RSS

FISTUM (Air)

02 Des

Air adalah zat yang disebut cairan kehidupan. Lebih dari 90 persen banyak organisme terdiri dari air, dan air berpartisipasi baik secara langsung maupun tidak langsung dalam semua reaksi metabolik.

POTENSIAL  AIR. Untuk berpindah dibutuhkan energi. Air, seperti semua zat-zat lainnya, tidak bergerak melawan gradien energi; air harus bergerak menuruni gradien energi, melepaskan energi ketika bergerak. Selama energi bisa hilang sebagai akibat dari gerakan air, gerakan terus berlanjut. Ekuilibrium hanya bisa dicapai ketika gerakan lebih lanjut tidak mengakibatkan hilangnya energi lebih lanjut. Ini berarti air yang selalu bergerak menuju daerah energi terendah di dalam sistem. Hal ini diperlukan untuk memahami sifat energi dan gradien energi yang lain untuk menghitung kekuatan dengan air yang bergerak.

Energi bebas didefinisikan sebagai energi yang tersedia (tanpa perubahan suhu) untuk melakukan kerja. Potensi kimia suatu zat dalam kondisi apapun (yaitu, apakah murni, dalam larutan, atau sebagai anggota suatu sistem yang kompleks) adalah energi bebas dengan substansi akan bereaksi atau bergerak.

Potensi air adalah potensial kimia air dan merupakan ukuran energi yang tersedia untuk reaksi atau gerakan. Pada kondisi biologis normal potensial air biasanya cukup tinggi untuk tidak membatasi laju reaksi yang melibatkan air (misalnya, dalam reaksi hidrolisis). Namun, pergerakan air tergantung pada potensial, karena gerakan air bersih selalu dari wilayah potensial yang lebih tinggi ke daerah potensial yang lebih rendah.

Perbedaan potensial air antara dua daerah, A dan B, memiliki potensi air A dan B, akan diungkapkan. Jika A lebih besar dari B, potensi air positif dan air akan bergerak dari A ke B. Apabila nilai potensi air dari persamaan adalah negatif, air akan bergerak dari A ke B. ini menyatakan kembali prinsip yang diberikan di atas: memindahkan air dari potensi daerah yang lebih tinggi ke daerah potensial yang lebih rendah.

Potensi air murni, menurut definisi, nol. Adanya zat terlarut dalam air menyebabkan potensial lebih rendah, sehingga potensi air larutan kurang dari nol. Definisi ini hanya berlaku pada tekanan atmosfir. Meningkatkan atau menurunkan tekanan di sekitar sistem otomatis meningkatkan atau menurunkan potensi air dengan jumlah yang sama persis.

DIFUSI Molekul gas, atau dari zat terlarut dalam larutan, terus bergerak  kemudian bertanggung jawab dalam penyebaran secara merata di seluruh ruang yang tersedia. Dengan demikian molekul bergerak dari wilayah potensial yang lebih tinggi ke salah satu potensial yang lebih rendah, proses ini disebut difusi. Jadi, misalnya, dalam suatu larutan molekul air akan berdifusi menuruni gradien Ψ dari wilayah yang larutannya lebih encer  (di mana molekul-molekul air memiliki Ψ lebih tinggi) ke daerah yang konsentrasi larutannya lebih tinggi (di mana Ψ lebih rendah). Demikian pula, molekul zat terlarut juga akan menyebar menuruni gradien konsentrasi (yaitu, dari daerah berkonsentrasi tinggi ke area dengan cairan lebih besar) sampai larutan sama diseluruh bagian.

Tingkat difusi sebanding dengan energi kinetik molekul (suhu molekul), ukuran molekul (tingkat difusi sebanding dengan akar kuadrat dari berat molekul), kepadatan medium yang dilalui molekul, dan gradien konsentrasi di mana molekul menyebar. Ketika penyebaran molekul secara merata terjadi, keseimbangan dinamis terlihat dan gerakan molekul berhenti (meskipun ada gerakan acak kontinu atau difusi molekul dalam kerangka kesetimbangan).

MEMBRAN PERMEABEL DIFERENSIAL. Banyak membran biologis, khususnya plasmalemma, tonoplast, dan membran organel subselular sekitarnya, memiliki peran permeabilitas yang berbeda. Artinya, karena sifat fisik atau kimia, molekul air melewati membran ini dengan mudah sedangkan molekul zat terlarut dalam air juga tidak bisa menembus atau melakukannya lebih lambat dari molekul air. Sebuah membran yang hampir tidak bisa ditembus molekul zat terlarut ketika sedang permeabel untuk pelarut disebut membran semipermeabel. Kebanyakan membran biologis, bagaimanapun, memiliki permeable yang berbeda daripada permeabel semipermeabel.

OSMOSIS. Misalkan suatu gelas atau wadah yang dipisahkan menjadi dua bagian oleh sebuah membran permeabel berbeda-beda. Jika air murni dimasukan di satu sisi membran dan larutan gula di sisi lain, potensial air (Ψ) pada sisi yang berisi air murni lebih tinggi dari pada sisi yang lain. Gula tidak bisa menyebar di seluruh membran, tetapi air dapat.  Air akan berdifusi dari sisi yang memiliki Ψ lebih tinggi (air murni) ke sisi yang memiliki Ψ lebih rendah (larutan gula). Difusi air melalui membran permeabel yang berbeda-beda dari daerah berpotensial tinggi (air murni atau larutan encer) ke salah satu daerah berpotensial rendah (konsentrasi larutan tinggi) disebut osmosis.

POTENSIAL OSMOTIK DAN TEKANAN OSMOTIK. Sejak air menyebar menuruni gradien potensial energipun habis, dapat dipakai untuk melakukan kerja. Dalam gambar ini ditunjukan berdasarkan kenyataan bahwa hasil osmosis dalam transfer air ke larutang yang berkonsentrasi tinggi, meningkatkan tingkat air di dalam gelas.

Anggaplah sekarang bahwa larutan gula dikurung di dalam karung atau “sel” yang terbuat dari membran permeabel yang berbeda-beda (bisa terbuat dari selaput tipis zat seperti plastik, collodion dan sebagainya). Sel buatan ditaruh dalam sebuah gelas yang berisi air murni. Air berdifusi ke dalam sel melalui osmosis sampai sel menjadi bengkak atau tegang, dan dinding-dinding sel buncit mengerahkan tekanan pada isi sel. Tekanan yang diberikan dinding sel yang turgid atau tegang pada cairan disebut tekanan turgor. Sekarang air memasuki sel melalui osmosis melawan gradien tekanan, sehingga melakukan kerja. Potensial air murni yang menyebar ke arah larutan adalah potensi osmotik larutan itu, disebut Ψ π. Sejak air berdifusi dari potensial tinggi (nol dalam air murni) ke potensial yang rendah, potensi osmotik larutan selalu negatif. Potensi osmotik merupakan ukuran tekanan aktual yang dapat dihasilkan sel dengan penyebaran air melalui osmosis.

Tekanan turgor yang dihasilkan dalam sel adalah tekanan yang benar-benar dihasilkan air ke luar sel. Ini adalah cara lain untuk menjelaskan bahwa air berdifusi keluar sel menuruni gradien tekanan. Air dalam sel memiliki potensi tekanan yang positif dan lebih tinggi dari potensi tekanan air di luar. Potensial tekanan air pada tekanan atmosfer, menurut definisi, nol. Jadi nilai potensi tekanan dapat berkisar dari negatif ke nilai positif yang sangat tinggi.

