Клетка как осмотическая система кратко

Обновлено: 08.07.2024

Определение величины осмотического и водного потенциала клетки. Относительное изменение объема клетки. Поступление веществ в растительную клетку из внешней среды. Пассивное и активное поступление веществ в клетку. Анализ явлений плазмолиза и тургора.

Рубрика	Биология и естествознание
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	13.11.2013
Размер файла	584,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Клетка как осмотическая система

Растительная клетка представляет собой осмотическую систему. Пектоцеллюлозная оболочка хорошо проницаема как для воды, так и для растворенных веществ. Однако плазмалемма и тонопласт обладают избирательной проницаемостью, легко пропускают воду и менее проницаемы, а в некоторых случаях непроницаемы для растворенных веществ. В этом можно убедиться, рассмотрев явления плазмолиза и тургора. Если поместить клетку в раствор более высокой концентрации, чем в клетке, то под микроскопом видно, что цитоплазма отстает от клеточной оболочки. Это особенно хорошо проявляется на клетке с окрашенным клеточным соком. Клеточный сок остается внутри вакуоли, а между цитоплазмой и оболочкой образуется пространство, заполненное внешним раствором. Явление отставания цитоплазмы от клеточной оболочки получило название плазмолиза. Плазмолиз происходит в результате того, что под влиянием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки (от своего большего химического потенциала к меньшему), тогда как растворенные вещества остаются в клетке. При помещении клеток в чистую воду или в слабо концентрированный раствор вода поступает в клетку. Количество воды в клетке увеличивается, объем вакуоли возрастает, клеточный сок давит на цитоплазму и прижимает ее к клеточной оболочке. Под влиянием внутреннего давления клеточная оболочка растягивается, в результате клетка переходит в напряженное состояние -- тургор.

Наблюдения за явлениями плазмолиза и тургора позволяют изучить многие свойства клетки. Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и цитоплазма сохранила полупроницаемость. В мертвых клетках мембрана не обладает полупроницаемостью, не контролирует потоки веществ, и осмотический выход воды не происходит. По скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости цитоплазмы. Наконец, явление плазмолиза позволяет определить величину осмотического потенциала в клетке (плазмолитический метод). Этот метод основан на подборе изоосмотического, или изотонического, раствора, т. е. имеющего осмотический потенциал (Шосм. р-ра) , равный осмотическому потенциалу клеточного сока (Шосм. кл.). Раствор, при котором в клетке начался плазмолиз, имеет осмотический потенциал, примерно равный осмотическому потенциалу клетки. Зная концентрацию этого наружного раствора в молях, можно вычислить его осмотический потенциал, а следовательно, осмотический потенциал клетки.

Определение величины осмотического потенциала имеет большое значение, в частности для экологических исследований. Величина осмотического потенциала позволяет судить о максимальной способности растения поглощать воду из почвы и удерживать ее, несмотря на иссушающее действие атмосферы. Осмотический потенциал колеблется в широких пределах, от --5 до --200 бар. Осмотический потенциал около --1 бара наблюдается у водных растений. Осмотический потенциал, равный --200 бар, обнаружен у выжатого сока талофта Atriplex confertifolia. В 1 л сока этого растения содержится 67,33 г хлоридов. У большинства растений средней полосы осмотический потенциал колеблется от --5 до --30 бар. Вместе с тем необходимо отметить, что факторы, действующие на изменение осмотического потенциала, чрезвычайно разнообразны. Даже соседние, рядом расположенные клетки могут отличаться по величине осмотического потенциала. Обычно отрицательная величина осмотического потенциала больше у мелких клеток по сравнению с крупными. Установлены определенные градиенты осмотического потенциала в пределах одной ткани. Так, в тканях стебля отрицательный осмотический потенциал возрастает от периферии к центру и от основания к верхушке. В корне отрицательный осмотический потенциал, наоборот, постепенно снижается от основания к верхушке. В проводящих элементах стебля и корня, как правило, отрицательная величина осмотического потенциала очень низка (от --1 до --1,5 бара). В листьях осмотический потенциал колеблется от -10 до -18 бар. Осмотический потенциал различен у разных жизненных форм. У древесных Пород он более отрицателен, чем у кустарников, а у кустарников более отрицателен, чем у травянистых растении. Разные экологические группы различаются по величине осмотического потенциала. У растений пустынь осмотический потенциал более отрицателен, чем у степных растений; у степных более отрицателен, чем у луговых. Еще меньше осмотическая концентрация у растений болотных и водных местообитаний (соответственно наименее отрицательный осмотический потенциал). У светолюбивых растений осмотический потенциал более отрицательный, чем у теневыносливых. На величину осмотического потенциала влияет концентрация растворенных веществ в клеточном соке -- это осмотически активные вещества (органические кислоты, соли, аминокислоты, сахара). Растение в определенной степени регулирует величину осмотического потенциала. Ферментативное превращение сложных нерастворимых веществ в растворимые (крахмала в сахара, белков в аминокислоты) приводит к возрастанию концентрации клеточного сока и повышению отрицательной величины осмотического потенциала. Увеличенное накопление растворимых солей также делает более отрицательным осмотический потенциал. Несмотря на то, что осмотический потенциал меняется в зависимости от внешних условий, все же для каждого вида эти изменения происходят в своих определенных пределах. Величину осмотического потенциала многие физиологи считают одной из характеристик данного вида растений.

