Fiziologie vegetală generală - lucrări practice

În organizarea structurală a celulei vii sunt prezente aşa numitele sisteme de dispersie, la nivelul cărora au loc diferite fenomene fizice precum tensiunea superficială, adsorbţia, imbibiţia, difuziunea, osmoza, deosebit de importante pentru buna desfăşurare a proceselor fiziologice: metabolism, creştere, dezvoltare, etc.

1.1.Sisteme de dispersie

Sistemele de dispersie sunt amestecuri polifazice între diferitele componente, la care distingem:

- mediul de dispersie (faza continuă);

- mediul dispersat (faza discontinuă).

În funcţie de mărimea particulelor substanţelor dispersate şi de gradul de dispersie, sistemele de dispersie ale materiei se clasifică în 3 tipuri: a.- dispersii moleculare şi ionice (mărimea particulelor fazei dispersate fiind sub 0,001 μm); b.- dispersii coloidale (mărimea particulelor fazei dispersate fiind cuprinsă între 0,001 μm şi 0,1 μm ); c.- dispersii grosiere (mărimea particulelor fazei dispersate fiind mai mare de 0,1 μm).

1.1.1. Dispersii moleculare şi ionice

Sunt sisteme omogene, care cuprind soluţii adevărate, respectiv soluţii moleculare (ex. soluţia de zaharoză) şi soluţii ionice provenite din disocierea substanţelor electrolitice (ex. soluţiile de săruri minerale). Particulele dispersate au diametrul de 0,1–10 Å. La nivelul celulei vegetale, acest tip de dispersie se regăseşte în special în vacuole, dar şi în citoplasmă şi chiar în pereţii celulari. Seva brută şi seva elaborată, sunt de asemenea sisteme de dispersie de tip molecular şi ionic.

Evidenţierea dispersiei moleculare şi ionice

Principiu: Substanţele neelectrolitice nu disociază în ioni, în urma dizolvării în apă.

Materiale necesare: zaharoză, apă distilată, clorură de sodiu, eprubete, pipete, stativ pentru eprubete.

Mod de lucru. Se introduc în două eprubete câte 5 ml apă distilată şi se adaugă în prima 1-2 grame zaharoză iar în a doua 1-2 grame de clorură de sodiu. După agitare şi dizolvare totală, se obţine o soluţie moleculară, respectiv o soluţie ionică.

Durata experienţei: 15 minute.

1.1.2 Dispersii coloidale

În dispersiile coloidale, mediul dispersant este întotdeauna un lichid. După starea de agregare a mediului dispersat se deosebesc mai multe tipuri de dispersie coloidală: spumă (gaz); emulsie (lichid), suspensie (soluţie) coloidală (solid).Pentru fiziologia vegetală importanţă prezintă soluţiile coloidale. Proteinele plasmatice, glucidele complexe, enzimele, datorită dimensiunilor mari în raport cu mediul dispersant (apa) se comportă ca nişte sisteme coloidale, cu suprafeţe active foarte mari, la nivelul cărora au loc fenomene electrostatice, de adsorbţie, osmoză,etc.

A. Soluţii coloidale de tip hidrosol

Materiale necesare: roşu de Congo, apă distilată, eprubete, stativ pentru eprubete.

Mod de lucru. Se introduc într-o eprubetă 5 ml apă distilată, iar cu un ac spatulat se adaugă puţin roşu de Congo. După agitare se lasă eprubeta în stativ; se obţine o soluţie coloidală de tip hidrosol (dispersie coloidală cu grad ridicat de hidratare).

Interpretare. În celulele cu activitate fiziologică intensă, coloizii din plasmă (ex. proteinele, acizii nucleici etc.) au proprietatea de a crea împreună cu apa, un sol coloidal (hidrosol), transparent, în mediul de dispersie. La nivelul celulei vegetale, citoplasma se află în stare de hidrosol în timpul 1

perioadei de vegetaţie a plantelor. Este starea normală a citoplasmei, stare în care activitatea fiziologică decurge în condiţii optime.

Durata experienţei: 5 minute.

B. Soluţii coloidale de tip hidrogel

Materiale necesare: gelatină, apă distilată, eprubetă, stativ.

Mod de lucru. Se introduc într-o eprubetă 1-2 grame gelatină şi 5 ml apă distilată. După fierberea conţinutului şi răcirea treptată, se obţine o soluţie coloidală de tip hidrogel (dispersie coloidală cu grad redus de hidratare).

Interpretare. Soluţiile coloidale de tip hidrogel, cu un conţinut redus de apă liberă, constituie substratul fundamental de organizare a protoplasmei vii, mai ales la celulele aflate într-o stare de activitate fiziologică latentă (seminţe uscate, spori) sau de repaus vegetativ. De asemenea, în condiţiile acţiunii unor factori stresanţi, are loc modificarea de fază de la sol, la gel (de exemplu, temperaturile coborâte fac ca biomembranele, care sunt sisteme de dispersie de tip coloidal, să treacă de la starea de hidrosol, la starea de hidrogel, ceea ce conduce la perturbarea proceselor fiziologice), existând posibilitatea de revenire de la gel, la sol.

C. Dispersii grosiere

La nivel celular, constituie sisteme disperse grosiere, incluziunile ergastice (incluziuni de substanţe relativ pure, adesea în plastide sau vacuole): cristalele de oxalat de calciu în vacuole; taninuri; granule de amidon etc. Conţin în mediul dispersat particule mai mari de 1000 Å, fiind reprezentate la nivel celular prin: organitele citoplasmatice şi unele macromolecule proteice.

Materiale necesare: nisip fin, apă distilată, eprubete, stativ pentru eprubete.

Mod de lucru. Se adaugă într-o eprubetă cu 5 ml apă şi puţin nisip fin, iar după agitare se obţine o suspensie în care, treptat, se separă cele două faze. Particulele dispersate sunt vizibile chiar cu ochiul liber.

1.2 Tensiunea superficială

Tensiunea superficială este forţa care se exercită la limita suprafeţelor de contact între două sau mai multe faze (solid-lichid, lichid-gaz, lichid-lichid).

Energia de suprafaţă ia