Физико-химические свойства протоплазмы, их физиологическое значение и роль во взаимодействии растения с внешней средой. Проницаемость протоплазмы растений

Проницаемость протоплазмы

1. Проницаемость протоплазмы — это способность протоплазмы поглощать определенные вещества из внешней среды и выделять некоторые вещества, содержащиеся в ней, во внешнюю среду.

Степень проницаемости протоплазмы

Протоплазма проницаема для различных веществ не в одинаковой степени. Вещество может пройти через плазмалемму, попасть в цитоплазму, но может быть задержано тонопластом.

Вещество может также пройти через всю толщу протоплазмы и попасть в клеточный сок. Как в первом, так и во втором случае вещество попадает в клетку и может принимать участие в ее обмене. В случае полной непроницаемости плазмалеммы вещество в клетку попасть не может.

Плазмолиз

Проникновение вещества в цитоплазму можно наблюдать на примере колпачкового плазмолиза, который получают, погружая срез эпидермиса лука в концентрированный раствор какой-либо соли калия.

Калий легко проходит через плазмалемму, но задерживается тонопластом, в результате чего получается плазмолиз. Под влиянием ионов калия, проникших в цитоплазму, она набухает и сосредоточивается на концах клетки в виде колпачков.

1.  — раствор KCl, проникающий через оболочку,
2.  — цитоплазма, разбухшая под влиянием калия,
3.  — вакуоль.

Проникновение вещества в клеточный сок можно наблюдать при погружении ткани в слабый раствор метиленового синего или нейтрального красного. Краски легко проходят через цитоплазму и окрашивают клеточный сок.

Одновалентные ионы калия вызывают гидратацию (обводнение) протоплазмы, и она делается более жидкой, а двухвалентные ионы оказывают противоположное действие, обезвоживая протоплазму. Такое различное действие ионов легко наблюдается при получении плазмолиза, форма и время получения которого зависят от плазмолитика — вещества, вызывающего плазмолиз.

Приготовленные срезы ткани выдерживают в слабых растворах изотонических солей калия или кальция в течение нескольких часов. После этого срезы ткани переносят в мольный раствор сахарозы и наблюдают под микроскопом момент наступления и форму плазмолиза.

Плазмолиз очень быстро наступает в клетках, выдержанных в растворе калийной соли, причем протоплазма отстает от оболочки, округляется и получается выпуклый плазмолиз (рис. 1). На срезах ткани, выдержанных в растворе кальциевой соли, плазмолиз наступает значительно позднее, при этом сгустившаяся под влиянием кальция протоплазма неравномерно отстает от оболочки.

Плазмолизированная протоплазма образует ряд вогнутых поверхностей (рис. 2), а в некоторых объектах это явление может быть выражено так резко, что говорят не о вогнутом, а о судорожном плазмолизе.

На проницаемость протоплазмы большое влияние оказывает температура: низкая температура понижает, а высокая увеличивает проницаемость.

Свет и аэрация также изменяют проницаемость протоплазмы в сторону ее повышения, поэтому на уплотненных почвах, где аэрация затруднена, поступление воды в растение замедлено. Проницаемость протоплазмы изменяется с возрастом клеток. Протоплазма молодых клеток менее проницаема. В старых клетках вследствие укрупнения коллоидных частиц проницаемость возрастает.

Поступление веществ в растительную клетку

Поступление веществ в растительную клетку из водных растворов происходит путем обменной адсорбции. При этом вещества сначала адсорбируются плазмалеммой, затем они передаются в цитоплазму, а иногда из нее и в клеточный сок.

Главную роль при поступлении веществ играет процесс дыхания, происходящий в клетке. Образующиеся в процессе дыхания ионы угольной кислоты Н+ и НСО3 обмениваются на катионы и анионы окружающего раствора.

Поступившие ионы связываются с белками протоплазмы, но эти соединения непрочны и могут распадаться. Освободившиеся катионы и анионы могут обмениваться на Н+ и НСО3 клеточного сока. Поступление ионов в клетку может продолжаться даже тогда, когда концентрация иона внутри клетки будет во много раз больше, чем вне клетки.

Протоплазма обладает избирательной способностью по отношению к ионам, близким по своим свойствам. Так, например, у водоросли валонии содержание калия в клетках во много раз больше, а натрия в 5—6 раз меньше, чем в окружающей ее воде.

