कोशिका झिल्ली और परिवहन सत्र III

जल विभव एक अवधारणा है जो हमें पौधों, जीवों और उनके आसपास के वातावरण में जल की गति को समझने और उसका वर्णन करने में मदद करती है। यह जल के अणुओं में संग्रहीत संभावित ऊर्जा का माप है। यह जल प्रवाह की दिशा और दर को इंगित करता है। जल विभव को ग्रीक प्रतीक psi द्वारा दर्शाया जाता है Ψ।

जल क्षमता के निर्धारण में तीन प्राथमिक कारक योगदान करते हैं। पहला है विलेय विभव। विलेय विभव से तात्पर्य जल की गति पर विलेय के प्रभाव से है। विलेय विभव को समझने के लिए हमें परासरण की प्रक्रिया पर पुनः विचार करना होगा। जैसा कि हम जानते हैं, परासरण जल के अणुओं का अर्धपारगम्य झिल्ली के माध्यम से कम विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र से उच्च विलेय सांद्रता वाले क्षेत्र की ओर जाने की प्रक्रिया है। जल उच्च जल क्षमता वाले क्षेत्र से निम्न जल क्षमता वाले क्षेत्र की ओर प्रवाहित होता है।

जब लवण, शर्करा या आयन जैसे विलेय जल में घुल जाते हैं, तो वे स्थान घेर लेते हैं तथा जल के अणुओं के साथ अंतःक्रिया करते हैं। ये विलेय अणु हाइड्रोजन बंध के माध्यम से जल के अणुओं को आकर्षित करते हैं। इससे जल के अणुओं की स्थितिज ऊर्जा कम हो जाती है और समग्र जल विभव कम हो जाता है। इसलिए जिन विलयनों में लवणों की सांद्रता कम होती है, उनमें जल विभव अधिक होता है। और जिन विलयनों में लवणों की सांद्रता अधिक होती है, उनमें जल विभव कम होता है।

विलेय विभव को प्रतीक द्वारा दर्शाया जाता है Ψs। इसे दाब की इकाइयों, जैसे पास्कल, में व्यक्त किया जाता है। विलेय विभव और जल विभव एक दूसरे से व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। जैसे-जैसे किसी विलयन में विलेय की सांद्रता बढ़ती है, विलेय विभव बढ़ता है। परिणामस्वरूप जल क्षमता कम हो जाती है।

आइये जल क्षमता को समझने के लिए एक उदाहरण लेते हैं। जब फलों या सब्जियों को उच्च सांद्रता वाले विलेय, जैसे sugar या नमक के घोल में संरक्षित किया जाता है, तो इससे खाद्य कोशिकाओं के अंदर जल क्षमता प्रभावित होती है। परिरक्षण विलयन में विलेय की उच्च सांद्रता, फलों या सब्जियों की कोशिकाओं के अंदर मौजूद जल विभव की तुलना में कम जल विभव उत्पन्न करती है। परिणामस्वरूप, खाद्य पदार्थों की कोशिकाओं से पानी परासरण के माध्यम से बाहर निकल जाता है, तथा खाद्य कोशिकाओं और परिरक्षण विलयन के बीच जल विभव को बराबर करने का प्रयास करता है। पानी की यह बाहरी गति भोजन को निर्जलित करने में मदद करती है, जो सूक्ष्मजीवों के विकास को रोकती है। यह भोजन को लम्बे समय तक सुरक्षित रखता है।

दाब विभव जल विभव का एक अन्य महत्वपूर्ण घटक है। यह जल द्वारा अपने आस-पास के वातावरण पर डाले गए भौतिक दबाव को संदर्भित करता है। दबाव क्षमता को किसके द्वारा दर्शाया जाता है? Ψp। दबाव क्षमता, परिस्थितियों के आधार पर, सकारात्मक या नकारात्मक हो सकती है। सकारात्मक दबाव क्षमता तब उत्पन्न होती है जब पानी दबाव में होता है, जैसे कि एक पौधे की कोशिका में जिसने पानी को ग्रहण कर लिया है और फैल गई है। कोशिका फूल जाती है।

सकारात्मक दबाव क्षमता का एक सामान्य उदाहरण पौधों की कोशिकाओं में स्फीत दबाव है। जब पादप कोशिकाएं परासरण द्वारा जल अवशोषित करती हैं, तो कोशिका भित्ति कोशिका के विस्तार का प्रतिरोध करती है। परिणामस्वरूप आंतरिक दबाव पैदा होता है। इस आंतरिक दबाव को स्फीत दाब के नाम से जाना जाता है। पौधों के ऊतकों की कठोरता और आकार को बनाए रखने के लिए स्फीत दाब आवश्यक है। यह उन्हें सीधा खड़ा रहने और पौधे की समग्र संरचना को सहारा देने में सहायता करता है।

दूसरी ओर, नकारात्मक दबाव क्षमता तब उत्पन्न होती है जब पानी तनाव में होता है या खींचा जा रहा होता है। इस नकारात्मक दबाव क्षमता को अक्सर तनाव या चूषण के रूप में संदर्भित किया जाता है। परिणामस्वरूप कोशिका सिकुड़ जाती है। जब किसी पादप कोशिका को ऐसे घोल में रखा जाता है जिसमें विलेय की उच्च सांद्रता होती है, तो पानी कोशिका से बाहर निकल जाता है। परिणामस्वरूप कोशिका के अंदर नकारात्मक दबाव क्षमता पैदा होती है।