Водный потенциал клетки

осмотический клетка водный плазмолиз

Величина осмотического потенциала имеет большое значение для определения силы, которая вызывает поступление воды в клетку. Однако надо учесть, что клеточная оболочка, свободно пропуская воду и питательные вещества, обладает ограниченной растяжимостью. При поступлении в клетку воды, в ней развивается гидростатическое давление, которое заставляет плазмалемму прижиматься к клеточной оболочке. Клеточная оболочка растягивается и, в свою очередь, оказывает противодавление -- это потенциал давления; он тем больше, чем больше поступает воды в клетку. Благодаря ограниченной растяжимости клеточной оболочки наступает такой момент, когда давление оболочки целиком уравновешивает силу осмотического поступления воды. С термодинамической точки зрения направление движения воды определяется величиной водного потенциала. Водный потенциал -- это мера энергии, с которой вода поступает в клетку. Водный потенциал показывает, насколько активность воды в системе (клетке) меньше активности чистой воды. Водный потенциал чистой воды равен нулю. Присутствие растворимых веществ в водном растворе или в клетке уменьшает концентрацию воды, снижает ее активность. Когда на водный раствор действует давление (в случае клетки противодавление оболочки, или Шдавл) молекулы воды сближаются друг с другом, и это приводит к увеличению энергии системы, к возрастанию активности воды.

Относительное изменение объема клетки

Таким образом водный потенциал клетки зависит прежде всего от концентрации осмотически действующих веществ -- осмотического потенциала, который всегда отрицателен, и от потенциала давления в большинстве случаев положительного. Сказанное можно выразить следующим образом: Иначе говоря, водный потенциал показывает, насколько энергия воды в клетке меньше энергии чистой воды. В состоянии плазмолиза или завядания вода не давит на клеточную оболочку. Противодавление клеточной оболочки равно 0. Водный потенциал равен осмотическому потенциалу. По мере поступления воды в клетку появляется противодавление клеточной оболочки. В этом случае водный потенциал клетки будет равен разности между осмотическим потенциалом и противодавлением оболочки (потенциалом давления). Чем больше поступает воды в клетку, тем больше возрастает тургор и противодавление оболочки. Наконец наступает такой момент, при котором клеточная оболочка растягивается до предела, осмотический потенциал целиком уравновешивается противодавлением клеточной оболочки, а водный потенциал становится равным нулю. Из сказанного видно, что при переходе клетки из состояния плазмолиза к тургору водный потенциал меняется очень резко -- от всей величины осмотического потенциала до нуля. Вместе с тем нельзя не отметить, что при наступлении полного тургора величина осмотического потенциала в результате поступления воды также несколько изменяется, он становится менее отрицательным. Однако это изменение составляет всего 15--20%. В обычных условиях осмотический потенциал клетки не уравновешен полностью противодавлением. Это показывает, что клеточная оболочка еще не полностью растянута и вода может поступать в клетку. Разница между осмотическим потенциалом клеточного сока и противодавлением клеточной оболочки определяет поступление воды в каждый данный момент. Вода всегда поступает в сторону более отрицательного водного потенциала: от той системы, где ее энергия больше, к той, где ее энергия меньше. Необходимо еще раз подчеркнуть, что именно водный потенциал определяет направление передвижения воды. Так, если рядом находятся две клетки А и Б, то вода будет поступать по градиенту не осмотического, а водного потенциала, в сторону более отрицательной величины последнего, т. е. из клетки А в клетку Б. Это будет происходить до того момента, пока водные потенциалы соседних клеток не выравняются. При завядании в клетках листа цитоплазма не отстает от клеточной стенки, как при плазмолизе, а сжимается и тянет ее за собой. При этом клеточная оболочка прогибается (циторриз). Развивается натяжение, или отрицательное давление, и потенциал давления приобретает отрицательное значение.

Поступление веществ в растительную клетку

Из внешней среды в клетку растения непрерывно поступают питательные вещества. Это естественный процесс, без которого жизнедеятельность клетки была бы невозможна. Причем клетка осуществляет поглощение, несмотря на ограниченную проницаемость плазмалеммы. Живая клетка обладает способностью к избирательному накоплению питательных веществ. Клетка накапливает калий в концентрации, превышающей его содержание в морской воде в десятки раз. Вместе с тем морская вода содержит значительно большее количество натрия по сравнению с клеткой. Таким образом, клетка, несмотря на наличие полупроницаемой мембраны, обладает способностью к избирательному накоплению растворенных веществ. На протяжении истории физиологии растений учеными были созданы многочисленные теории относительно механизмов проникновения растворенных веществ в клетку. Многие из этих теорий оказались несостоятельными, в частности из-за того, что под проникновением веществ в клетку понималось только их поступление в клеточный сок.

В настоящее время не вызывает сомнений, что поступление солей происходит в виде ионов и это проходит в несколько этапов. Питательные вещества могут поступать и накапливаться в клеточной оболочке, цитоплазме, вакуоли. Особенно важным этапом является поступление веществ в цитоплазму. Экспериментально показано, что питательные вещества могут поступать в цитоплазму и не проникать в вакуоль. Это хорошо видно из опытов Н.Г. Холодного по влиянию солей на форму плазмолиза. В растворах разных солей форма плазмолиза различна. Кальций повышает вязкость цитоплазмы, и, как следствие, форма плазмолиза в растворах его солей вогнутая. Калий снижает вязкость -- форма плазмолиза выпуклая. Изменение вязкости цитоплазмы свидетельствует о том, что ионы проникли в нее. Вместе с тем наличие плазмолиза показывает, что сони если и проникли в вакуоль, то в малой степени.

Пассивное и активное поступление веществ в клетку

Поглощение питательных веществ клеткой может быть пассивным и активным. Пассивное поглощение -- это поглощение, не требующее затраты энергии. Оно связано с процессом диффузии и идет по градиенту концентрации данного вещества. Как уже рассматривалось выше, с термодинамической точки зрения направление диффузии определяется химическим потенциалом вещества. Чем выше концентрация вещества, тем выше его химический потенциал. Передвижение идет в сторону меньшего химического потенциала. Необходимо заметить, что направление движения ионов определяется не только химическим, но также электрическим потенциалом. Следовательно, пассивное передвижение ионов может идти по градиенту химического и электрического потенциала. Таким образом, движущей силой пассивного транспорта ионов через мембраны является электрохимический потенциал. Электрический потенциал на мембране -- трансмембранный потенциал -- может возникать в силу разных причин:

1. Поступление ионов идет по градиенту концентрации (градиенту химического потенциала), однако благодаря разной проницаемости мембраны с большей скоростью поступает либо катион, либо анион. В силу этого на мембране возникает разность электрических потенциалов, что, в свою очередь, приводит к диффузии противоположно заряженного иона.

2. При наличии на внутренней стороне мембраны белков, фиксирующих определенные ионы. За счет фиксированных зарядов создается дополнительная возможность поступления ионов противоположного заряда (доннановское равновесие).

3. В результате активного (связанного с затратой энергии) транспорта либо катиона, либо аниона. В данном случае противоположно заряженный ион может передвигаться пассивно по градиенту электрического потенциала.

Активный транспорт -- это транспорт, идущий против градиента электрохимического потенциала, т. е. по направлению от меньшего к большему его значению. Активный транспорт не может происходить самопроизвольно и требует затраты энергии, выделяющейся в процессе метаболизма. Активный перенос имеет решающее значение, поскольку обеспечивает избирательное концентрирование необходимых для жизнедеятельности клетки веществ. Имеется ряд доказательств существования активного транспорта ионов. В частности, это опыты по влиянию внешних условий. Так, оказалось, что поступление ионов зависит от температуры. В определенных пределах с повышением температуры скорость поглощения веществ клеткой возрастает. В отсутствие кислорода, в атмосфере азота, поступление ионов резко тормозится и может даже наблюдаться выход солей из клеток корня наружу. Под влиянием дыхательных ядов, таких, как KCN, СО, поступление ионов также затормаживается. С другой стороны, увеличение содержания АТФ усиливает процесс поглощения. Все это указывает на то, что между поглощением солей и дыханием существует тесная связь. Как известно дыхание является основным поставщиком энергии в клетке. Многие исследователи приходят к выводу о тесной взаимосвязи между поглощением солей и синтезом белка. Так, хлорамфеникол -- специфический ингибитор синтеза белка -- подавляет и поглощение солей. Способность клетки к избирательному накоплению питательных солей, зависимость поступления от интенсивности обмена служат доказательством того, что наряду с пассивным имеет место и активное поступление ионов. Оба процесса часто идут одновременно и бывают настолько тесно связаны, что их трудно разграничить.

Подобные документы

Компоненты бактериальной клетки, их функции. Энергетический обмен микробов. Способы получения энергии – брожение, дыхание. Типы дыхания бактерий. Влияние на микробную клетку ядовитых веществ. Стафилококковая интоксикация, возбудитель и его токсин.

контрольная работа [27,3 K], добавлен 08.08.2009

Многообразие клеток в природе. Принципы строения организмов. Структуры, ограничивающие клетки и внутриклеточные органоиды. Поверхностный полисахаридный слой мембраны. Сигнальные углеводы и рецепторные белки. Механизм поступления веществ в клетку.

презентация [4,8 M], добавлен 26.05.2012

Характеристика строения бактериальной клетки. Механизмы поступления питательных веществ к клетку. Описание биохимической структуры микроорганизмов. Генетический материал бактерий, изображение их ядерной структуры. Симбиотические отношения микроорганизмов.

курсовая работа [391,9 K], добавлен 24.05.2015

Клетка как основная единица живого. Химический состав клетки, ее элементарные частицы и характер протекающих внутри процессов. Роль и значение воды в жизнедеятельности клетки. Этапы энергетического обмена клетки, реакций расщепления (диссимиляции).

реферат [28,2 K], добавлен 11.07.2010

Химический состав бактериальной клетки. Особенности питания бактерий. Механизмы транспорта веществ в бактериальную клетку. Типы биологического окисления у микроорганизмов. Репродукция и культивирование вирусов. Принципы систематики микроорганизмов.

Огромную роль в поглощении и выделении веществ растительной клеткой играют явления диффузии. Диффузия — это направленное передвижение частичек вещества в сторону меньшей его концентрации.

Явление осмоса — диффузия молекул растворителя в раствор через полупроницаемую перепонку, отделяющую раствор от чистого растворителя или от раствора с меньшей концентрацией.

Скорость диффузии обратно пропорциональна размерам и массе молекул; так, сахароза диффундирует медленнее глюкозы, имеющей меньшую молекулу. Коллоидные растворы (белок и др.) имеют слабую диффундирующую способность.

Осмометр Дютроше

Явление осмоса можно наблюдать в осмометре. Осмометр Дютроше состоит из стеклянной трубки, на расширенный конец которой натянут животный пузырь или пергамент. В трубку наливают концентрированный раствор сахара и погружают ее в воду или слабый раствор того же сахара.

Вода будет поступать в трубку через пузырь, так как концентрация ее там меньше; в результате объем раствора в осмометре увеличится, и раствор поднимется по трубке. Осмометр Дютроше

Для того чтобы задержать проникновение воды в осмометр, надо приложить к раствору давление, которое уравновесит давление диффузии воды. Чем больше концентрация раствора в осмометре, тем выше будет подниматься столб жидкости в трубке и тем большее давление надо приложить, чтобы остановить поступление воды в осмометр.

Высота раствора в трубке служит, таким образом, показателем концентрации раствора, вызывающего осмотическое давление.

Осмотическое давление

Осмотическое давление — своеобразное явление. Оно возникает только в том случае, если раствор отделен от растворителя (или раствора меньшей концентрации) полупроницаемой перепонкой. Если же раствор находится, например, в стеклянном сосуде, то никаких признаков осмотического давления стенки сосуда не испытывают. Величина осмотического давления пропорциональна количеству частиц растворенного вещества (молекул и ионов) и температуре.

Чем выше концентрация раствора, тем больше будет его осмотическое давление, ибо число молекул растворенного вещества будет больше. При одной и той же молярной концентрации растворов неэлектролита и электролита осмотическое давление второго раствора будет выше, так как часть его молекул диссоциируют на ионы и суммарное число частиц в нем будет больше.

Если раствор отделен полупроницаемой перепонкой от чистой воды, то вода проникает в раствор со всей возможной скоростью, зависящей от концентрации раствора и других уже упомянутых условий. Наибольшую возможную для данного раствора величину осмотического давления называют осмотическим потенциалом. Величину осмотического потенциала и осмотического давления выражают в атмосферах.

Растительная клетка — осмотическая система

Растительная клетка представляет собой осмотическую систему; протоплазма играет роль полупроницаемой перепонки, так как она пропускает воду и задерживает растворенные в воде вещества, а клеточный сок — осмотически деятельного раствора.

Его концентрацией обусловливается величина осмотического потенциала. В полупроницаемости протоплазмы можно убедиться при помощи плазмолиза.

Плазмолиз — это отставание протоплазмы от оболочки в результате диффундирования воды из вакуоли в более концентрированный наружный раствор. Плазмолиз получают, помещая растительную клетку в безвредный для нее раствор, концентрация которого больше концентрации клеточного сока.

Наружный раствор отсасывает воду из клеточного сока через полупроницаемую протоплазму, объем его уменьшается, протоплазма следует за клеточным соком и отстает от клеточной оболочки, проницаемой как для воды, так и для растворенных веществ.

Тургорное давление

При помещении растительной клетки в воду последняя проходит через клеточную оболочку, плазмалемму и тонопласт и попадает в вакуолю. Объем клеточного сока увеличивается, протоплазма отодвигается к оболочке, оказывая на нее давление.

Чем больше воды поступит в клеточный сок, тем больше будет его объем и тем сильнее давление клеточного сока на протоплазму, а через нее и на оболочку. Давление протоплазмы на оболочку клетки называется тургорным давлением.

Тургорное натяжение

Под влиянием внутреннего давления клеточная оболочка переходит в напряженное состояние, которое называется тургором, или тургорным натяжением. Тургорное натяжение равно тургорному давлению, но направлены они в разные стороны: тургорное натяжение к центру клетки, тургорное давление к периферии.

Существуют пористые перегородки, с помощью которых можно отделить коллоиды от кристаллоидов. Их используют при методе исследования, который известен под названием диализ. К перегородкам такого типа относятся клеточная целлюлозная оболочка и протопласт. Медленная диффузия растворителя и веществ через полупроницаемые перегородки (мембраны) называется осмосом. Осмос и осмотическое давление играют большую роль в биологических явлениях. Так, постоянный осмос воды внутри клетки создает в растении повышенное гидростатическое давление, которое обусловливает прочность и упругость, тканей. Уравновешенное осмотическое давление клеточного сока составляет 405-2026 кПа.

Так, Дютроше осмотическим давлением называл дополнительное гидростатическое давление, которое создается в осмометре (животный пузырь, наполненный раствором сахара или какой-нибудь соли) вследствие осмоса. Вант-Гофф и Оствальд осмотическим считали то давление, которое создавалось бы внутри раствора от ударов молекул или ионов растворенного вещества о полупроницаемую перегородку. Однако такие объяснения осмоса рассматриваются в настоящее время как ошибочные, поскольку представление об осмотическом давлении базировалось на аналогии с законами давления газов. Действительно, газы давят на стенки сосудов, в которых находятся. Однако осмотическое давление растворов можно обнаружить лишь в том случае, когда они содержатся в сосуде с полупроницаемой перегородкой, причем с другой стороны перегородки обязательно должен быть растворитель. Налитый в сосуд или в осмометр раствор (даже самый концентрированный), но не погруженный в воду не оказывает осмотического давления на его стенки. Оно проявляется только тогда, когда раствор и растворитель разделены полупроницаемой перегородкой. Таким образом, осмотическое давление без полупроницаемой перегородки не возникает и имеется в растворах как бы в потенциальном состоянии, поэтому оно называется осмотическим потенциалом.

