Odgovori na postavljena pitanja - Biologija

Voda je izvrsno otapalo. Ioni privlače molekule vode, one se oko njih nakupljaju, izoliraju ih te ioni ostaju u otopljenom stanju. Najvažnije svojstvo vode koje omogućuje tvarima da bubre je stvaranje vodikovih veza. Vodikove veze vežu vodu za električki nabijene skupine (- OH, - COOH, - NH₂, - SH) na makromolekulama. Nepolarne molekule koje nemaju električni naboj, odbijaju vodu (hidrofobne su). Takve molekule se u vodenom okruženju međusobno privlače istiskujući vodu.

Škrob je sastavljen od velikog broja monosaharidnih jedinica i velike je molekulske mase. Nastaje u nekim dijelovima biljaka i služi kao pričuva energije. Škrob se sastoji od dva dijela različite strukture - amiloze i amilopektina. Amilopektin s obzirom na amilozu ima veliku relativnu molekulsku masu, topljiv je u vodi i nije sladak.

Slika 1. Kemijska struktura škroba

Ako pogledamo strukturu škroba, možemo uočiti postojanje električni nabijenih skupina, i upravo zbog tih skupina nastaju vodikove veze koje omogućuju škrobu da bubri u vodi. Hidrolizom škroba nastaje D - glukoza.

Masti su topljive u organskim otapalima, ali za razliku od škroba, u vodi nisu.

Masti nemaju električni nabijenih skupina, te na taj način ne može nastati vodikova veza, ili vodikov most, između atoma vodika i nekog drugog elektronegativnijeg atoma, kao što je atom fluora, kisika, dušika ili sumpora.

Slika 2. Kemijska struktura masti

Voda i u njoj otopljene tvari u biljkama se na veće udaljenosti prenose elementima ksilema. Voda se ksilemom provodi kroz šuplje traheje i traheide koje imaju dimenzije kapilara. Stanice ksilema koje provode vodu su mrtve.

Slika 3. Poprečni presjek kroz stabljiku

Provodne stanice ksilema imaju specijaliziranu anatomiju koja im omogućava učinkovito provođenje velikih količina vode. Traheide su produžene vretenaste stanice koje međusobno komuniciraju brojnim porama u bočnim stijenkama. Pore su mikroskopska područja u kojima nema sekundarne stijenke, a primarna stijenka je tanka i porozna. Pore jedne traheide nalaze se nasuprot pore druge traheide. Između para pora nalazi se porozni sloj koji se sastoji od dvije primarne stijenke i središnje lamele. Traheje su kraće i šire od traheida, a imaju periferne krajnje stijenke koje na svakom kraju stanice čine perforirane pločice. Kao i traheide, i traheje imaju pore na bočnim stijenkama. Traheide su složene u okomite redove koji se preklapaju, a traheje se slažu jedna iznad druge i čine veću jedinicu.

Slika 4. Traheje

Provođenje vode elementima ksilema rezultat je kohezije molekula vode i adhezije molekula vode na stijenke provodnih elemenata. Rezultat toga su neprekinuti stupci vode čak i pri jakoj sili sisanja. Hidrostatska napetost unutar ksilemskih elemenata prenosi se na vodu u staničnim stijenkama i na vodu u stanici. Ako napetost postane prevelika, može doći do stvaranja zračnih mjehurića u provodnim elementima.

Za strujanje vode ksilemom načelno je svejedno jesu li gradijenti tlaka ostvareni time što u korjenu dolazo do pozitivnog tlaka (podtlaka) pa se kontinuirani vodeni stupci ˝potiskuju˝ kroz provodne puteve, ili time što se na gornjem kraju transportnog puta razvija jak negativni tlak (podtlak) pa se vodeni stupci ˝povlače˝.

Kada se spriječi transpiracija, otopljene tvari koje se nakupljaju u ksilemu mogu stvoriti pozitivan hidrostatski tlak koji nazivamo korijenov tlak. Korijenov tlak je najistaknutiji kod biljaka dobro opskrbljenih vodom u vlažnim uvjetima, kada je stopa transpiracije mala. U sušnim uvjetima, kada je stopa transpiracije visoka, voda tako brzo struji kroz stabljiku u listove i gubi se u atmosferu da se u ksilemu nikada ne uspije razviti pozitivan tlak.

Glavna pokretačka struja za kretanje vode ksilemom nije korijenov tlak već transpiracijski usis, za koji biljka ne troši energiju već se koristi padom vodnog potencijala između tla i atmosfere. Najveći pad vodnog potencijala i najveći otpor su između površine lista i atmosfere. Taj veliki otpor posljedica je transpiracije, tj. prijelaza vode iz tekuće u plinovitu fazu, za što je potrebna velika količina energije. Uslijed transpiracije smanjuje se koncentracija vode u staničnim stijenkama stanica lista koje graniče s vanjskom atmosferom i međustaničnim prostorima unutar lista, a time se smanjuje i vodni potancijal. Inhibicijska je voda staničnih stijenki u neposrednoj vezi s punjenjem provodnih elemenata vodom, a molekule vode su međusobno povezane kohezijskim silama, pa se voda stalno usisava iz korijena i provodi prema listovima. Ovaj način gibanja vode u biljci naziva se transpiracijskom strujom.

Literatura:

• Pevalek - Kozlina B. Fiziologija bilja, Profil
• Pine S. H. Organska kemija, Školska knjiga

Maja Kesić
Student 4. godine, smjer: profesor biologije i kemije
Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb