При розчиненні у воді іншої речовини, концентрація її молекул, а, отже, і водний потенціал, знижуються. Таким чином, у всіх розчинів водний потенціал нижче, ніж у чистої води. Кількісно це зниження висловлюють величиною, званоюосмотичним потенціалом (у0). Іншими словами, осмотичний потенціал - це міра зниження водного потенціалу системи внаслідок присутності в ній «неводних» молекул. Осмотичний потенціал водного розчину завжди негативний. Чим більше в розчині молекул розчиненої речовини, тим цей потенціал нижче.

Гідростатичний потенціал

Якщо до чистої води або розчину прикласти тиск, то водний потенціал зростає,оскільки у рідини виникає тенденція переміститися в інше місце. Така ситуація можлива в живій клітині. Наприклад, коли за рахунок осмосу в неї надходить вода, клітина набухає, і всередині неї підвищується тиск, зване тургорное. Подібним чином водний потенціал плазми крові підвищується до позитивної позначки кров'яним тиском в ниркових клубочках. Гідростатичний потенціал зазвичай позитивний, але в деяких випадках, наприклад коли стовп води, «висить» вксілеме, розтягується, він може стати негативним (виникає негативний тиск).

На водний потенціал впливає як концентрація розчиненого у воді вешества, так і тиск, тому можна висловити його у вигляді рівняння:

Водний потенціал = Осмотичний потенціал + Гідростатичний потенціал
Осмотичний потенціал завждинегативний, а гідростатичний зазвичай позитивний.

Осмос і рослинні клітини

На малюнку показані напівпроникні мембрани, Імеюшая важливе значення для водного режиму рослинної клітини. Клітинна стінка звичайно повністю проникна для будь-яких розчинених молекул, тому її не можна вважати осмотичним бар'єром. У клітці часто є велика центральна вакуоля, вміст якої, клітиннийсік, впливає на загальний осмотический потенііап системи. В цілому водний режим клітини залежить від двох мембран - плазмалеми, навколишнього зовні цитоплазму, і тонопласт, що обмежує вакуоль.

Якщо рослинна клітина контактує з розчином, водний потен & т якого нижче, ніж у її вмісту (наприклад, з концентрованим цукровим сиропом), то вода буде виходити з неї за рахунок осмосу через плазмалемми. Спочатку води стане менше в цитоплазмі, а потім і в вакуолі, звідки вона вийде крізь тонопласт. Протопласт, тобто живе вміст рослинної клітини, оточене клітинною стінкою, спадется і відійде від цієї стінки, як би зіщулившись всередині неї. Цей процес називається плазмоліз, а клітина в такому стані - плазмолізірованной. Момент, коли протопласт ще прилягає до клітинної стінки, але вже перестав чинити на неї тиск, називається початковим плазмоліз. В цей момент клітина втрачає тургор, тобто стає млявою. Вода буде залишати протопласт до тих пір, поки його вміст по водному потенціалу не зрівняється з навколишнім розчином. Тоді встановиться рівноважний стан, і спадання протопласта припиниться.

Зазвичай плазмоліз звернемо і не заподіює істотної шкоди клітці. Якщо потім перенести клітку в чисту воду або в розчин з більш високим водним потенціалом, ніж у цитоплазми, то вода буде надходити в неї за рахунок осмосу. У міру збільшення обсягу протопласта він стане тиснути на клітинну стінку і розтягне її. Ця стінка міцна і відносно жорстка, тому тиск на неї швидко зросте - підвищиться гідростатичний ( /г) потенціал клітини. Зовні надходження в неї води шляхом осмосу призведе до набухання, напруженого стану, який називається тургором. Кажуть, що клітина стає тургесцентной, а тиск один на одного її вмісту і стінки називають тургорное. Повна тургесцентность, тобто максимальне значення /г, досягаються при зануренні клітини в чисту воду.

Коли водний потенціал навколишнього клітку розчину урівноважиться її зрослим гідростатичним потенціалом, всередину проникатиме стільки ж водних молекул, скільки виходити назовні за той же час. Незважаючи на триваюче їх рух через мембрану, зміни системи в цілому припиняться. Така рівновага з середовищем називається динамічним. Осмотичний потенціал клітинного вмісту залишиться швидше за все нижче, ніж зовні, оскільки для росту тургорного тиску потрібно не так багато води - менше, ніж для істотного розведення внутрішнього розчину. Проте ця різниця компенсується більш високим, ніж зовні, гідростатичним потенціалом клітини. Сумарні ж водні потенціали з обох сторін клітинної стінки зрівняються.

Тургорное тиск може зрости тільки в замкнутому об'ємі, обмеженому клітинною стінкою. У тварин клітин такий стінки немає, а їх зовнішня мембрана занадто тонка, щоб стримати набухання цитоплазми при надходженні всередину води з розчину з більш високим водним потенціалом. В такому середовищі вони просто сильно набухнуть і лопнуть, якщо не будуть захищені особливим механізмом осморегуляції.