С помощью меченых атомов было установлено, что в протоплазму могут поступать вещества, имеющие большие молекулы, например сахара, аминокислоты, некоторые белки и др.Поступление веществ в клетку связано с активной деятельностью протоплазмы. На это указывает то обстоятельство, что избирательная проницаемость протоплазмы свойственна только живым клеткам.

libtime.ru

Работа 1. Проницаемость живой и мертвой протоплазмы

Проницаемость – свойство протоплазмы пропускать через себя определенные вещества. Протоплазма живых клеток обладает избирательной проницаемостью, т.е. способна пропускать в клетку лишь определенные, как правило, необходимые для жизнедеятельности вещества и выделять продукты метаболизма во внешнюю среду. Благодаря избирательной проницаемости в клетке поддерживается гомеостаз – постоянство химического состава и стабильность всех биохимических и физиологических параметров. Избирательная проницаемость обусловлена всей совокупностью физико-химических свойств цитоплазмы и мембран. Цитоплазма способна изменять свою вязкость, переходя из золя в гель и обратно. Это позволяет регулировать транспорт веществ и функциональную активность отдельных клеточных органелл в меняющихся условиях среды. Проницаемость протоплазмы зависит от температуры, водообеспеченности, кислотности среды, возраста и физиологического состояния растений, других факторов. Так при низких положительных температурах вязкость цитоплазмы повышается, а её проницаемость для воды, минеральных веществ и продуктов обмена снижается, что является причиной повреждения и гибели теплолюбивых растений.

Мембраны – ультратонкие структуры, состоящие из двух мономолекулярных слоёв периферических белков, между которыми расположен один бимолекулярный слой фосфолипидов. Мембраны имеют также интегральные и полуинтегральные белки. Интегральные белки пронизывают мембраны насквозь и выполняют функции ионных насосов или каналов с гидрофильной проводимостью. Полуинтегральные белки выполняют роль катализаторов или рецепторов.

Структура, свойства и проницаемость мембран и цитоплазмы изменяются при действии различных факторов. Например, высокие температуры, кислоты, щелочи, механическое действие вызывают денатурацию белков. Органические растворители (спирт, бензин, ацетон) вымывают из клеток гидрофобные вещества (жиры, некоторые белки).

Повреждение протоплазмы ведет к частичной или полной потере избирательной проницаемости. При этом вещества, содержащиеся в цитоплазме и в вакуолях (соли, сахара, водорастворимые пигменты и др.) свободно диффундируют из клеток, а вещества, находящиеся за ее пределами – свободно проникают в клетки. Интенсивность выхода веществ из клеток является показателем степени их повреждения.

Жизнеспособность клеток можно определить также по проявлению осмотических свойств – осмотические явления (плазмолиз, деплазмолиз, тургор) могут проявляться только в живых клетках.

Цель работы. Установить влияние высокой температуры, хлороформа, уксусной кислоты и спирта на проницаемость протоплазмы.

Ход работы. Из корнеплодов столовой свеклы вырезают пробочным сверлом пять кусочков одинаковой длины (2 см). Кусочки тщательно промывают в проточной воде, помещают в чашку с водой на 5...10 мин для полного удаления клеточного сока из порезанных клеток, а затем переносят в пять пробирок. В две из них наливают по 10 мл воды, одну оставляют в качестве контроля, а другую кипятят с кусочком свеклы в течение 3 минут, затем горячую воду сливают и наливают снова 10 мл холодной воды. В третью пробирку наливают 0,5 мл хлороформа и 9,5 мл воды, в четвертую – 10 мл 30 %-ного раствора уксусной кислоты, в пятую – 10 мл 50 %-ного раствора этилового спирта. Через час жидкости в пробирках перемешивают и сравнивают их окраску.

Т а б л и ц а 1. Влияние различных факторов на проницаемость протоплазмы

Для определения жизнеспособности клеток по проявлению осмотических свойств кусочки свеклы вынимают из пробирок, делают тонкие срезы, помещают на предметные стекла в каплю 1,0 М NaCl, покрывают покровными стеклами и рассматривают под микроскопом. Результаты наблюдений заносят в табл. 1 и делают выводы о влиянии изучаемых факторов на проницаемость протоплазмы и жизнеспособность клеток.

Вопросы:

1. Что понимают под избирательной проницаемостью? Чем она обусловлена?

2. Опишите особенности строения цитоплазмы и мембран клетки, назовите их свойства и функции.

3. Как влияют высокие температуры, органические растворители, кислоты и наркотики на проницаемость протоплазмы клеток и их жизнеспособность?

4. Как можно определить жизнеспособность растительных клеток?

Материалы и оборудование: корнеплоды столовой свеклы, 30 %-ный раствор уксусной кислоты, хлороформ, 50 %-ный раствор этилового спирта, пробирки, пипетки, лезвия или ланцеты, пробочные сверла, препаровальные иглы, предметные и покровные стекла, фарфоровые чашки, микроскопы.

studfiles.net

Работа 1. Проницаемость живой и мертвой протоплазмы

Проницаемость – свойство протоплазмы пропускать через себя определенные вещества. Протоплазма живых клеток обладает избирательной проницаемостью, т.е. способна пропускать в клетку лишь определенные, как правило, необходимые для жизнедеятельности вещества и выделять продукты метаболизма во внешнюю среду. Благодаря избирательной проницаемости в клетке поддерживается гомеостаз – постоянство химического состава и стабильность всех биохимических и физиологических параметров. Избирательная проницаемость обусловлена всей совокупностью физико-химических свойств цитоплазмы и мембран. Цитоплазма способна изменять свою вязкость, переходя из золя в гель и обратно. Это позволяет регулировать транспорт веществ и функциональную активность отдельных клеточных органелл в меняющихся условиях среды. Проницаемость протоплазмы зависит от температуры, водообеспеченности, кислотности среды, возраста и физиологического состояния растений, других факторов. Так при низких положительных температурах вязкость цитоплазмы повышается, а её проницаемость для воды, минеральных веществ и продуктов обмена снижается, что является причиной повреждения и гибели теплолюбивых растений.

Мембраны – ультратонкие структуры, состоящие из двух мономолекулярных слоёв периферических белков, между которыми расположен один бимолекулярный слой фосфолипидов. Мембраны имеют также интегральные и полуинтегральные белки. Интегральные белки пронизывают мембраны насквозь и выполняют функции ионных насосов или каналов с гидрофильной проводимостью. Полуинтегральные белки выполняют роль катализаторов или рецепторов.

Структура, свойства и проницаемость мембран и цитоплазмы изменяются при действии различных факторов. Например, высокие температуры, кислоты, щелочи, механическое действие вызывают денатурацию белков. Органические растворители (спирт, бензин, ацетон) вымывают из клеток гидрофобные вещества (жиры, некоторые белки).

Повреждение протоплазмы ведет к частичной или полной потере избирательной проницаемости. При этом вещества, содержащиеся в цитоплазме и в вакуолях (соли, сахара, водорастворимые пигменты и другие) свободно диффундируют из клеток, а вещества, находящиеся за ее пределами – свободно проникают в клетки. Интенсивность выхода веществ из клеток является показателем степени их повреждения.

Жизнеспособность клеток можно определить также по проявлению осмотических свойств – осмотические явления (плазмолиз, деплазмолиз, тургор) могут проявляться только в живых клетках.

Цель работы. Установить влияние высокой температуры, хлороформа, уксусной кислоты и спирта на проницаемость протоплазмы.

Ход работы. Из корнеплодов столовой свеклы вырезают пробочным сверлом пять кусочков одинаковой длины (2 см). Кусочки тщательно промывают в проточной воде, помещают в чашку с водой на 5...10 мин для полного удаления клеточного сока из порезанных клеток, а затем переносят в пять пробирок. В две из них наливают по 10 мл воды, одну оставляют в качестве контроля, а другую кипятят с кусочком свеклы в течение 3 минут, затем горячую воду сливают и наливают снова 10 мл холодной воды. В третью пробирку наливают 0,5 мл хлороформа и 9,5 мл воды, в четвертую – 10 мл 30 %-ного раствора уксусной кислоты, в пятую – 10 мл 50 %-ного раствора этилового спирта. Через час жидкости в пробирках перемешивают и сравнивают их окраску.

Т а б л и ц а 1. Влияние различных факторов на проницаемость протоплазмы

Для определения жизнеспособности клеток по проявлению осмотических свойств кусочки свеклы вынимают из пробирок, делают тонкие срезы, помещают на предметные стекла в каплю 1,0 М NaCl, покрывают покровными стеклами и рассматривают под микроскопом. Результаты наблюдений заносят в табл. 1 и делают выводы о влиянии изучаемых факторов на проницаемость протоплазмы и жизнеспособность клеток.

Вопросы:

1. Что понимают под избирательной проницаемостью? Чем она обусловлена?

2. Опишите особенности строения цитоплазмы и мембран клетки, назовите их свойства и функции.

3. Как влияют высокие температуры, органические растворители, кислоты и наркотики на проницаемость протоплазмы клеток и их жизнеспособность?

4. Как можно определить жизнеспособность растительных клеток?

Материалы и оборудование: корнеплоды столовой свеклы, 30 %-ный раствор уксусной кислоты, хлороформ, 50 %-ный раствор этилового спирта, пробирки, пипетки, лезвия или ланцеты, пробочные сверла, препаровальные иглы, предметные и покровные стекла, фарфоровые чашки, микроскопы.

studfiles.net

Физико-химические свойства протоплазмы, их физиологическое значение и роль во взаимодействии растения с внешней средой

Тема 3 Основные принципы действия регуляторных механизмов клетки

Физико-химические свойства протоплазмы, их физиологическое значение и роль во взаимодействии растения с внешней средой

Протоплазма – живое содержимое клетки (цитоплазма + ядро). Термин протоплазма впервые предложил чешский ученый Я. Пуркинье в 1839 г. Протоплазма обладает рядом физико-химических свойств. Физические свойства протоплазмы тесно связаны с ее структурными и коллоидно-химическими свойствами.

Структурная неоднородность протоплазмы тесно связана с ее химической разнокачественностью. Структурной основой протоплазмы служат белковые вещества и их соединения, которым принадлежит 2/3 содержащихся в протоплазме сухих веществ. В цитоплазме имеется непрерывная липидная фаза, которая простирается от плазмолеммы до тонопласта и выполняет роль растворителя липофильных веществ. В мезоплазме (толща протоплазмы, заключенная между плазмалеммой и тонопластом) имеется непрерывная водная фаза. По существу вся имеющаяся в клетке вода находится в связи с веществами, входящими в состав клеточной стенки, протоплазмы и вакуолярного сока. Различна лишь форма и характер этой связи.

Протоплазма представляет собой сложное соединение коллоидных растворов белка и других органических веществ с истинными растворами солей и ряда неорганических соединений.

Следует различать истинные растворы, коллоидные растворы и суспензии. Истинные растворы отличаются прозрачностью; благодаря малым размерам растворенных частиц они легко проходят через биологические мембраны. Суспензии или взвеси – мутные жидкости, частицы которых более 0,2 мкм. При отстаивании взвешенные частицы оседают. Если частицы имеют промежуточные размеры – от 0,1 до 0,001 мкм т. е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор (от греч. colla – клей).

В Коллоидных растворах на поверхностях частиц создаются огромные суммарные площади. Например, общая площадь поверхности 1 см3 равна 6 см2. Если раздробить его на 8 кубиков величиной 0,5 см3, то поверхность каждого кубика будет равна 1,5 см2, а общая площадь поверхностей всех 8 кубиков возрастет до 12 см2. Если измельчение частиц будет доведено до размеров, встречающихся в коллоидных растворах, например с ребрами в 0,01 мкм, то общая площадь поверхности таких частиц достигнет 6 000 000 см2 (т. е. 600 м2). Поскольку многие химические реакции происходят на поверхностях частиц цитоплазматического матрикса клетки, коллоидные растворы оказываются наиболее удобным физико-химическим состоянием вещества для протекания таких реакций.

В коллоидном растворе различают непрерывную фазу, или дисперсионную среду, и коллоидные частицы – дисперсионную фазу. Дисперсионная фаза протоплазмы состоит чаще всего из макромолекул белка. Коллоидные частицы протоплазмы как бы «взвешены» в дисперсионной (жидкой) среде, вследствие чего создается огромная поверхность, на которой происходит оседание, адсорбция веществ, поступающих в клетку, и осуществляются разнообразные биохимические реакции.

Коллоиды протоплазмы бывают в двух состояниях: в виде коллоидного раствора (золя) и студня (геля). В состоянии геля (от лат. gelatin а – студень) вытянутые белковые молекулы, соприкасаясь частями поверхностей между собой, образуют остов из сетки, заполненный дисперсионной средой. Когда коллоидные частицы – белковые макромолекулы расходятся, коллоид переходит в золь (от лат. solutus – растворенный).

Коллоидным состоянием протоплазмы обусловлена ее вязкость. У большинства клеток консистенция цитоплазматического матрикса превышает вязкость воды не более чем в 5-10 раз, но в ряде случаев может быть и значительно выше.

Физико-химическое состояние протоплазмы очень лабильно. При действии на нее разнообразных термических, механических, химических и других повреждающих агентов в клетках происходят паранекротические изменения («паранекроз» в дословном переводе значит «вблизи смерти»). Паранекроз проявляется в повышении вязкости, укрупнении раздробленных коллоидных частиц, увеличении адсорбции, изменении реакции цитоплазмы в сторону большей кислотности и т. д. Если сила раздражителя незначительна, процесс обратим. При более сильном воздействии наступают необратимые изменения – денатурация протоплазмы, при которой клетки гибнут. Такие изменения сопровождаются внутримолекулярными изменениями белка. Денатурированная протоплазма теряет свои нативные, естественные свойства, нерастворима в воде, химически инертна. Она не может быть возвращена в прежнее, нативное состояние.

Для поддержания нормального состояния протоплазма нуждается в непрерывной затрате энергии, освобождающейся из веществ, поступающих в клетку или синтезированных в ней.

И так, протоплазма обладает рядом таких физико-химических свойств, как:

− проницаемость;

− вязкость;

− эластичность;

− раздражимость;

− движение и т.д.

Проницаемость протоплазмы – совокупность физико-химических свойств, которые определяют способность протоплазмы поглощать те или иные вещества из внешней среды, накапливать и выделять их во внешнюю среду.

Вещество, поглощаемое протоплазмой, либо связывается ею, либо поступает из нее в клеточный сок. Взятые в высоких концентрациях вещества обычно не проникают в протоплазму, но оттягивают из нее воду. При этом протоплазма в некоторых местах отходит от клеточной стенки. Это явление получило название плазмолиза.

Плазмолиз (от др.-греч. πλάσμα – вылепленное, оформленное и λύσις – разложение, распад) – отделение протопласта от клеточной стенки в гипертоническом растворе.

Проницаемость протоплазмы носит избирательный характер. Например, проницаемость протоплазмы одно­го и того же растения по отношению к различным ионам неодинако­ва. Так, у водоросли валонии содержание Na+ в 5-6 раз меньше, чем в окружающей морской воде. Содержание же К+ в клеточном соке той же валонии значительно превышает содержание К+ в морской воде.

Факторы, влияющие на проницаемость протоплазмы:

1) температура;

2) освещение. Влияние света на поступление разных ионов неодинаково. В опытах Колландера хара поглощала ионы Li в темноте в 4-6 раз больше, чем Rb, а на свету – в 10-12 раз;

3) концентрация вещества во внешнем растворе. Нередко абсолютное количество ионов, поглощенных корнями из разбавленного раствора, значительно выше, чем из растворов более концентрированных;

4) генетические свойства растения;

5) возраста и физиологическое состояние растения;

6) тип растительной ткани (например, различные зоны растущей части корня) и уровень метаболизма в ее клетках и др.

Избирательная проницае­мость свойственна только живым клеткам. Поступление веществ в убитые клетки осуществляется путем диффузии и осмоса, т. е. пассивно. В живых клетках в этом процессе участвуют специфические активные механизмы.

Уровень проницаемости различных мембран одной и той же клетки неодинаков. Различна даже проницаемость отдельных участков одной и той же мембраны. Так, основным барьером для большинства электролитов слу­жит практически только плазмалемма, тогда как пассивное проник­новение неэлектролитов из внешней среды в вакуоль контролируют как плазмалемма, так и тонопласт.

Дата добавления: 2015-07-10; просмотров: 1194 | Нарушение авторских прав

mybiblioteka.su

Проницаемость живой и мертвой протоплазмы для клеточного сока.

Проницаемость живой и мертвой протоплазмы для клеточного сока.

Свойством полупроницаемости обладают только живые клетки. Мертвая протоплазма таким свойством не обладает, и мембрана пропускает через себя содержимое клетки (клеточный сок).

Ход работы

Из краской свеклы пробочном сверлом вырезать столбики и разрезать их скальпелем на одинаковые кусочки длиной в 1 см, затем тщательно промыть их под струей водопроводной воды (отмыть пигмент, выделяющийся из поврежденных клеток). В пять пробирок поместить по одному кубику и провести реакцию согласно схеме опыта. После кипячения из второй пробирки горячую воду слить, свеклу промыть в проточной воде и залить ее холодной водой. Все пробирки оставить на час. Записать в таблице, какова окраска жидкости в каждой пробирке и по характеру окраски сделать вывод о наличии или отсутствии свойства нолупро- ницаемости у клеток данной ткани (если жидкость в пробирке не окрашивается, мембраны клеток обладают свойством полупроницаемости, в противном случае - нет).

Оборудование и реактивы:

Штатив с пробирками , свекла, скальпель, сверло, фарфоровые чашки, хлороформ, уксусная кислота (30%), спирт (50%).

Вопросы для повторения:

Какое влияние оказывают высокая температура и токсические вещества на проницаемость протоплазмы?

Определение осмотического потенциала клеточного сока методом плазмолиза.

Осмос - диффузия вещества через полупроницаемую мембрану. Через полупроницаемую мембрану свободно проходит растворитель (вода) и не проходят растворенные в ней вещества. Поэтому движущей силой осмоса является градиент концентрации растворителя, и он всегда идет от чистого растворителя к раствору, от раствора меньшей концентрации к раствору большей концентрации.

Осмотическим давлением называется сила, которую необходимо приложить к раствору, чтобы скорость движения растворителя через полупроницаемую мембрану стала равной скорости движения чистого раствора. Это величина, обратная осмотическому потенциалу.

Для определения осмотического потенциала раствора неизвестной концентрации (клеточного сока) необходимо из серии растворов известных концентраций выбрать изотонический раствор, т.е. такой, осмотический потенциал которого равен осмотическому потенциалу раствора неизвестной концентрации. Зная изотоническую концентрацию, осмотический потенциал можно рассчитать по формуле:

Р - газовая постоянная, равная 0,0821;

Т - абсолютная температура, (273°С) 4- температура во время опыта;

С - концентрация изотонического раствора;

i - изотонический коэффициент: число, показывающее, сколько осмотически активных единиц получается при диссоциации грамм-молекулы растворенного вещества. Для неэлектролитов находим изотонический коэффициент по таблице, в зависимости от концентрации раствора.

Ход работы

Из 1 М раствора NaCl приготовить в фарфоровых чашках 8 растворов убывающей концентрации. Для этого из одной бюретки наливают требуемое количество 1 М раствора NaCl, из другой - требуемое количество воды.

Для приготовления 0,8 М р-ра нужно взять 8 мл I М р-ра NaCl и 2 мл НгО.

Чашки с приготовленными растворами расположить на столе, в порядке убывания концентраций. Во избежание испарения Н20 чашки закрыть крышками.

В каждую чашку с интервалом в три минуты поместить срез эпидермиса окрашенного лука. Через 30 мин. срезы поочередно (в порядке погружения ) рассмотреть под микроскопом в капле раствора. Зарисовать форму плазмолиза (сильный, средний, слабый). Найти изотоническую концентрацию, которая рассчитывается как средняя величина между концентрацией, при которой появляются первые признаки плазмолиза, и следующей, более слабой концентрацией, не вызывающей плазмолиза. Рассчитать осмотический потенциал.

Оборудование и реактивы:

Фарфоровые чашки, бюретки на 25 мл, лук синий, бритва (или лезвие), микроскопы, карандаши цветные, предметные стекла,

Вопросы для повторения:

От каких параметров зависит осмотический потенциал раствора? Дать определение гипертоническому, гипотоническому и изотоническому раствору.

Термины.

Биологическая мембрана (в переводе с латинского означает кожица, оболочка, перегородка) - это структура, ограничивающая клетки и внутриклеточные . органоиды. Содержит в своем составе липиды, белки, гликопротеиды, гликолипиды и некоторые минорные компоненты (нуклеиновые компоненты, каротиноиды, неорганические ионы и т.д.). Основные функции биологической мембраны - барьерная, транспортная, регуляторная и каталитическая.

Клеточная стенка - структурное образование на периферии клетки, придающее ей прочность, сохраняющее ее форму и защищающее протопласт. Основа клеточной стенки - высокополимерные углеводы: молекулы целлюлозы, гемицеллюлозы и пектиновые вещества. Встречаются и другие органические соединения: лигнин, кутин, суберин, воск, белок и т.д. Различают первичную (молодые растущие клетки) и вторичную клеточную стенку, которая накладывается слоями на первичную со стороны протопласта.

Осмос - прохождение растворителя через полупроницаемую мембрану, задерживающую частично или полностью молекулы растворенного вещества.

Плазмолемма - цитоплазматическая мембрана, окружающая цитоплазму и расположенная непосредственно под клеточной стенкой. Толщина ее 7-8 мкм, и состоит она из билипидного и белкового слоя, а также содержит углеводы, РНК, воду, двухвалентные катионы.

Плазмодесмы - цитоплазматические нити, соединяющие протопласты соседних растительных клеток. Располагаются плазмодесмы в канальцах, образующихся при делении клеток и проходящих через первичную клеточную оболочку. Полость канальцев выстлана наружной мембраной - плазмолеммой. Посредством плазмодесм осуществляется связь между протопластами клеток.

Полупроницаемость - способность живых клеточных стенок и мембран пропускать одни вещества и не пропускать другие.

Растительная клетка - элементарная живая система, способная к самостоятельной жизнедеятельности; состоит из протоплазмы, окруженной полупроницаемой мембраной, и, как правило, содержит одно или несколько ядер, органоиды и другие включения; самостоятельно или во взаимодействии с другими клетками может выполнять все жизненно важные функции организма.

Тонопласт - мембрана, ограничивающая вакуоль растительной клетки. Обладает избирательной проницаемостью, способна к активному транспорту веществ. Вместе с другими компонентами клетки определяет ее способность к осморегуляции.