हाइपरटोनिक विलयन वह विलयन है जिसमें विलेय की सांद्रता किसी अन्य विलयन की तुलना में अधिक होती है। दूसरे शब्दों में, अन्य घोल की तुलना में इसकी जल क्षमता कम है। जब किसी कोशिका को, जिसमें विलेय की सांद्रता कम होती है, हाइपरटोनिक विलयन में रखा जाता है, तो कोशिका जल खो देती है और सिकुड़ जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि सेल के अंदर जल का विभव उस विलयन की तुलना में अधिक होता है जिसमें इसे रखा जाता है। परिणामस्वरूप, जल कोशिका के अंदर उच्च जल विभव से कोशिका के बाहर निम्न जल विभव की ओर चला जाता है।

प्लास्मोलिसिस एक ऐसी घटना है जो तब होती है जब किसी पौधे की कोशिका को हाइपरटोनिक घोल में रखा जाता है, जिससे पानी कोशिका से बाहर निकल जाता है। परिणामस्वरूप, कोशिका झिल्ली कोशिका भित्ति से अलग हो जाती है, और कोशिका द्रव्य कोशिका भित्ति से दूर सिकुड़ जाता है। जब एक पादप कोशिका हाइपरटोनिक विलयन में होती है, तो विलयन में विलेय की उच्च सांद्रता के कारण कोशिका के अंदर की तुलना में बाहर कम जल क्षमता उत्पन्न होती है। जैसे ही जल विलेय की सांद्रता को बराबर करने के लिए कोशिका से बाहर निकलता है, प्रोटोप्लास्ट सिकुड़ जाता है और कोशिका भित्ति से दूर चला जाता है। इस प्रक्रिया को प्लास्मोलाइसिस के नाम से जाना जाता है।

हाइपोटोनिक विलयन वह विलयन है जिसमें विलेय की सांद्रता किसी अन्य विलयन की तुलना में कम होती है। दूसरे शब्दों में, अन्य घोल की तुलना में इसकी जल क्षमता अधिक है। जब किसी कोशिका को हाइपोटोनिक विलयन में रखा जाता है, तो कोशिका जल को अवशोषित कर लेती है और फूल जाती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कोशिका के अंदर की तुलना में कोशिका के बाहर जल विभव अधिक होता है। परिणामस्वरूप, जल कोशिका के बाहर उच्च जल विभव से कोशिका के अंदर निम्न जल विभव की ओर चला जाता है।

हाइपोटोनिक विलयनों के विभिन्न जैविक निहितार्थ होते हैं। जैविक प्रणालियों में, हाइपोटोनिक विलयन कोशिकाओं के व्यवहार और कार्य को प्रभावित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, यदि हमारे शरीर की कोशिकाएं हाइपोटोनिक घोल के संपर्क में आती हैं, तो पानी कोशिकाओं में प्रवेश कर जाएगा, जिससे वे सूज जाएंगी। पौधों की कोशिकाओं में, मिट्टी में हाइपोटोनिक घोल जड़ों द्वारा जल अवशोषण को सुगम बना सकता है। इससे उचित जलयोजन सुनिश्चित होता है और कोशिका स्फीति बनी रहती है।

आइसोटोनिक विलयन से तात्पर्य ऐसे विलयन से है जिसमें विलेय की सांद्रता किसी अन्य विलयन या संदर्भ विलयन के समान होती है। जब किसी कोशिका को आइसोटोनिक विलयन में रखा जाता है, तो उसमें जल की कोई शुद्ध वृद्धि या हानि नहीं होती। कोशिका अपना सामान्य आकार और आयतन बनाए रखती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि विलेय की सांद्रता कोशिका के अंदर और बाहर समान होती है। दूसरे शब्दों में, कोशिका के अंदर जल विभव कोशिका के बाहर जल विभव के बराबर होता है। कोशिका शिथिल हो जाती है।

एक अन्य शब्द भी है जिसका उपयोग हम कोशिका के अंदर और बाहर पानी की गति को वर्णित करने के लिए कर सकते हैं। जैसा कि हम जानते हैं, जब पानी को हाइपरटोनिक घोल में रखा जाता है तो वह कोशिका के अंदर से बाहर की ओर चला जाता है। कोशिका के अंदर से बाहर की ओर पानी के इस प्रवाह को एक्सोस्मोसिस कहा जाता है। क्या आप बता सकते हैं कि एक्सोस्मोसिस के दौरान विलेय की सांद्रता कोशिका के बाहर की तुलना में अंदर अधिक है या कम?।

कोशिका के बाहर से अन्दर की ओर पानी के प्रवाह को एंडोस्मोसिस कहा जाता है। यह तब होता है जब कोशिका को हाइपोटोनिक घोल में रखा जाता है। क्या आप बता सकते हैं कि अंतःपरासरण के दौरान विलेय की सांद्रता कोशिका के बाहर की तुलना में अंदर अधिक है या कम?।