W jaki sposób wody zapewnia naszym roślinom zdrowie?
W jaki sposób wody zapewnia naszym roślinom zdrowie?
Podobnie jak ludzie, rośliny również potrzebują wody. Wiemy ze szkoły, że rośliny potrzebują wody do tworzenia własnego pożywienia, ponieważ jest ona kluczowym elementem fotosyntezy. Przyjrzyjmy się bliżej innym funkcjom wody w roślinach:
- Przenosi rozpuszczone składniki odżywcze z korzeni w górne partie rośliny
- W wyniku rozbicia cząsteczki, H2O generuje tlen, którym oddychamy i wodór do wiązania dwutlenku węgla.
- Ciśnienie wody utrzymuje rośliny w pozycji pionowej. Jak to działa? Komórki roślinne są jak małe baloniki lub opony. Mają cienką, ale mocną ścianę wykonaną z celulozy, która jest w stanie wytrzymać nacisk. Podobnie jak opony, gdy nie ma w nich ciśnienia, stają się miękkie i płaskie, jednak pod wpływem ciśnienia mogą wytrzymać kilogramy składające się na masę samochodu. Ciśnienie wody wewnątrz komórek roślinnych jest w rzeczywistości porównywalne pod względem wielkości do ciśnienia w oponie samochodu osobowego lub ciężarowego. Wysokie ciśnienie jest generowane przez osmozę – przedostawanie się wody przez półprzepuszczalną błonę komórkową.
Wewnątrz komórki znajduje się wiele substancji - białka, sacharydy, kwasy nukleinowe i sole - które przyciągają wodę, jak gąbka. Dzięki temu silnemu przyciąganiu, woda może przepływać wewnątrz komórek i generować ciśnienie, które jest wyższe niż ciśnienie otaczającego powietrza. Błona komórkowa zawiera selektywne pory zwane akwaporynami, które przepuszczają tylko wodę i sprawiają, że wszystkie inne substancje pozostają wewnątrz komórek. Jeśli komórki roślinne są podparte wystarczającą ilością wody, stają się napompowane, jeśli jednak zapomnisz je podlać, lub przez długo okres nie pada deszcz, tracą ciśnienie i nie mogą się oprzeć grawitacji. Na szczęście, jeśli szybko zareagujesz, zwiędła roślina może szybko wyzdrowieć. W tym 20 sekundowym filmie poklatkowym można zobaczyć, jak szybko roślina odzyskała wodę po tym, jak podlano ją po długiej wakacyjnej nieobecności domowników:
Czy komórki roślinne mogą filtrować wodę?
Akwaporyny to specjalne białka, obecne w roślinach, zwierzętach i niektórych bakteriach, które zawierają wąski kanał, na tyle duży, że przepuszczają cząsteczki wody. Akwaporyny zostały odkryte w latach 90-tych, a za ich odkrycie i charakterystykę została przyznana przez Nobla w 2003 roku. Wzdłuż ścieżki wewnątrz akwaporyny, kilka aminokwasowych łańcuchów bocznych przepuszcza cząsteczki wody, jak seria sit. Dzięki temu selektywnemu mechanizmowi, akwaporyny selektywnie wiążą wodę i działają jak filtr nanoskopowy.
Zastosowanie akwaporyn w przemyśle
Taki sam proces może być również stosowany przemysłowo do oczyszczania wody. Białka akwaporynowe są syntetyzowane przez genetycznie zmodyfikowane bakterie, a następnie osadzane w cienkich arkuszach. Proces ten jest opracowywany i udoskonalany przez duńską firmę Aquaporin i wprowadzany na rynek jako nowa generacja wysokowydajnych membran do osmozy przedniej. To wideo przybliży Ci nieco ten innowacyjny proces:
