارت الأوكسجين على الأسطح وقدرتها على تكوين الروابط الهيدروجينية . وعلى الجانب الآخر فإن الأنسجة الواقية من الماء , والهيدروكربونات مثل الشموع لا تبتل بسهولة وذلك لأن الروابط الهيدروجينية التي تحدث قليلة جداً . ويوجد الماء على الصورة السائلة عند درجة حرارة الغرفة (  25 0 م ) , وهو أخف أي أقل كثافة عندما يكون في الحالة الصلبة عنه عندما يكون في الحالة السائلة وذلك بسبب الروابط الهيدروجينية . فمثلا هل فكرت في كيفية تكوين الجليد في البحيرة ( من القمة إلى القاع ) وكيف أن هذا السلوك في تكوين الثلوج قد مكن من حفظ حياة الكائنات التي تعيش في الماء .

2- الازموزية :

بالرغم من أن صورتي الانتشار متشابهتان إلا أن كلا من الازموزية والتشرب ظاهرتان مختلفتان وتلعب كل منهما دورها في إنمائية النبات.

 والازموزية يعتقد أنها نوعاً خاصا من الانتشار وهي تحرك الماء خلال الغشاء الاختياري للنفاذية ، وبالرغم من أن هذا التعريف للأزموزية يمكن أن يشمل المذيبات الأخرى بخلاف الماء إلا أننا نعني هنا ازموزية الماء في النباتات .

وتعرف أيضا بحركة الماء خلال غشاء شبه نفوذ من التركيز العالي إلى التركيز المنخفض . ( أساسيات فسيولوجيا النبات ص 112).

الظروف اللازمة لحدوث الاسموزية:

•       محلولان مع منحدر تركيز بينهما.

•       وجود غشاء شبه نفّاذ بين المحلولين.

الخلية هي مثال لجهاز اسموزي(سيتوبلازم، غشاء الخلية، السائل بين الخلوي).

•       عقب الاسموزية يحدث اختلاف في حجم المحاليل.

تتوقف الاسموزية عندما يتساوى الضغط الاسموزي مع الضغط الهيدروستاتي.

الجهد الازموزي :

يمكن مشاهدة وقياس عملية الازموزية بواسطة جهاز غاية في البساطة يعرف بالازموميتروالذي فيه يتم الفصل بين طورين ( نظامين ) بواسطة غشاء

اختياري النفاذية دعنا نتخيل أن الماء دون المذاب مثل السكر يمكنه النفاذ           ( المرور ) عبر الغشاء ، فقد وضعنا ماء نقي في الوعاء A ومحلول سكروز في الوعاء B الماء النقي يقال عنه انه محلول ناقص التركيز أي محلول له قوة اقل أو محلول اقل مذاب ) بالنسبة لمحلول السكرزو وبالعكس بالنسبة للمحلول السكري يعتبر محلول زائد التركيز أي له قوة أكبر أو اكثر مذابا بالنسبة للماء النقي الموجود بالوعاء A ولما كان الغشاء منفذا للماء فان الماء له حرية الانتقال من والى كل وعاء إلا أنه في البداية يكون معدل تحرك الماء الى الوعاء B سيكون أعلى عن معدل تحرك الماء منه إلى الخارج لان الجهد الكيميائي للماء النقي أعلى لاحتوائه على طاقة انتقالية ذاتية أكثر عن ذلك لمحلول السكروز وفي محلول السكروز بعض الماء يتعامل مع جزيئات المذاب وبالتالي يقل عدد جزئيات الماء الحر وبالتالي إنقاصأو تقليل الماء يتعامل مع جزيئات المذاب الماء وتحت هذه الظروف سوف يتزايد الماء في الوعاء B ومع تراكم الماء فان محلول السكروز في الوعاء B سوف يخفف شيئا فشيئاً ويصاحب ذلك بالتالي انخفاض في معدل دخول الماء إلى الوعاء B وكلما تقدمت هذه العملية فسوف يقل بالتدريج الفرق بين جهد الماء النقي وذلك الذي يوجد في المحلول السكري.

قياسات الجهد الازموزي:

نقطة الغليانلأي محلول مائي أعلى من الماء النقي والضغط البخاري للماء في المحلول اقل من ذلك في الماء النقي والمحلول يتجمد على درجات حرارة اقل وتسمى تلك العوامل بالصفات المجمعة للمحاليل حيث تكون ذات علاقات متبادلة والمدى الذي يتأثر به عامل يتناسب مباشرة مع عدد الجزئيات المذابة           ( الجزيئات او الايونات ) الموجودة في المحلول .

العوامل المؤثرة على الضغط الازموزي لخلايا النبات :( أساسيات فسيولوجيا النبات ص120 ، 121 ).