В последние годы ботаники, физиологи, физики, химики предложили новую теорию, согласно которой осмотическое давление рассматривается как диффузионное давление частиц растворителя, направленное из чистого растворителя в сторону раствора, отделенного полупроницаемой перегородкой. Установлено, что если имеется полупроницаемая перегородка, то молекулы растворителя передвигаются интенсивнее из раствора меньшей концентрации в направлении раствора большей концентрации. Неодинаковая интенсивность движения частиц зависит от их различной активности. Активность частиц растворителя (воды), т. е. кинетическая энергия его молекул, зависит от концентрации раствора: чем она ниже, тем выше активность молекул раствора, и наоборот — количество активных молекул растворителя в более концентрированных растворах меньше.

Таким образом, концентрация молекул воды со стороны чистого растворителя составляет 100%, а со стороны раствора она меньше. В этом случае при передвижении молекул воды из растворителя в сторону раствора давление будет повышаться, и в конце концов установится состояние подвижного равновесия по обе стороны системы. Это произойдет вследствие того, что низкое диффузионное давление в растворе компенсируется гидростатическим давлением.

Ниже приведена схема движения растворителя (воды) в сосуде с полупроницаемой мембраной (стрелками обозначены молекулы растворителя: длинными более активные, короткими менее активные молекулы):

Чтобы активность движения молекул растворителя была одинаковой в обеих частях системы (в этом случае верхняя часть системы), надо к раствору приложить определенное давление. Следовательно, давление, которое превышает активность молекул растворителя (воды) и выравнивает скорость их движения в обоих направлениях, называется осмотическим потенциалом, или осмотическим давлением.

Итак, осмотическое давление рассматривается как свойство системы, которая состоит из растворителя и раствора с полупроницаемой перегородкой между ними. Осмотическое давление такой системы — термодинамический параметр. Это сила диффузионного давления, которая обусловливает переход растворителя через единицу площади полупроницаемой перегородки в раствор, находящийся при том же внешнем давлении, что и растворитель.

Осмотическое давление обусловлено понижением химического потенциала растворителя в присутствии растворенного вещества. В системе происходит выравнивание химического потенциала и переход в состояние с более низким уровнем свободной энергии, что вызывает осмотический (диффузионный) перенос вещества.

На основе такого представления предложено уравнение осмотического давления: $$\large P = \frac><\upsilon_1>,$$

Это уравнение выведено термодинамическим путем с учетом представлений о решающем значении в осмотических процессах активности частиц воды, их молекулярно-кинетической энергии. В растворах молекулы воды по своей природе являются диполями и связаны с частицами растворенного вещества. Следовательно, их активность уменьшается пропорционально концентрации раствора.

Вант-Гофф на основании физиологических исследований Пфеффера в 80-х годах XIX в. с использованием тычинок различных растений семейства Asteraceae вывел некоторые закономерности кинетических свойств растворов. Он применил для высчитанного Пфеффером давления в клетках тычинок в качестве коэффициента пропорциональности газовую константу R=8,207×10 -2 л×атм./моль×К получил удовлетворительные результаты. Это было поводом для проведения аналогии между газообразным и жидким состоянием вещества.

Установленные Вант-Гоффом математические законы осмотического давления для очень разбавленных (идеальных) растворов в действительности аналогичны законам давления газов. К таким растворам (0,1; 0,2; 0,3 моля) можно применить уравнение, предложенное Вант-Гоффом: $$\small P = CRT_i$$

где Р — осмотическое давление, Па; С — концентрация раствора, моли на 1 л; R — газовая константа; Т — температура от абсолютного нуля, °С; і — изотонический коэффициент; i=1+a(n-1), где a — степень электролитической диссоциации, n — число ионов, на которое распадается каждая молекула электролита.

Можно использовать формулу $$\large P = \frac<\upsilon>,$$

Растительная клетка представляет собой осмотическую систему, в которой протопласт играет роль полупроницаемой оболочки, а осмотически деятельным раствором является клеточный сок. Если внешний раствор более концентрированный, чем раствор внутри клетки, вода будет выходить из нее. При рассмотрении таких клеток под микроскопом можно наблюдать отставание цитоплазмы от оболочки клетки. Это явление известно под названием плазмолиза.

По степени концентрации различают растворы изотопический, гипотонический и гипертонический. Раствор, имеющий осмотическое давление, равное осмотическому давлению клеточного сока, называется изотоническим, раствор с большим осмотическим давлением — гипертоническим, с меньшим — гипотоническим.

При действии на растительную клетку гипертоническим раствором плазмолитика происходит плазмолиз. В зависимости от степени вязкости протопласта наблюдаются различные формы плазмолиза: при менее плотной цитоплазме форма плазмолиза выпуклая, при более плотной, вязкой — вогнутая, при еще более плотной — судорожная. Следовательно, форма плазмолиза может быть одним из показателей вязкости цитоплазмы растительной клетки (рис. 11).

Рис. 11.Формы пазмолиза
1 — последовательные этапы плазмолиза в клетаках листа мха; 2 — выпуклая форма плазмолиза (колпачковый плазмолиз) в клетке эпидермиса чешуи лука с окрашенной антоцианом вакуолью: а — ядро, б — цитоплазма, в — вакуоль (по Д. А. Сабинину)

Для определения осмотического давления клеточного сока методом плазмолиза в стеклянные чашечки или бюксы одинаковой формы наливают раствор плазмолитика определенной концентрации. Растворы располагают или по уменьшающейся, или по возрастающей концентрации. В них погружают срезы растительных тканей, которые затем через определенные промежутки времени рассматривают под микроскопом.

Отыскивают раствор, т. е. такой, концентрация которого соответствовала бы раствору клеточного сока (в нем нет ни эндоосмоса, ни экзоосмоса). В одномолярном растворе наблюдается явно выраженный плазмолиз, т. е. отставание цитоплазмы от клеточной оболочки, что указывает на гипертонический раствор. В растворах концентрацией 0,6-0,4 моля отставание цитоплазмы наблюдается лишь по углам клетки. Это и есть приблизительно изотонический раствор. Зная давление клеточного сока.

Для определения осмотического давления клеточного сока криоскопическим методом применяют специальные приборы с термометром Бекмана, Учитывая, что молярный раствор любого вещества неэлектролита снижает точку замерзания на 1,86°С, можно рассчитать осмотическое давление в паскалях. Для этого следует умножить показатель точки замерзания сока на постоянный коэффициент — 22,4. Указанный метод часто применяют для определения осмотического давления сока в растительных тканях.

Растительная клетка представляет собой осмотическую систему. Клеточный сок вакуоли является высококонцентрированным раствором. Чтобы попасть в вакуоль, вода должна пройти через клеточную стенку, плазмалемму, цитоплазму и тонопласт. Клеточная стенка хорошо проницаема для воды. Плазмалемма

(плазматическая мембрана растительной клетки) и тонопласт (мембрана, окружающая клеточную вакуоль)

и тонопласт являются полупроницаемой мембраной, а вакуоль с клеточным соком – концентрированным раствором. Поэтому, если клетку поместить в воду, то вода по законам осмоса начнет поступать внутрь клетки.

Если поместить клетку в раствор более высокой концентрации, чем в клетке, то под микроскопом видно, что цитоплазма отстает от клеточной оболочки. Клеточный сок остается внутри вакуоли, а между цитоплазмой и оболочкой образуется пространство, заполненное внешним раствором. Явление отставания цитоплазмы от клеточной оболочки получило название плазмолиза.

Плазмолиз происходит в результате того, что под влиянием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки (от своего большего химического потенциала к меньшему), тогда как растворенные вещества остаются в клетке.

Если клетку поместить в чистую воду или гипотонический раствор, то тургорное состояние клетки восстановится и происходит процесс деплазмолиза.

Формыплазмолиза аз иза

В ходе плазмолиза форма плазмолизированного протопласта меняется. В начале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют

Формыплазмолиза аз иза

Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют

Формыплазмолиза аз иза

Места, в которых сохраняется связь протопласта с клеточной стенкой, отражают расположение групп плазмодесм

(цитоплазматические нити, соединяющие соседние клетки) в

клетке. Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название

Читайте также: