5.8: Toniczność w roślinach

Toniczność opisuje zdolność komórki do utraty lub pozyskiwania wody. Zależy to od ilości substancji rozpuszczonej, która nie przenika przez membranę. Toniczność ogranicza wielkość i kierunek osmozy i skutkuje trzema możliwymi scenariuszami, które zmieniają objętość komórki: hipertonicznością, hipotonicznością i izotonicznością. Ze względu na różnice w budowie i fizjologii, tonikowość komórek roślinnych różni się od komórek zwierzęcych w niektórych scenariuszach.

Rośliny i środowiska hipotoniczne

W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, rośliny rozwijają się, gdy w otaczającym je środowisku zewnątrzkomórkowym jest więcej wody w porównaniu z ich cytoplazmatycznym wnętrzem. W środowiskach hipotonicznych woda dostaje się do komórki przez osmozę i powoduje jej pęcznienie, ponieważ wewnątrz komórek roślinnych występuje wyższe stężenie substancji rozpuszczonych niż na zewnątrz. Siła, która powstaje, gdy napływ wody powoduje, że błona plazmatyczna napiera na ścianę komórkową, nazywana jest ciśnieniem turgoru. W przeciwieństwie do komórek zwierzęcych, komórki roślinne mają sztywne ściany komórkowe, które ograniczają indukowaną osmozą rozszerzanie się błony plazmatycznej. Ograniczając ekspansję, ściana komórkowa zapobiega pękaniu komórki i powoduje sztywnienie roślin (tj. stają się jędrne). Turgidity pozwala roślinom utrzymać się w pozycji pionowej zamiast więdnąć.

Rośliny i środowiska hipertoniczne

Rośliny więdną, jeśli nie mogą pobrać wystarczającej ilości wody. W takim scenariuszu ich zewnątrzkomórkowe otoczenie staje się hipertoniczne, powodując opuszczenie wnętrza przez wodę poprzez osmozę. W rezultacie wakuole zmniejszają się, a błona plazmatyczna odrywa się od ściany komórkowej, powodując zwężenie cytoplazmy. Proces ten nazywa się plazmolizą i dlatego rośliny tracą ciśnienie turgoru i więdną.

Rośliny i środowiska izotoniczne

W środowiskach izotonicznych panuje równowaga wody zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórek roślinnych. Dlatego, podobnie jak w komórkach zwierzęcych, nie zachodzą zmiany w objętości komórek roślinnych.

Osmoregulacja w roślinach

Różnorodność struktur i strategii komórek roślinnych pomaga utrzymać odpowiednią równowagę osmotyczną w ekstremalnych warunkach. Na przykład rośliny w suchym środowisku magazynują wodę w wakuolach, ograniczają otwieranie stomii i mają grube, woskowate skórki, aby zapobiec niepotrzebnej utracie wody. Niektóre gatunki roślin żyjące w słonym środowisku magazynują sól w swoich korzeniach. W rezultacie do korzenia dochodzi do osmozy wody z otaczającej gleby.