Ketika sistem pada gambar berada pada kesetimbangan, potensi air sama di semua bagian sistem, sehingga Ψ (luar) = Ψ (dalam)

Tapi potensi air memiliki dua komponen, potensi osmotik dan potensi tekanan, sehingga pada kesetimbangan Ψ π (luar) + Ψ р (luar) = Ψ π (dalam) + Ψ р (dalam)

Larutan eksternal dalam gambar adalah air murni pada tekanan atmosfer, karena itu, baik Ψ π dan Ψ р adalah nol. Jadi pada kesetimbangan – π Ψ (dalam) = Ψ р (luar)

Ini merupakan cara lain untuk megulang fakta bahwa tekanan turgor dikembangkan dalam sel di bawah kondisi-kondisi secara numerik sama, tapi berlawanan tanda, untuk potensi osmotik cairan yang terkandung di dalamnya. Jika fluida eksternal bukan air tetapi larutan (memiliki Ψπ kurang dari nol), maka tekanan turgor akan diukur oleh perbedaan antara potensi osmotik larutan di dalam dan di luar sel. Ψр = Δ Ψ π (= Ψ π luar – π Ψ dalam)

Kita sekarang dalam posisi untuk melihat bagaimana sifat-sifat yang diukur, dan bagaimana konsep ini dapat diterapkan untuk mempelajari air dalam sel.
MENGUKUR Ψ π. Potensi osmotik suatu larutan dapat diukur dalam suatu osmometer

POTENSIAL AIR DALAM SEL. Konsep ini dapat dikembangkan dengan sel buatan yang mengandung larutan gula yang dapat ditransfer secara langsung ke sel nyata. Selaput yang mengelilingi sel merupakan selaput dengan permeable yang berbeda, dan osmosis berlangsung melewati selaput tersebut. Jika sel ditempatkan dalam larutan atau air murni, yang Ψ π sangat tinggi (yaitu, mendekati nol), air akan menyebar di dalam sel dan sel tersebut  menjadi turgid. Larutan eksternal, yang konsentrasi zat terlarut lebih kecil dari sel getah, dikatakan hipotonik (hipo, kurang dari). Jika sel ditempatkan dalam larutan yang Ψ π  sama dengan sel getah, disebut larutan isotonik (iso, sama), daripada tidak ada resapan air bersih dan sel menjadi lembek atau kurang turgid. Jika konsentrasi larutan eksternal lebih tinggi dari sel getah, atau hipertonik (hyper, lebih dari), Ψ π  lebih rendah dari sel getah dan air akan berdifusi keluar. Sejak dinding sel relatif kaku, protoplasma akan menarik diri dari dinding karena menyusut dan sel tersebut akan mengerut. Plasmolisis bukan kerusakan permanen pada sel. Jika sel tersebut  ditempatkan lagi dalam larutan hipotonik, dengan cepat akan mendapatkan kembali air yang telah hilang dan turgid oleh osmosis. Jika periode dan tingkat keparahan plasmolisis tidak terlalu besar, sel mungkin tidak akan rusak.

Kita telah melihat bahwa potensial air sel memiliki dua komponen, potensial osmotik dan potensial tekanan, seperti:   Ψ = Ψ π + Ψ р

Ketika sel ditempatkan dalam air atau larutan dan mengalami keseimbangan, potensi air sel (Ψ dalam)  sama dengan potensi air di luar (Ψ di luar).

Ψ π (dalam) + Ψ р (dalam) = Ψ (dalam) = Ψ (luar)

Ψ (luar) adalah jumlah Ψ π (luar) dan Ψ р (luar). Pada tekanan atmosfer, sejak Ψ р = 0, dari Ψ (luar). Maka pada kesetimbangan Ψ π (dalam) + Ψ р (dalam) = Ψπ (luar)

Ini mungkin disajikan kembali sebagai Ψπ (dalam) = Ψπ (luar) – Ψр (dalam) yang memberikan potensi osmotik sel getah dalam istilah yang dapat diukur.

Potensial osmotik sel getah dapat diukur melalui penurunan titik beku atau metode kelembaban relatif. Namun, metode sederhana menunjukan kemungkin menggunakan hubungan di atas. Sebuah metode yang sering digunakan adalah membuat rangkaian tingkatan larutan untuk mengetahui konsentrasi dan potensial osmotik (sukrosa atau manitol sering digunakan untuk tujuan ini). Potongan kecil jaringan ditempatkan dalam masing-masing larutan dan diperiksa mikroskopis setelah mereka memiliki waktu untuk mencapai kesetimbangan. Setelah larutan menjadi lebih pekat, sel akan menyusut dan kurang turgid sampai beberapa dari mereka menunjukkan tanda-tanda plasmolisis (yaitu, plasmolisis baru jadi). Larutan, di mana 50 persen sel menunjukkan indikasi plasmolisis yang sama kira-kira memiliki potensial osmosis yang sama seperti sel getah, karena pada plasmolisis Ψ р (di dalam) = 0, dan Ψ π (dalam) = Ψ π (luar).

Tekanan turgor (Ψ р) sel kini dapat diukur dengan menggunakan teknik yang mirip. Potongan jaringan  diukur panjang atau berat dengan teliti lalu ditempatkan dalam tingkatan larutan seperti sebelumnya, dan perubahan ukuran atau berat jaringan diukur setelah mencapai keseimbangan. Dalam larutan yang tidak terjadi perubahan ukuran, potensi air sel sama dengan larutan (karena air tidak pindah masuk atau keluar), sehingga Ψ р (luar) = Ψ π (dalam) + Ψ р (dalam).

Sejak π Ψ (di dalam) diketahui (yang telah ditentukan sebelumnya), Ψ р (dalam) dapat dihitung dari hubungan Ψ р (dalam) = Ψ π (luar) – Ψ π (dalam).

Perlakuan di atas belum termasuk fakta bahwa dinding sel tidak sepenuhnya kaku, tetapi elastis, sehingga volume sel akan meningkat dengan meningkatnya turgor. Hubungan yang dihasilkan antara Ψ, Ψ π, Ψ р, dan volume sel digambarkan dalam gambar. Hal ini dapat dilihat bahwa potensial osmotik sel getah, -12 bar di sel lembek, meningkat karna pengenceran dengan air menjadi sekitar -8 bar sel mengembang menjadi sekitar 1,5 kali ukuran yang lembek. Dalam sel dengan turgid penuh tekanan turgor (atau tekanan potensial) sama dengan minus potensi osmotik, 8 bar, dan potensi air sel getah meningkat dari -12 bar (setara potensi osmotik) dalam sel lembek ke 0 dalam sel turgid.

GERAKAN AIR ANTARA SEL. Air bergerak masuk dan keluar dari sel karena perbedaan potensi air (ΔΨ) antara sel dan larutan sekitarnya. Demikian pula, air dapat bergerak dari sel ke sel melalui penyebaran menuruni gradien potensial air antara dua sel. Jadi arah gerakan air dan kekuatan gerak air tergantung pada potensi air di setiap sel dan, akibatnya, pada perbedaan potensial air antara sel.
Nilai ΔΨ penting karena berbanding lurus dengan tingkat air yang akan bergerak antara sel-sel. Air bergerak dalam proporsi langsung dengan gaya mengemudi, ΔΨ, dan luas melalui membran yang bergerak, bergerak dalam proporsi terbalik dengan resistensi membran. Faktor daerah membran dan perlawanan sekitar konstan untuk sel tertentu; akibatnya, tingkat (maka juga jumlah yang diberikan dalam waktu) gerakan air tergantung pada perbedaan potensial air, ΔΨ, di kedua sisi membran. (Bidwell)