Целлюлоза- клетчатка, основной опорный

полисахарид клеточных стенок растений; один из самых распространенных природных полимеров. Линейные молекулы построены из 1,4-связанных остатков р-Д-глюкозы и способны к образованию высокоупорядоченных надмолекулярных структур, не растворимых в воде.

Похожие статьи:

Добавить статью в закладки

portaleco.ru

24. Проницаемость мертвой и живой протоплазмы.Определение жизнеспособности семян на основе проницаемости клетки.

Растительная клетка состоит из твердой клеточной; стен­ки и протопласта — цитоплазмы с расположенными в ней; ядром и другими органоидами. В цитоплазме находятся так­же вакуоли, заполненные клеточным соком, причем в.-зре­лых клетках содержится одна большая вакуоль, занимаю­щая всю центральную часть клетки. Клеточный сок пред­ставляет собой водный раствор минеральных и органических веществ; в вакуолях некоторых клеток содержатся во­дорастворимые пигменты, чаще всего антоцианы.

Клеточная стенка имеет ультрамикроскопические поры диаметром до 10 нм, через которые свободно диффундируют любые растворенные вещества, тогда как цитоплазматические мембраны (наружная — плазмалемма и вакуолярная —тонопласт) по своим свойствам приближаются к полупро­ницаемым перепонкам, легко пропуская воду и очень медленно — большинство растворенных веществ. Полупроницаемость мембран — важное свойство живых неповрежден­ных клеток, позволяющее сохранять постоянство внутрикле­точной среды.

Наличие в протоплазме двух ограничивающих мембран - плазмалеммы и тонопласта - обуславливает ее полупроницаемость или избирательную проницаемость. Она проявляется в способности легко пропускать воду и не пропускать или почти не пропускать растворенные осмотически активные вещества (соли, сахара). Избирательная проницаемость - свойство живой цитоплазмы сохранять постоянство внутриклеточной среды. Однако это свойство характерно лишь для живой клетки, находящейся в нормальном физиологическом состоянии. Повреждение протоплазмы ведет к частичной или полной потери ее полупроницаемости. Протоплазма мертвой клетки становится проницаемой. В этом случае соли, сахара, антоцианы и другие вещества клеточного сока диффундируют в окружающий раствор, а вещества окружающего раствора проникают в клетку. Интенсивность выхода веществ из клеток является показателем степени их повреждения.

  Смотреть в практикуме!!!

studfiles.net

Работа 2. Изучение проницаемости плазмалеммы и тонопласта

Цель:изучить влияние различных факторов на проницаемость цитоплазмы

Объекты, реактивы, оборудование: луковицы бесцветного и синего лука, 1 М растворы сахарозы и КNО3, 0,5% индигокармин, 0,01 % нейтральный красный, 1 М растворы КNО3 и сахарозы с эозином, 10% глицерин; пинцеты, препаровальные иглы, предметные и покровные стекла, кусочки фильтровальной бумаги, стаканчики с водой, пипетки глазные, микроскопы.

Краткие сведения

Биомембрана обладает избирательной проницаемостью. Избирательная проницаемость — способность мембраны пропускать различные вещества с неодинаковой скоростью. Избирательная прони­цаемость свойственна только живым мембранам. При высокой температуре, действии кислот, щелочей, растворителей липидов, вследствие коагуляции белковых компонентов мембран или вымывания их липидного матрикса она теряет это свойство и беспрепятственно пропускает вещества. Проницаемость мембраны увеличивается при повышении температуры и освещения, при водном дефиците, а также при старении клетки — в результате нарушения естественной структуры мембран.

Установлено, что краска нейтральный красный проникает в живую клетку и накапливается там в значительном количестве. Однако цитоплазма живой клетки имеет слабое сродство к красителю. Одной из причин аккумуляции нейтрального красного в вакуолях живых клеток связана с разностью рН между цитоплазмой и вакуолярным соком. Нейтральный красный накапливается в «кислом компартменте» клетки, так как сам является слабым основанием. Окрашивание цитоплазмы и ядра – признак повреждения клетки. В то же время живая цитоплазма непроницаема для индигокармина и кислого фуксина. На окрашивании этими красителями основано определение жизнеспособности тканей клубней, семян и их зародышей и т.д. Имеется разница в проницаемости пограничных мембран цитоплазмы __ плазмалеммы и тонопласта __ для одних и тех же веществ.

Ионы К+ сравнительно хорошо проникают через плазмалемму и значительно хуже через тонопласт. Накапливаясь в цитоплазме, калий увеличивает ее оводненность, вследствие чего она набухает и приобретает вид колпачков, хорошо различимых на концах плазмолизированного протопласта (колпачковый плазмолиз).

Колпачковый плазмолиз можно наблюдать при использовании гипертонического раствора какой-нибудь калиевой соли, чаще всего нитрата калия. Цитоплазма, обычно покрывающая тонким слоем вакуоль, при набухании становится хорошо видимой. Это позволяет определить локализацию красителя в клетке. Если краситель накапливается в вакуоли, то колпачки цитоплазмы сероватого цвета. В случае накопления красителя в цитоплазме она окрашивается более интенсивно, чем вакуоль. Появление «колпачков» обусловлено разжижающим действием ионов калия, которые относительно быстро проходят через плазмалемму в протопласт, накапливаясь в мезоплазме, и гораздо медленнее проникают из протопласта в вакуоль.

Рис. 1. Колпачковый плазмолиз. 1 – набухшая протоплазма, образовавшая колпачки; 2 – ядро; 3 – вакуоля с окрашенным клеточным соком.

Ход работы

Обнаружение проницаемости пограничных слоев цитоплазмы по отношению к тем или иным веществам основано на выдерживании ткани в соответствующих растворах в течение определенного времени с последующим микроскопированием для выявления локализации этих веществ в клетке. Изучение проницаемости тонопласта и плазмалеммы для разных соединений требует специальных методических приемов. Поэтому они рассматриваются конкретно в каждой задаче.

Задача. Изучить проницаемость пограничных мембран цитоплазмы:

1) для нейтрального красного. Несколько кусочков бесцветного эпидермиса вогнутой стороны луковичной чешуи поместить на два предметных стекла в каплю воды. Убить клетки на одном из стекол, проведя его несколько раз над пламенем спиртовки. Фильтровальной бумагой убрать воду с обоих стекол и нанести на них по капле 0,02% раствора нейтрального красного. Через 10 мин убрать краситель, отмыть ткань водой с помощью пипетки, убрать остатки воды, капнуть на стекло 1 М раствор КNО3. Через 20—30 мин просмотреть клетки под микроскопом. Отметить, одинаковая ли окраска ткани на стеклах, наблюдается ли плазмолиз, какая часть клетки (вакуоль, цитоплазма) окрасилась красителем. (Следует иметь в виду, что среди клеток эпидермиса лука, не подвергавшихся нагреванию, также могут быть нежизнеспособные клетки). Результаты записать по образцу табл. 1.

Таблица 1

2) для индигокармина. Обработать ткань, как указано в задаче 1. Нанести на два стекла по капле 0,05% раствора индигокармина. Через 20 мин убрать краситель кусочком фильтровальной бумаги и отмыть ткань. Нанести на стекла по капле 1 М раствора КNО3. Через 20—30 мин просмотреть клетки под микроскопом. Сравнить окраску убитой и живой ткани. Отметить, какая часть клетки (цитоплазма, вакуоль) окрасилась красителем, имеется ли плазмолиз. Результаты записать в табл. 2 (аналогичной таблице 1). Сделать вывод о проницаемости пограничных мембран цитоплазмы живой и убитой клетки для индигокармина.

3) для ионов калия. Кусочки эпидермиса выпуклой стороны мясистой чешуи синего лука поместить на предметные стекла в 1 М растворы сахарозы и КNО3. Через 30—40 мин просмотреть клетки под микроскопом. В варианте с сахарозой вакуоль окружена тонким слоем цитоплазмы, тогда как в КNО3 слой цитоплазмы, особенно со стороны поперечных стенок, приобретет значительную толщину в виде «колпачков». Требуется объяснить наблюдаемое явление, а результаты (рисунок клетки) записать по форме табл. 3

Таблица 3

4) для эозина. Кусочки эпидермиса вогнутой стороны чешуи бесцветного лука поместить на предметные стекла в 1 М растворы сахарозы + эозин и КNО3 с эозином. Через 30 мин просмотреть клетки под микроскопом. Отметить появление колпачкового плазмолиза, окраску вакуоли и цитоплазмы на обоих стеклах. Результаты записать по форме табл. 4;

Таблица 4

Общие результаты работы записать по образцу табл. 5.

Таблица 5

Отметить наличие проницаемости пограничных мембран цитоплазмы для вещества знаком «+», а отсутствие ___ знаком «___».

Сделать выводы о характере проницаемости пограничных слоев цитоплазмы к различным веществам.

infopedia.su

Смотрите также

• 
  Прозерпинака аквариумное растение
• 
  Пробуждение растений весной
• 
  Припять мутанты растения
• 
  Примула энергетика растения
• 
  Правила черенкования растений
• 
  Почвопокровные растения очиток
• 
  Померанец примеры растений
• Полупаразиты растения список
• 
  Полевая рябинка растение
• 
  Показать растение манго
• 
  Пожиток растение польза