هناك عوامل داخلية (_ متعلقة بالنبات ) وعوامل خارجية ( بيئية تؤثر على الضغط الاسموزي لخلايا النبات وهي :

1- نوع النبات :

   نجد في نباتات البيئة الواحدة ( الأرضية مثلا ) هناك اختلاف حسب نوع النبات فالضغط الازموزي في أنسجة الأشجار والشجيرات أكبر منه في أنسجة الأعشاب والحوليات حيث تبلغ قيم الضغط الاسموزي حوالي 28،21،16،14 ضغط جوي بالنسبة للأشجار ( أو الشجيرات ) والنباتات القزمية والأعشاب المعمرة والحوليات على التوالي .

2- عمر الخلية ومكانها في النبات :

يقل الضغط الاسموزي لخلايا النبات مع التقدم في عمر النبات فالأوراق حديثة السن ضغطها الاسموزي أعلى من البالغة على نفس النبات الخلايا القريبة من مصدر الماء ضغطها اقل من الخلايا البعيدة من المصدر وهذا يعني أن القيمة تكون عالية على قمم النبات .

3- وقت قياس الضغط الاسموزي :

تكون قيمة الضغط الازموزي لنفس العضو النباتي منخفضة في الصباح الباكر عنه في منتصف النهار حيث تكون القيمة أقصاها نسبة لتراكم نواتج التمثيل الضوئي من السكريات عند الظهر أيضا لنقص الماء في خلايا النبات بدرجة كبيرة نتيجة زيادة النتح.

4- بيئة النبات :

يعتبر الضغط الاسموزي للنباتات المائية (2الى 3ض جوي ) اقل من نظيره في النباتات الأرضية ( 5الى 10 ض جوي ) بينما نجد اعلى القيم في النباتات الملحية اذ تبلغ أكثر من 60 ضغط جوي. .( أساسيات فسيولوجيا النبات ، ص121).

3- التشرب:

تعتمد خاصية التشرب - أساساً - على قابلية بعض المواد لإنفاذ وانتشار الماء (أو أي سائل آخر) خلال مكوناتها، مما يترتب عليه زيادتها فى الحجم وانتفاخها

وهذه المواد هى من نوع الغرويات المحبة للمذيب، والقادرة على تكوين هلام ( جيل) من النوع المرن. وتحتوى الخلايا النباتية، على كثير من المواد القادرة على تشرب الماء بكميات كبيرة، مثل السيليلوز، والنشا، والبروتينات....... وغيرها.

وتظهر خاصية التشرب بوضوح في البذور الجافة، خاصة البروتينية منها ، حيث تقدر الزيادة في حجم البذور بعد تشربها للماء بحوالى 15 – 100 مرة من الحجم الأصلي للبذرة حسب نوع الغرويات الموجودة بها وكميتها.

ويعتبر التشرب إحدى صور انتشار الماء في النبات وكما هو الحال في الازموزية فان التشرب يمكن اعتباره نوعاً خاصا من الانتشار حيث أن محصلة تحرك الماء يكون على طول تدرج الانتشار إنه في حالة التشرب توجد المواد الادمصاصية.

تعريف التشرب:

يعرف التشرب بأنه نوع معين من الانتشار والذي يوجد به المادة المدمصة.

أو هو عبارة عن مقدرة الغروي الصلب على امتصاص الماء كما في البذور والتربة ( أساسيات فسيولوجيا النبات ص122).

العوامل اللازمة للتشرب :

هناك حالتنا لازمتان لكي يحدث التشرب :

•       تدرج الجهد المائي لابد أن يقع بين سطح المادة الادمصاصية والسائل المتشرب.

•       لابد أن توجد قابلية امتزاجية بين مكونات المادة الادمصاصية والمادة المتشربة.

العوامل المؤثرة على معدل ومدى التشرب :

يتأثر معدل ومدى التشرب أساسا بالحرارة وبالجهد الازموزي للمادة المتشربة والحرارة لا تؤثر على كمية الماء التي تأخذها المادة الادمصاصية ولكن لها تأثير محدد على معدل التشرب فزيادة درجة الحرارة تسبب زيادة في معدل التشرب .

تتأثر كل من كمية الماء المتشرب ومعدل التشرب بالجهد الازموزي للمادة المتشربة وإضافة المذاب للماء النقي يسبب سالبيه أكثر للجهد المائي .

هذه بالإضافة لها تأثير مغير للتدرج في الجهد المائي بين ماء المحلول والمادة الادمصاصية تدرج الجهد المائي أقل انحدارا عما إذا غمست المادة إلادمصاصية في ماء نقي.