BAGIAN AIR YANG PENTING UNTUK TANAMAN. Ikatan hidrogen air menghasilkan molekul dipolar dan pembentukan struktur latticelike yang memungkinkan membungkus banyak atom ke dalam area kecil dan menstabilkan struktur molekul air. Selain itu, kehadiran ikatan hidrogen secara langsung bertanggung jawab atas fusi panas tinggi, panas spesifik yang tinggi, dan panas tinggi penguapan air. Energi yang dibutuhkan untuk memutus ikatan hidrogen untuk mencairkan es, untuk memanaskan air, dan untuk penguapan air jauh lebih besar dari energi yang diperlukan untuk mengatasi gaya van der Waals yang biasanya ditemukan dalam asosiasi lemah molekul seperti etana, eter dan benzena. Ikatan Hidrogen bertanggung jawab atas terikatnya molekul air pada zat seperti kaca, selulosa (dinding sel), dan misel tanah liat. Bahan-bahan tersebut mudah basah karena molekul air mudah memutuskan atom oksigen di permukaan dan dapat membentuk ikatan hidrogen dengan mudah. Di sisi lain, air menolak struktur hidrokarbon, seperti lilin, tidak mudah basah karena sangat sedikit ikatan hidrogen dapat terjadi. Air berupa cairan pada suhu kamar (250C) dan lebih ringan sebagai zat padat daripada sebagai cairan karena ikatan hidrogen. Apakah Anda pernah berpikir bagaimana bentuk es di danau (dari atas ke bawah) dan bagaimana cara pembentukan es berhubungan dengan kelangsungan hidup organisme hadir dalam air?

Sebuah properti air yang sangat penting bagi sel hidup adalah tindakan pelarut nya. Karena larutan dibentuk dengan senyawa yang sangat banyak, air kadang-kadang disebut sebagai pelarut universal. Tindakan pelarut air adalah efek dari kemampuannya untuk membentuk ikatan hidrogen karena distribusi beban yang asimetris. Dalam larutan dengan air, senyawa seperti gula, alkohol, dan asam amino – yang mengandung atom oksigen, kelompok hidroksil (-OH), atau kelompok amino (-NH2) membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Sifat polar molekul air menyebabkan garam larut dalam larutan melalui interaksi muatan (ionisasi); garam dilarutkan dalam air ada dalam bentuk ion positif dan negatif.

Tindakan pelarut air sangat penting untuk tanaman hidup. Unsur-unsur penting diperlukan untuk pertumbuhan tanaman normal, senyawa yang diperlukan untuk transfer energi dan penyimpanan, dan komponen senyawa struktural semua membutuhkan air sebagai pengangkut dan medium reaksi. Bahan-bahan ini dilarutkan dalam air dan, dalam bentuk ini, didistribusikan ke seluruh tanaman. Proses difusi, osmosis dan imbibisi sangat erat kaitannya dengan fungsi penting pengangkutan air dan zat terlarut dari tempat asal ke tempat yang membutuhkan. Memang, proses fisiologis berlangsung di larutan encer dan suspensi, dan karena itu, reaksi tersebut, di bawah kendali hukum fisika dan kimia yang mengatur kegiatan larutan encer dan suspensi.

LARUTAN. Saat  kita mengaduk sukrosa (gula meja umum) dalam segelas air, akan dihasilkan larutan gula dalam air. Kita dapat membedakan dua komponen sistem ini, suatu zat terlarut (sukrosa) dan pelarut (air). Zat terlarut yang larut dalam larutan, jadi suatu gabungan antara keduanya. Dalam hal ini dan larutan lainnya, molekul zat terlarut tersebar secara merata di seluruh larutan, dan larutan yang dihasilkan adalah campuran homogen molekul zat terlarut dan pelarut. Meskipun molekul zat terlarut dan pelarut selalu bergerak, gerakan mereka adalah acak. Namun perlu diingat bahwa total energi kinetik translasi (energi gerak) molekul pelarut dalam seluruh larutan akan berkurang dibanding jumlah yang sama pada pelarut murni karena penggabungan pelarut-zat terlarut membutuhkan waktu. Zat terlarut tidak keluar, tapi tetap menyebar merata pada energi kinetik molekul pelarut. Siapa pun yang pernah mencampur beberapa larutan dalam tabung tes akan mengakui bahwa perubahan energi yang terlibat dalam proses pelarutan dapat dibuktikan dengan pemanasan spontan atau mendinginkan tabung uji.

Ketika kami hanya menambahkan sejumlah kecil zat terlarut ke pelarut, larutan encer terbentuk. Untuk membuat larutan berkonsentrasi tinggi, kami menambahkan banyak zat terlarut. Pada suhu dan tekanan tertentu, hanya sejumlah zat terlarut dapat membentuk larutan dengan sejumlah pelarut. Pada saat sejumlah zat terlarut ada, larutan dikatakan jenuh.

Sekarang anggaplah kita mengaduk sejumlah kecil zat ion, seperti natrium klorida (garam dapur umum), ke dalam air. Meskipun larutan terbentuk, pembentukannya sedikit berbeda dari larutan sukrosa dan air. Sukrosa adalah zat nonionic dan karena itu tetap utuh di dalam air. Natrium klorida (NaCl), bagaimanapun, adalah sebuah substansi ionik dan mengalami ionisasi ketika ditempatkan dalam air – yaitu, molekul natrium klorida berdisosiasi untuk membentuk natrium dan ion klorida.

Untuk menggambarkan tentang energi larutan, biarkan asumsi bahwa garam terdisosiasi 100 persen dalam air. Maka dibutuhkan dua kali lipat molekul air yang akan terlibat dalam proses pelarutan bila jumlah gula setara (yang tidak berdisosiasi) ditempatkan dalam larutan. Selain itu, karena molekul-molekul pelarut sekarang berinteraksi dengan dua partikel untuk setiap satu pertemuan, lebih banyak energi, yang berasal dari energi kinetik molekul pelarut,yang  akan diperlukan secara proporsional untuk proses pelarutan. Memahami konsep sederhana dari larutan sangat penting untuk memahami, mekanisme difusi (osmosis dan imbibisi) air dalam sistem biologi.

DIFUSI AIR: OSMOSIS DAN IMBIBISI Meskipun dua bentuk difusi adalah sama, osmosis dan imbibisi adalah fenomena unik dan memainkan peran individu mereka sendiri dalam perkembangan tumbuhan. Osmosis dapat dianggap sebagai suatu jenis khusus difusi, gerakan air melalui membran permeabel berbeda-beda. Meskipun kita dapat memasukan pelarut lainnya selain air dalam definisi umum osmosis, perhatian utama kita adalah osmosis air pada tanaman. Imbibisi adalah tipe khusus difusi di mana suatu adsorben yang terlibat.

POTENSIAL OSMOTIK Proses osmotik dapat didemonstrasikan dan diukur dengan alat yang sangat sederhana disebut osmometer di mana dua ruang dipisahkan oleh suatu membran permeabel berbeda-beda. Kita berasumsi bahwa air, tetapi bukan zat terlarut seperti sukrosa, dapat melewati membran. Kita mengisi air murni dalam ruang A dan larutan sukrosa ke dalam ruang B, air murni dikatakan hipotonik (tonisitas lebih rendah, atau kurang zat terlarut) ke larutan sukrosa. Sebaliknya, larutan gula hipertonik (tonisitas lebih tinggi, atau banyak zat terlarut) untuk air murni dalam ruang A. Sejak membran permeabel untuk air, air akan bergerak masuk dan keluar setiap ruang. Namun, awalnya tingkat gerakan air ke ruang B akan lebih besar dari jumlah yang pindah ke luar karena potensial kimia air murni lebih tinggi dengan energi kinetik translasi lebih tinggi (lebih banyak molekul bergerak) dari pada larutan sukrosa. Dalam larutan sukrosa sebagian air berinteraksi dengan partikel zat terlarut, sehingga secara efektif mengurangi jumlah molekul air yang bebas dan karenanya menurunkan total energi kinetik translasi. Dalam keadaan ini, air akan masuk ruang B. Setelah air terakumulasi, larutan sukrosa dalam ruang B menjadi lebih dan lebih encer, dan laju pergerakan air ke ruang B menjadi lambat. Ada sedikit perbedaan antara potensial kimia air murni dan larutan sebagai hasil proses.

Biarkan asumsi yang menganggap kita memasukan piston ke dalam ruang B dan, dengan menerapkan kekuatan, menghentikan air yang masuk ke ruang B. Kekuatan dibutuhkan untuk menyeimbangkan  tekanan maksimum yang bisa dibangun jika air bergerak ke dalam larutan gula dalam sistem terbatas. Tekanan larutan dapat dibangun untuk meningkatkan potensi kimia air murni yang disebut tekanan osmotik. Tekanan osmotik larutan adalah tekanan (energi yang terpakai untuk proses pengenceran) yang harus diterapkan untuk menghentikan difusi air murni ke dalam larutan dalam kondisi osmotik ideal. Jadi tekanan osmotik sebenarnya suatu potensial, dan tidak biasanya tercapai dan ditekan dalam sel tanaman. Itu adalah ukuran dari absen energi untuk melakukan kerja atau kapasitas untuk aliran dalam situasi osmotik yang ideal.

Pentingnya potensi osmotik adalah karakterisrik larutan dalam beberapa cara. Hal ini menunjukkan tekanan maksimum (tekanan osmotik) yang mungkin berkembang jika larutan dibiarkan masuk menuju kesetimbangan dengan air murni dalam sebuah sistem osmotik yang ideal, dan ini secara proporsional berhubungan dengan jumlah zat terlarut dalam suatu larutan dan penurunan potensial kimia (energi bebas total) karena interaksi pelarut-zat terlarut.

POTENSIAL AIR  Potensial kimia adalah energi bebas per mol dari setiap substansi dalam sistem kimia. Oleh karena itu potensi zat kimia dalam kondisi tekanan dan temperatur konstan tergantung pada jumlah mol zat yang hadir. Dalam membicarakan hubungan tanaman-air, kita biasanya merujuk pada potensial kimia air sebagai potensi air (Ψw). Ketika kita menggunakan istilah potensi air, kita bisa  mengungkapkan perbedaan antara potensial kimia air pada setiap titik dalam suatu sistem (μw) dan air murni dalam kondisi standar (μw0). Dengan rumus: Ψw = μw – μw0 = RT 1n e /e ᵒ maka kita dapat dengan mudah menentukan potensi air. Dalam rumus, R adalah konstanta gas (erg / mol / derajat), T adalah suhu mutlak (0K), e tekanan uap air murni pada suhu yang sama. Ekspresi RT 1n (e /e0) adalah nol. Mengetahui hal ini, kita dapat mengatakan air murni memiliki potensial nol. Dalam sistem biologis, namun, (e / e0) umumnya kurang dari nol, membuat 1n (e/e0) negatif. Akibatnya, potensi air dari sistem biologi biasanya dinyatakan sebagai jumlah negatif. Sejak murni, air terkadang didefinisikan memiliki potensi nol, setiap pengenceran dengan air menetapkan potensial zat terlarut yang kurang dari air murni dan dinyatakan sebagai angka negatif. Lebih lanjut, jumlah negatif konsisten dengan perbedaan energi bebas Gibbs antara air murni dan larutan.

Kita bisa mengekspresikan potensial air dan potensi kimia dalam satuan energi. Namun, akan lebih mudah, ketika berhadapan dengan sistem biologi, untuk mengekspresikan potensial air di unit tekanan dengan membagi potensi air dengan volume molal parsial air (Vw):
(Μw – μwo °) / Vw = (RT 1N □ (e / e)) / ͤ Vw
Satuan persamaan di atas adalah: (erg / mol) / (cm ³ / mol) = erg / cm ³ = dyne / cm ² dan satu batang = 0,987 atm = 106 dyne/cm2

Jika kita melarutkan beberapa zat seperti gula dalam air murni dalam sebuah gelas, larutan yang dihasilkan memiliki potensi osmotik yang lebih rendah (lebih negatif) daripada air murni. Karena ini merupakan larutan terkekang (tidak berada di bawah tekanan piston atau dinding sel, tekanan turgor adalah nol). Akibatnya, Ψs = Ψw dan adanya penurunan energi bebas zat terlarut. Yang penting di sini adalah proporsi partikel zat terlarut ke molekul air. Peningkatan zat terlarut akan menghasilkan lebih banyak potensial osmotik negatif dan karenanya potensial air. Jika kita membangun sistem untuk memungkinkan pembentukan tekanan turgor, dari jumlah tekanan  turgor yang dihasilkan akan mengimbangi pengaruh zat terlarut dan membuat potensi air kurang negatif daripada potensi osmotik.

Jika kita subjek kedua larutan dan air murni dengan tekanan yang sama, efek tekanan yang ditentukan secara kuantitatif sama untuk keduan  sistem. Sebagai contoh, jika kita subjek kedua sistem untuk tekanan (seperti dalam sebuah osmometer) 6 bar, maka potensial air untuk kedua sistem akan menjadi kurang negatif sebesar 6 bar. Bahkan, air murni akan menghasilkan potensial air positif.

HUBUNGAN KUANTITAS OSMOTIK  Situasi hipotetis berikut akan membantu untuk memperjelas hubungan potensial air, potensial osmotik dan tekanan turgor. Larutan B, dengan potensi air (Ψw) sebesar -30 bar, potensial osmotik (Ψs) dari -30 bar, dan tekanan torgor nol tertutup oleh membran kaku yang hanya permeabel terhadap air. Karena tidak ada tekanan turgor dalam sistem ini, potensi air sama dengan potensi osmotik (Ψw – Ψs). Sistem ini berada dalam larutan A, dengan potensial osmotik -10 bar (gambar 2-5). Tekanan turgor  larutan A adalah nol karena larutan tersebut adalah bebas. Oleh karena itu, potensial air dan potensial osmotik sama. Seperti dapat dilihat dalam gambar 2-5, potensial air larutan A kurang negatif dari potensial air larutan B. Sehingga, suatu gradien energi yang ada dari larutan A ke B, dan aliran air bersih akan berpindah dari larutan A ke B atau dari larutan yang kurang negatif terhadap potensial air yang lebih negatif. Cara lain yang dapat menunjukan gerakan air bersih dalam contoh ini adalah dengan mengatakan bahwa air akan bergerak sepanjang gradien energi bebas atau menuruni gradien energi.

Sejak larutan B tertutup dalam membran kaku, tekanan turgor bertambah, dan keseimbangan antara dua sistem tercapai dengan masuknya sedikit air ke dalam larutan internal. Tekanan turgor aktual (Ψp) bertambah dalam larutan internal sebesar 20 bar dan menetralkan -20 bar potensial osmotik. Tekanan dinding pada titik ini juga sebesar 20 bar. Sejak potensial air larutan B menjadi kurang negatif dengan jumlah tekanan itu dikenakan, potensi air larutan internal menjadi kurang negatif sebesar 20 bar, sehingga setara potensi air larutan eksternal. Di sini kita bisa membuat pernyataan umum bahwa ketika dua larutan mengandung air dengan potensial osmotik yang berbeda dipisahkan oleh sebuah membran permeabel untuk air saja, potensial air cenderung untuk menyeimbangkan. Dengan pembahasan di atas, kita dapat menyatakan: Ψw = Ψs + Ψp
Satu asumsi dibuat bahwa, bagaimanapun, potensial osmotik tidak bisa diubah, asumsi yang didasarkan pada pengamatan bahwa dalam sel atau larutan yang dibatasi oleh membran yang relatif kaku atau dinding, penambahan atau pengurangan air tidak cukup untuk mencairkan atau melarutkan larutan dan menurunkan atau meningkatkan potensial osmotik. Sebaliknya benar tekanan turgor, dipengaruhi oleh perubahan-perubahan kecil dalam konsentrasi larutan.

Pada kenyataannya air melewati membran secara osmosis dan ke dalam sel, sering ditemukan beberapa resistensi dari bahan lainnya, suatu faktor yang berkontribusi terhadap potensial matriks (Ψm). Potensial matriks dapat didefinisikan sebagai energi yang hilang (terhadap air murni) sebagai difusi air dan interaksi dengan zat lainnya di media difusi.

Hubungan antara semua jumlah osmotik, adalah: Ψw = Ψs + Ψm + Ψp
Karena Ψm tidak cukup besar dan sulit untuk diukur dalam sistem osmotik, kami mempertimbangkan untuk dapat diabaikan ketika memecahkan masalah osmosis dalam sel tanaman. Seperti yang akan kita lihat nanti, potensial matriks penting untuk proses imbibitions.

Dari persamaan di atas, kita dapat melihat bahwa bila tekanan turgor (Ψp) sama dengan (dalam jumlah tetapi tidak dalam tanda) potensial osmotik (Ψs) suatu larutan, potensi air larutan sama dengan nol.

Jika larutan dengan potensi osmotik -10 bar tertutup dalam membran kaku dan terendam dalam air murni (Ψw = 0), tekanan turgor akan mencapai 10 bar dalam larutan internal ketika dua sistem mencapai kesetimbangan – yang adalah, pada kesetimbangan potensi air larutan internal menjadi nol.
Keadaan awal: -10 = -10 + 0
Ψw = Ψs + Ψp            Kesetimbangan: 0 = -10 + 10

Dalam contoh yang diberikan sejauh ini, kami telah menggunakan situasi hipotetis dalam larutan yang ditutupi oleh membran kaku. Namun, dinding sel dari sel tumbuhan elastis pada tingkat tertentu, dan peningkatan volume tertentu direalisasikan bila sel lembek sepenuhnya menjadi turgid. Dengan peningkatan volume, ada pengenceran sel getah, sehingga terjadi suatu peningkatan potensial osmotik getah. Namun, persamaan Ψw = Ψs + Ψp masih akurat karena merupakan persamaan potensial air. Gambar 2-6 menunjukkan perubahan yang terjadi jika sel tumbuhan membutuhkan air. Dalam sel lembek (Ψp = 0), potensi osmotik sel getah setara dengan potensial airnya. Jika sel ini ditempatkan dalam air murni, air bergerak ke dalam sel, menyebabkan peningkatan tekanan turgor, dan dengan demikian menyebabkan banyak peregangan elastis dari dinding sel. Dengan peningkatan volume sel (yang disebabkan oleh peregangan dinding sel), ada pengenceran dan adanya peningkatan dalam potensial osmotik sel getah. Pada titik di mana potensial osmotik sama tetapi berlawanan tanda dengan tekanan turgor, dan potensi air sama dengan nol, sel dikatakan sepenuhnya turgid. Tidak ada peningkatan lebih lanjut dalam volume sel pada saat ini.

OSMOSIS ANTARA SEL Mari kita asumsikan dua sel yang berdekatan satu dengan yang lainnya dilindungi dari penguapan sepele. Sel getah Sel A memiliki potensial osmotik -14 bar dan tekanan turgor 4 bar. Sel B memiliki potensi air -16 bar dan potensi osmotik -24 bar. Situasi akhir untuk kedua sel ditentukan berdasarkan Ψw = Ψs + Ψp dan rekapitulasi.

Hal yang penting adalah bahwa karena kedua larutan sel dibatasi, potensi air dari masing-masing cenderung untuk menuju ke kesetimbangan, dengan perubahan tekanan turgor. Air mengalir dari sel A ke sel B, atau dari larutan sel dari Ψw -10 bar ke -16 bar. Dalam masalah seperti ini, kita mengasumsikan bahwa perubahan volume tidak cukup untuk perubahan potensi osmotik. Meskipun tidak sepenuhnya akurat, kita bisa menggunakan perhitungan perkiraan kondisi osmotik antar sel untuk memprediksi arah osmosis.
PENGUKURAN POTENSIAL OSMOTIK

Titik didih suatu larutan lebih tinggi dari air murni, tekanan uap air dalam suatu larutan lebih rendah daripada air murni, dan larutan membeku pada suhu yang lebih rendah (depresi titik beku) daripada air murni. Faktor-faktor ini, yang disebut sifat colligative larutan, saling terkait, dan sejauh mana setiap faktor mempengaruhi secara langsung dengan jumlah partikel zat terlarut (molekul atau ion) yang ada. Oleh karena itu, ukuran salah satu faktor ini merupakan ukuran tidak langsung dari potensi osmotik karena juga merupakan salah satu sifat colligative larutan. Kami tidak umumnya menggunakan ketinggian titik didih untuk mengukur potensi osmotik sel getah. Namun, kita dapat mengukur depresi tekanan uap dan depresi titik beku jus tanaman disajikan dengan tingkat akurasi yang cukup. Misalnya, depresi titik beku teoritis 1 molal larutan terdiri dari zat terlarut nonionized yang memiliki depresi titik beku -1.860C dan potensi osmotik teoritis -22,7 bar (-22,4 atm). Kita dapat dengan mudah tiba di suatu persamaan yang menghubungkan dua faktor -depresi titik beku dan potensi osmotik larutan dan kita dapat menggunakan persamaan ini untuk menentukan potensial osmotic larutan yang konsentrasinya tidak diketahui. Jadi, Ψs = (-22,7 x Δfp) / (-1,86)
Dalam persamaan ini, Δ berdiri untuk mengamati depresi titik beku larutan yang tidak diketahui. Jika, misalnya, beberapa jus tanaman diungkapkan dan ditemukan memiliki depressi titik beku 1,395, potensi osmotik larutan ini akan: Ψs = (-22,7 x -1,395) / 1,86 = -17,025 bar
Penentuan potensi osmotik larutan oleh penentuan titik beku ini disebut cryoscopy, dan teknik ini disebut sebagai metode cryoscopic.

Sebuah metode yang kurang kuat untuk menentukan potensi osmotik sel dapat menggunakan fenomena plasmolitik. Rangkaian tingkat larutan, mencakup berbagai potensi osmotik tertentu (potensi air) adalah siap; larutan, yang biasanya dari sukrosa, disusun sehingga memberikan serangkaian tingkatan di mana beberapa larutan yang hipotonik dan lainnya hipertonik untuk sel yang diperlakukan. Potongan jaringan tanaman, sebaiknya jaringan yang mengandung anthocyanin, ditempatkan dalam larutan yang berbeda dan setelah beberapa waktu (sekitar 30 menit) ditempatkan di bawah mikroskop. Pemeriksaan potongan jaringan dari larutan yang berbeda akan menunjukkan beberapa sel turgid, beberapa sel yang plasmolised, dan beberapa di mana sekitar 50 persen dari sel-sel mulai menunjukkan tanda-tanda plasmolisis (plasmilisis baru jadi). Pada plamolysis baru jadi, tekanan turgor sel adalah nol, dan potensi osmotik isi sel setara dengan potensi air sel dan untuk air dan potensi osmotik larutan eksternal.
PENGUKURAN POTENSIAL AIR

Potensial air, jumlah semua banyaknya osmotik, adalah penentu utama dari osmosis pada tumbuhan dan termudah untuk mengukur jumlah osmotik. Kami mempertimbangkan metode yang paling umum digunakan untuk menentukan potensi air sel dan organ tanaman.
CHARDACOV’S, ATAU DROP Jatuh, METODE

Dua tingkat rangkaian larutan sukrosa (berkisar 0,15 – 0,50 molal dengan penambahan sebesar 0,5 molality) ditempatkan dalam tabung reaksi didirikan di duplikat. Jaringan tanaman homogen ditempatkan ke setiap tabung uji dari salah satu seri (seri uji). Hanya setetes metilen biru dicampur ke dalam larutan seri kedua (seri kontrol). Jaringan tumbuhan tidak ditambahkan ke seri kontrol dan pewarna tidak terlalu besar mengubah potensi osmotik.

Setelah jaringan diinkubasi 15 sampai 30 menit, jaringan dihapus dari tiap tabung. Waktu yang sebenarnya dapat inkubasi cukup lama untuk osmosis untuk melanjutkan dan mengubah konsentrasi masing-masing larutan dalam seri uji; pencapaian kesetimbangan tidak diperlukan. Setelah jaringan dihapus, setetes kecil dari masing-masing seri larutan kontrol dimasukan di bawah permukaan larutan uji yang sesuai, itu berarti bahwa tetesan lebih tipis dan bahwa larutan jaringan inkubasi lebih terkonsentrasi-suatu indikasi bahwa air dari larutan masuk ke jaringan. Sebaliknya, jika tetesan jatuh, itu berarti bahwa larutan yang lebih ringan-sebuah indikasi bahwa air telah meninggalkan jaringan dan mengencerkan larutan. Dalam hal ini yang terakhir, potensi air larutan awalnya lebih negatif daripada jaringan. Dengan demikian, jika berat jenis tetesan dari larutan metilen biru setara dengan larutan pengujian, tetesan berdifusi merata ke dalam larutan. Pada titik (disebut titik nol), potensial air jaringan dan larutan setara.

Hal ini juga mungkin untuk menentukan perubahan larutan dengan refraktometer (metode refraktometer) daripada tetesan jatuh. Refraktometer ini digunakan untuk mengukur perubahan langsung konsentrasi yang terjadi dalam larutan jaringan inkubasi. Tidak ada indikasi perubahan konsentrasi, tentu saja, bahwa larutan tersebut memiliki potensi air yang setara dengan sel jaringan. Metode ini tidak memerlukan seri larutan metilen biru. Juga, kesalahan eksperimental secara teknik diminimalkan. Refraktometer A, bagaimanapun, tidak selalu tersedia. Devlin & Witham

 AIR

Air harus dianggap sebagai salah satu substansi paling penting di bumi. Meliputi lebih dari 70% permukaan bumi dan membuat sebanyak 95% dari masalah organisme hidup, sebenarnya unik di antara cairan. Sifat air, karena struktur molekulnya, tidak seperti yang lain Grup VI A hidrida seperti H2S, H2Se dan H2Te. Karena sifat unik, itu adalah pelarut universal. Ada beberapa zat yang tidak larut dalam air.

Peran air di tanaman yang hidup adalah kompleks. Air berfungsi sebagai pelarut untuk berbagai senyawa biologis seperti protein dan asam nukleat, bertindak sebagai substrat atau reagen untuk reaksi biokimia, dan karena kehadirannya, air mempertahankan turgidity sel dan jaringan.
TEKANAN OSMOTIK
Tekanan osmosis adalah sifat colligative larutan yang dapat ditunjukkan secara langsung tergantung pada tekanan uap. Tekanan osmotik bisa dengan sederhana didefinisikan sebagai tekanan yang diperlukan untuk mencegah aliran pelarut dari pelarut murni sebuah larutan melalui membran yang permeabel hanya untuk pelarut. Persamaan yang mendefinisikan adalah π = C • R • T,
Dimana: π = tekanan osmotik di bar
C = mol L ¯ ¹
R = konstanta gas = (0,08) • ((L bar ∙ ∙ mol ))/(( deg ⁡)), dan
T = suhu mutlak dalam ° K (° K = ° C + 273 °).
Solusi 1-molar pada 0 ° C (273 °) akan memiliki tekanan osmotik 22 bar:
π = (1 mol L ¹ ¯) • (0,08) • ((L bar ∙ ∙ mol ))/(( deg ⁡)) • (273 °) = 22 bar
Interaksi zat terlarut dengan pelarut akan cenderung mengurangi jumlah pelarut yang efektif dan menghasilkan tekanan osmotik lebih besar. Interaksi zat terlarut dengan molekul-molekul zat terlarut lainnya akan menghasilkan kegiatan terlarut kurang dari yang diharapkan dan tekanan osmotik lebih rendah dari yang diperkirakan.
Hampir semua solusi dari sel tumbuhan berisi elektrolit yang menghasilkan sifat jauh berbeda dibandingkan dengan solusi yang sederhana, bahan kimia nonionic.

TANAMAN AIR
Air adalah faktor tunggal yang paling penting di bumi untuk kehidupan semua organisme hidup. Ini adalah air yang membatasi pertumbuhan tanaman di hampir semua lingkungan. Sedikit penurunan hasil ketersediaan air dalam pengurangan fungsi fisiologis sedemikian penting sebagai fotosintesis dan respirasi. Selain itu, hidrasi jaringan merupakan kebutuhan yang diperlukan untuk ekspansi sel yang sebenarnya selama pertumbuhan. Pentingnya air untuk pertumbuhan tanaman dapat didiskusikan dalam tiga kategori: hidrasi, seperti kimia dan sebagai pelarut.
Sebagaimana dibahas di Bab 2, karena air akan ikatan ikatan hidrogen dengan molekul lain yang memiliki oksigen atau kelompok lain yang elektronegatif. Struktur tersier banyak polimer molekul-molekul seperti protein dan asam nukleat adalah fungsi parsial selubung air mereka. Reaktivitas molekul yang lebih kecil diubah oleh hidrasi.
Protoplasma itu sendiri adalah 80% sampai 90% air. Pengeringan protoplasma secara signifikan mengubah sifat-sifatnya, akhirnya sampai titik koagulasi ireversibel.
Bebas dari hidrasi air sama pentingnya karena tekanan hidrostatik dari air yang mempertahankan bentuk jaringan. tekanan hidrostatik adalah mutlak diperlukan untuk pertumbuhan karena tekanan bahwa ini adalah kekuatan untuk pembesaran sel. Air-, sel dificient cenderung kecil dan kompak daripada besar dan segar.
AIR SEBAGAI KIMIA A
Air benar-benar masuk ke dalam reaksi biokimia metabolisme sebagai substrat. Reaksi yang sangat penting dalam fotosintesis,
Air sebagai pelarut
Akhirnya, air berfungsi sebagai pelarut. Semua kehidupan adalah air dan sebagian besar reaksi kimia kehidupan berlangsung dalam larutan air. Protoplasma adalah sistem air. Beberapa peristiwa yang terjadi di daerah hidrofobik, seperti dalam membran, yang penting dari sudut pandang metabolisme berdasarkan pengecualian air.
GRATIS ENERGI AIR
Dari sudut pandang hubungan air tanaman, salah satu pertanyaan yang paling penting perhatian transportasi air, seperti yang digambarkan oleh transportasi dari tanah ke akar, dari akar batang, daun dan tubuh seluruh pabrik, dan akhirnya dari permukaan penguapan ke atmosfer .
Ada satu prinsip dasarnya hanya terlibat. Cukup lain, itu adalah air yang akan bergerak dari suatu wilayah energi bebas tinggi ke daerah energi bebas yang lebih rendah. Energi bebas dibicarakan adalah bahwa energi tersedia untuk kerja dan didefinisikan lebih ketat sebagai Gibbs molal parsial energi bebas.
Istilah energi bebas parsial molal memerlukan penjelasan. Dalam konsep bebas-energi, masing-masing molekul memiliki energi internal total sama dengan energi kinetik dan potensial. Energi bebas adalah energi yang berguna yang, di bawah kondisi yang sesuai, tersedia untuk pekerjaan. Energi bebas molal adalah sama dengan rata-rata energi bebas molekul kali jumlah molekul per mol. Istilah “parsial” berasal dari fakta bahwa kuantitas termodinamika terdiri dari banyak variabel. Di sini kita mengacu pada energi bebas per mol ketika semua faktor-faktor lain seperti temperatur tetap konstan. Jadi kita menggunakan “sebagian istilah” untuk menunjuk energi ini.
Dalam diskusi berikut, prinsip status air tanaman akan dikembangkan dalam hal termodinamika. Namun demikian, perlu diingat bahwa, dalam pengertian sederhana, “menjalankan air menurun”.
Energi bebas potensial molal sebagaimana didefinisikan di sini juga dapat dinyatakan sebagai perbedaan antara air dipengaruhi oleh bahan kimia, listrik, gravitasi, tekanan, atau kekuatan lain dan bebas, air murni. μw – μw ° = RT ln е – RT ln е ° atau Δμw ln = RT e / (e °)
Dimana: μw = potensial kimia air di pertanyaan (dalam J mol-1)
μw ° = potensial kimia air murni
R = gas konstan
T = suhu mutlak, dan
e dan e ° = tekanan uap air di dalam pertanyaan dan air murni, masing-masing.
Perhatikan bahwa e / e ° x 100 adalah definisi untuk kelembaban relatif.
Dua fitur dari ekspresi pantas dipikirkan adalah:
Jika e dan e · Apakah sama, yaitu, jika e juga air murni, dari ln e / e ° adalah nol dan Δμ adalah nol. Jadi menurut definisi kita tentukan potensial kimia air murni (relatif terhadap air murni) sama dengan nol.
Jika e adalah kurang dari e ° seperti akan terjadi jika tidak sama e °, dari ln e / e ° akan menjadi angka negatif. Oleh karena itu, akan Δμw les dari nol, dinyatakan sebagai angka negatif.
POTENSIAL AIR
Dengan konvensi, ahli fisiologi tanaman telah mendefinisi ulang energi bebas air dengan mengubah satuan energi dari joule per mol tekanan unit bar. Hal ini dilakukan dengan membagi-persamaan kimia potensial dengan volume molal parsial air, V, ((18 mol g ¯¹))/(( 1 g cm ¯ ¹)) = 18 cm ³ ¹ ¯ mol, dan mendefinisikan ulang sebagai potensi air, Ψ: Ψ = (μ-μ °) / V = (RT ln ⁡ 〖e / (e °)〗) / V. Unit-unit sekarang joule per cm3 daripada joule per mol. Joule per cm3 tersebut setara dengan dynes per cm3 dan 106 dynes per cm2 adalah salah satu bar. Kami menggunakan bar sebagai unit dasar untuk potensi air, Ψ. Hal ini membantu untuk mengetahui bahwa ada 0,987 batang per atmosfer. pascal ini juga digunakan sebagai unit tekanan dalam hubungan air tanaman, (yang pacal (Pa) adalah unit tekanan sama dengan gaya satu newton bertindak seragam lebih dari satu meter persegi bar adalah setara dengan 105 pascal)..
Prinsip utama untuk diingat adalah air yang selalu bergerak dari wilayah potensi air yang tinggi pada wilayah potensi air rendah. Jika kita tahu nilai-nilai potensi air, Ψ, dalam dua daerah, kami dengan cepat bisa memprediksi arah transfer air. Seperti standar dalam setiap pertimbangan termodinamika, proses akan dilanjutkan secara spontan, yaitu, tanpa masukan energi, jika ada kehilangan energi bebas setelah selesai dari proses. Oleh karena itu perbedaan Ψ antara sumber (wilayah penyediaan air) dan tenggelam (daerah menerima) akan menjadi indikator untuk transfer air. Isi bebas-energi air di wastafel harus kurang dari isi bebas-energi dari air di sumber air untuk mentransfer spontan terjadi.
Untuk memastikan perubahan potensi air, ΔΨ, hanya kurangi Ψ dari wastafel dari Ψ dari sumber: ΔΨ = Ψsink – Ψsource. Nilai ΔΨ harus negatif untuk transfer spontan air bersih.
Perlu dibuat jelas bahwa pendekatan termodinamik untuk hubungan air hanya memberikan informasi tentang potensi untuk transfer air. Ia mengatakan apa-apa tentang tingkat pengalih apakah mungkin hambatan hadir untuk mencegah perpindahan. Dalam kesetimbangan termodinamika seperti ini, hanya awal dan akhir dianggap.
Sebuah analogi sederhana ini menggambarkan langsung titik. Visualisasikan mengalir sungai bagian hilir. Para Ψ air hulu lebih besar daripada Ψ air hilir berdasarkan posisinya dalam bidang gravitasi, salah satu faktor yang mempengaruhi Ψ. Kita tahu ada energi besar hadir gratis karena aliran air dapat digunakan untuk mengubah kincir air, yang pada gilirannya dapat digunakan untuk menggerakkan turbin untuk produksi listrik tenaga air. Selanjutnya, meskipun beda potensial antara hulu dan hilir, aliran dapat dicegah oleh bendungan-penghalang. Tidak akan ada perubahan dalam beda potensial, yaitu, di Ψ Δ, tapi bendungan mencegah aliran. Akhirnya, air dapat dipompa hulu terhadap gradien potensial, tetapi ini akan membutuhkan energi. Energi yang cukup akan diperlukan untuk membalik seperti Ψ bahwa air tidak akan pergi melawan gradien yang potensial.
Ψ ini terdiri dari beberapa komponen kekuatan (potensial), dan perlu untuk memastikan ini untuk memperkirakan Ψ. Kekuatan atau komponen seperti tekanan osmotik, tekanan hidrostatik, gaya gravitasi, gaya listrik dan kekuatan serap ikut bermain.
Ψ dapat dihitung sebagai penjumlahan komponen-komponennya, Ψ = Ψπ + Ψp + Ψm + Ψ …, di mana: potensi Ψπ = osmotik
Ψp = tekanan potensial
Ψm = serap atau potensial matriks, dan
Ψ … = ada kekuatan lain yang dapat mempengaruhi Ψ.
Osmotik POTENSIAL
Tekanan osmotik didefinisikan dalam Bab 2 sebagai tekanan yang diperlukan untuk mencegah aliran air, pelarut sini adalah, dari daerah konsentrasi tinggi ke daerah konsentrasi rendah melalui membran permeabel berbeda-beda. Aliran dari pelarut melalui membran permeabel diferensial disebut osmosis.
Beberapa istilah dan ide-ide yang terkait dengan konsep osmosis membutuhkan elaborasi. Hal ini secara eksplisit dinyatakan dalam definisi osmosis bahwa air “mengalir”. Namun, bangsa ini agak diperdebatkan, bukti utama adalah bahwa proses mengambil tempat lebih cepat dari apa yang dapat dipertanggungjawabkan oleh difusi sederhana. Untuk tujuan kita, kita akan mengasumsikan bahwa proses osmosis terjadi dengan aliran tekanan; dalam proses yang tepat tidak penting untuk memahami sebuah.
Sebuah membran permeabel diferensial adalah salah satu yang permeabel dengan pelarut dan bukan terlarut. Berbeda-beda membran permeabel yang permeabel terhadap zat terlarut tertentu (atau pelarut), tetapi tidak kepada orang lain. Misalnya, membran memungkinkan elektrolit melalui tetapi tidak Nonelektrolit. Tentu saja, membran tidak cenderung sepenuhnya permeabel. Catatan di sini bahwa permeabilitas adalah milik membran dan bukan dari zat terlarut atau pelarut. Dalam konteks ini, semipermeabel berarti sama dengan berbeda-beda permeabel.
Tekanan osmotik terbaik dapat dipahami melalui deskripsi sebuah osmometer seperti yang ditunjukkan di ara 4.2. osmometer adalah ruang dengan membran permeabel diferensial melekat pada sebuah manometer, atau tabung kapiler. ruang ini penuh dengan solusi, misalnya, sebuah larutan gula. Setiap solusi akan melakukannya, asalkan membran permeabel benar-benar berbeda-beda. Ingat di sini bahwa tekanan osmotik adalah properti colligative tergantung pada jumlah molekul zat terlarut dalam larutan dan tidak seperti mereka. Jika kamar diisi dengan solusi hanya cukup sehingga tidak ada tekanan hidrostatik berlebih dalam tas dan kemudian ditempatkan dalam sebuah gelas air murni (dengan Ψ = 0), air murni akan cenderung mengalir ke ruang dari gelas . Tekanan hidrostatik yang sebenarnya diciptakan oleh kelebihan air di ruangan itu dapat diukur oleh tinggi air-kolom dalam manometer. Pada kesetimbangan air akan mencapai ketinggian itu tergantung pada jumlah molekul zat terlarut dalam larutan dalam ruangan.
Tekanan hidrostatik pada kesetimbangan adalah tekanan osmotik. Tekanan hidrostatik yang sebenarnya disebabkan oleh adanya air di kamar gas adalah tekanan turgor. Oleh karena itu definisi tekanan osmotik adalah nilai dari tekanan hidrostatik didirikan di osmometer ketika tekanan larutan berada dalam kesetimbangan dengan air yang murni. Definisi ini sama dengan definisi sebelumnya yang perlu tekanan untuk mencegah aliran dari air murni sebuah solusi melalui membran permeabel berbeda-beda.
Hal ini sangat penting untuk menyadari bahwa ada tekanan yang nyata pada setiap saat adalah hidrostatik (turgor) tekanan dan tekanan osmotik adalah nilai numerik dari tekanan hidrostatik pada kesetimbangan.
Penambahan zat terlarut untuk air akan mengurangi energi bebas air dan mengurangi maka Ψ itu. Hal ini benar-benar jelas karena dalam sistem aliran air osmotik dari air murni untuk solusi, dan karena air hanya mengalir dari Ψ Ψ tinggi ke rendah, energi bebas larutan harus lebih kecil dari air murni.
Nilai penting adalah potensi osmotik, Ψπ, yang dapat diperkirakan secara numerik dari tekanan osmotik dengan merubah tanda (dari positif ke negatif).
Dalam bab 2 kita dapat melihat bahwa tekanan osmotik (π) dapat didefinisikan sebagai π = CRT,
Dimana: C = konsentrasi dalam mol per liter
R = gas konstan, dan
T = suhu mutlak.
Jadi potensi osmotik hanya, Ψπ = – CRT.
Solusi M 1 akan memiliki Ψπ dari -21,8 bar:
Ψπ = – (1 mol L ¯ ¹). (0,08). ((L. Bar mol ))/(( deg).). (273 °);
= -21,8 Bar.
Kami dengan demikian dapat menghitung Ψπ larutan dengan konsentrasi apapun dikenal oleh Ψπ ¬ = (-21,8). (M). (T/273). Tentu saja, dengan persamaan di atasnya harus diasumsikan bahwa solusi ideal.
Dengan cara contoh, Ψ larutan 0,1 M sukrosa pada 15 ° akan diperkirakan mencapai -2,3 bar. Ψπ tersebut diperkirakan dari: Ψπ = (-21,8) (0,1) (288/273) = -2,3. Kemudian, sejak Ψ adalah jumlah aljabar dari potensi komponennya (di sini hanya Ψπ), Ψ = Ψπ = -2,3 bar. Jadi Ψ larutan gula 0,1 M akan -2,3 bar jika terbuka ke atmosfer.
Singkatnya, kita telah mendefinisikan tekanan osmotik dalam hal keseimbangan tekanan hidrostatik yang dikembangkan oleh aliran air kelebihan ke sistem osmometer. Sejak zat terlarut penurunan energi bebas air, kita telah mendefinisikan potensi osmotik, Ψπ, sebagai nilai negatif tekanan osmotik. Ψπ merupakan salah satu komponen dari potensi air, Ψ.
Sejak zat terlarut penurunan energi bebas air, nilai potensi osmotik akan selalu negatif (atau nol dalam kasus air murni).
TEKANAN POTENSIAL
Dalam sistem osmosis ditampilkan di ara. air akan mengalir dari gelas ke dalam osmometer di gradien potensial air. The Ψ air dalam gelas adalah dengan nol definisi: Ψbeaker = 0.
Potensi air dalam osmometer dengan larutan gula 0.1M dihitung menjadi -2,3 bar. Jadi perbedaan energi bebas atau perbedaan potensial air, ΔΨ, antara sumber dan tenggelam adalah ΔΨ = Ψsink – Ψsource = (-2,3) – 0 = -2,3 bar. Sejak ΔΨ negatif, air akan mengalir secara spontan dari sumber (gelas) untuk wastafel (di dalam ruang osmometer). Air akan terus mengalir ke omometer sampai ΔΨ adalah nol atau sampai dua Ψ adalah sama. Air meninggalkan gelas tidak mengubah air, dan Ψ akan tetap tidak berubah pada Ψ = 0. Dalam ruang osmometer Namun, tekanan hidrostatik yang terbentuk akan cenderung untuk menyeimbangkan tekanan osmotik.
Tekanan hidrostatik aktual (turgor) disebut potensi tekanan dan ditunjuk Ψp. bila tekanan hidrostatik positif berkembang, Ψp akan positif. Dalam kondisi tertentu, mungkin Ψp negatif. Sebagai contoh, air dapat berada di bawah ketegangan; maka Ψp akan negatif.
Dalam sistem osmotik ara. 4.2, air akan mengalir ke ruang dari gelas sampai Ψ dari ruang adalah nol, mencapai keseimbangan dengan Ψ gelas air. Ini akan terjadi bila tekanan hidrostatik atau tekanan potensi mencapai 2,3 bar. Pada titik ini, akan Ψ Ψ = Ψπ + Ψp
Ψ = -2,3 + (2,3) = 0.
Oleh karena itu, mengembangkan Ψp yang positif karena tekanan hidrostatik cenderung untuk menyeimbangkan Ψπ tersebut.
Cara lain untuk memvisualisasikan Ψp diilustrasikan pada ara 4.3. Berikut dua kapal air murni dipisahkan oleh membran. Satu kapal dilengkapi dengan piston untuk menerapkan tekanan. Awalnya, Ψ di setiap adalah 0 dan dengan demikian mereka adalah sama. Tidak akan ada aliran air bersih. Jika piston berlaku tekanan untuk satu kapal, peningkatan energi bebas, Ψ, akan menyebabkan air mengalir dari kiri ke kanan. Sekali lagi air mengalir dari Ψ Ψ tinggi ke rendah.
Poin yang perlu diingat tentang Ψp, salah satu komponen dari Ψ, adalah bahwa itu adalah hasil dari tekanan hidrostatik nyata, nilai numerik yang biasanya positif tetapi dapat negatif, dan mungkin keseimbangan Ψπ.
Ψp Positif cenderung mempertahankan turgidity sel. Kami berasumsi bahwa, untuk sebagian besar, zat terlarut berkontribusi Ψπ dan kelebihan air menyebabkan tekanan hidrostatik, atau turgor potensial, sebagian besar dalam vakuola. Ini

 

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada 2 Desember 2011 in BiologiQu, Materi Kuliah

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: