Какие свойства клетки проявляются при колпачковом плазмолизе
Тема:
Физиология растений
К важным свойствам растительной клетки относится, прежде всего, проницаемость протоплазмы.
Проницаемостью протоплазмы называют ее способность поглощать те или иные вещества из окружающей среды и, наоборот, выделять ряд веществ в среду.
Вода, заполняя вакуоли клеточного сока, прижимает протоплазму к стенкам клетки. Оболочка клеток благодаря эластичности растягивается, но, обладая упругостью, стремится сжаться. Это давление растянутой оболочки на содержимое клетки называют тургорным давлением, а состояние напряжения клетки — тургором.
В результате тургорного давления растение не поникает. Тургор обеспечивает растению необходимое натяжение тканей Молодые части растений, еще не развившие механических тканей, укрепляются лишь благодаря тургору.
Если мы поместим клетку в крепкий раствор тростникового сахара или поваренной соли, превышающий концентрацию солей в клетке, вода будет выходить из клетки, протоплазма отстанет от клеточных стенок и соберется комочком внутри клетки. Произойдет плазмолиз (рис. 25). При отхождении протоплазмы от стенок клетки она образует вогнутую поверхность (вогнутый, или судорожный, плазмолиз), которая затем (через 15—30 минут) переходит в выпуклую форму (выпуклый плазмолиз).
|
| Рис. 25. Стадии плазмолиза в листочках мха: в верхней правой клетке — выпуклый плазмолиз, в верхней левой и нижней правой — вогнутый, в нижней левой плазмолиз еще не наступил |
Если теперь такую клетку перенести в чистую воду, вода проникает внутрь клетки, где концентрация солей выше. Накопляясь в вакуолях, вода займет прежний объем, и протоплазма снова будет соприкасаться с оболочкой. Это явление получило название деплазмолиза.
Иногда наблюдается так называемый колпачковый плазмолиз (рис. 26). Если поместить клетки чешуи обыкновенного лука в одномолярный раствор роданистого калия KCNS, произойдет плазмолиз клетки. Вскоре он перейдет в колпачковый плазмолиз: на противоположных концах плазмолизированного протопласта образуются вздутия, имеющие вид колпачка или шапочки. Они представляют собой набухшую плазму (мезоплазму) растения. Внутрь вакуолей роданистый калий не проникает, связываясь протоплазмой. Таким образом, при колпачковом плазмолизе происходит связывание поглощаемого вещества протоплазмой. В растворе глицерина или мочевины сначала также происходит плазмолиз, а затем глицерин начинает проникать внутрь клеточного сока, осмотическое давление последнего возрастает, и плазмолиз заканчивается. Такой плазмолиз получил название временного плазмолиза.
 |
| Рис. 26. Колпачковый плазмолиз в клетках нижнего эпидермиса чешуи лука |
Установив наличие двух типов проникновения веществ внутрь протоплазмы и клеточного сока, обратимся к вопросу, какие же соединения поглощаются клеткой. Некоторые вещества поглощаются ею очень легко, а другие очень слабо. Хорошо проникают в клетку соединения, которые растворяются в тех или иных веществах, входящих в состав протоплазмы, например хорошо растворимые в липоидах хлороформ, эфир. Большая часть веществ, например минеральные соли, проникают в клетки активно, за счет обмена своих ионов на ионы Н• и НСО’3, выделяемые растением в процессе дыхания.
Поступившее в протоплазму вещество химически связывается протоплазмой, причем характер этой связи между белками и катионами и анионами является, по-видимому, довольно подвижным. Таким образом, в плазме существуют как бы своеобразные акцепторы, связывающие поступающие катионы и анионы. Поступление калия и хлора можно себе представить по следующей схеме. Калий наружного раствора обменивается на водородный ион и образует соединение с белком (протеинатом), а затем калий может переходить от одной молекулы белка к другой и, наконец, может поступить в клеточный сок, обмениваясь на водород клеточного сока. Аналогично калию может происходить и обмен иона хлора на гидроксильный ион или на ион НСО’3 при поступлении в клеточный сок.
Такое представление о поступлении катионов и анионов в мезоплазму и клеточный сок получило название схемы Брукса-Сабинина.
| Схема Брукса-Сабинина |
Значение процесса дыхания для поглощения калия и его накопления в корнях в зависимости от аэрации хорошо видно из приводимой таблицы.
Ячмень в водной культуре | Состав сока из корней (в м. — экв. 1 л) | Увеличение концентрации сравнительно с исходными (в м. — экв.) | ||
K | Br | K | Br | |
Исходные растения | 29,7 | 0,0 | – | – Материал с сайта https://worldofschool.ru |
После поглощения при 6-часовом продувании воздуха | 61,3 | 26,0 | 31,6 | 26,0 |
После поглощения при 6-часовом продувании азота | 28,9 | 3,3 | 0,8 | 3,3 |
Повторное продувание воздуха | 53,2 | 17,3 | 23,5 | 17,3 |
При хорошей аэрации катион калия и анион брома в значительных количествах накапливаются в корнях, а при продувании азота накопления почти нет. При повторном продувании воздуха опять наблюдается интенсивное поглощение. Опыт этот подтверждает положение о тесной связи между дыханием и поглощением веществ.
Многие вещества совершенно не поглощаются протоплазмой. К этой категории относится ряд коллоидных веществ.
На этой странице материал по темам:
Какие изменения происходят с цитоплазмой при колпачковом плазмолизе
Выпуклый вогнутый судорожный
Какой плазмолиз называют временным
Колпачковый плазмолиз лабораторная
Проницаемость протоплазмы
Источник
Плазмолиз — это осмотический процесс в клетках растений, грибов и бактерий, связанный с их обезвоживанием и отступлением жидкой цитоплазмы от внутренней поверхности клеточной мембраны с образованием полостей. Это возможно благодаря наличию клеточной стенки, которая обеспечивает жесткий внешний каркас. Деплазмолиз — обратный процесс, то есть восстановление исходной формы клетки при снижении осмотического давления во внеклеточной жидкости.
Происхождение плазмолиза и деплазмолиза
Плазмолиз протекает в клетках грибов, растений и бактерий, у которых имеется крепкая клеточная стенка. При их нахождении в гипертоническом растворе, концентрация электролитов в котором больше, чем в цитоплазме, происходит отдача воды в межклеточное пространство. В зависимости от степени обезвоживания плазмолиз клетки делят на уголковый с минимальным отступлением цитоплазмы, вогнутый, судорожный, колпачковый и выпуклый.
Частичному деплазмолизу подвержены все указанные варианты плазмолиза, но восстановить полную жизнеспособность клетки можно только в случае судорожного, уголкового, вогнутого плазмолиза, так как он развивается либо в маленьких масштабах, либо не приводит к повреждению внутриклеточных структур. Выпуклый плазмолиз — это полностью необратимый процесс. Он по форме частично напоминает судорожный вариант, но последний часто обратим.
Осмотические явления в клетке
Такие явления, как плазмолиз и деплазмолиз, взаимно противоположны. Плазмолизом называется сморщивание клетки при ее нахождении в гипертоническом растворе. Деплазмолиз — это восстановление исходной формы и размера клетки, у которой ранее произошел плазмолиз. Плазмолиз — это осмотическое явление, которое происходит в растительной и бактериальной клетке, а также в клетках грибов.
Важное условие для его развития — наличие клеточной стенки, жесткого каркаса, обеспечивающего постоянную форму и размеры. В них это явление можно описать как процесс сморщивания внутренней среды клетки из-за выхода жидкости в межклеточное пространство и образование полостей между отступившей цитоплазмой и клеточной оболочкой. То есть подвижная цитоплазма, теряя жидкость, сморщивается и освобождает полости между клеточной мембраной и ее внутренней средой.
Бытовой пример плазмолиза и деплазмолиза
Плазмолиз клетки растений, грибов и бактерий — обратимый процесс. При этом бактерии, клетки которых имеют клеточную стенку, могут находится в таком состоянии очень долго. Но попадая в благоприятную среду, они способны восстановиться и продолжить свою жизнедеятельность. Бытовым примером плазмолиза и деплазмолиза является приготовление варенья. В растворе с высокой концентрацией сахара происходит плазмолиз. Это обеспечивает сохранность продукта долгое время, так как бактерии не могут осуществлять свою жизнедеятельность.
При употреблении варенья, когда в растворе снижается осмотическое давление, бактериальная клетка снова становится активной. Это значит, что протекает такое явление, как деплазмолиз — восстановление гель-зольных свойств ее цитоплазмы и нормальной работоспособности. Если в растворе присутствует патогенная микрофлора в достаточном количестве, то она вполне способна вызывать инфекционное заболевание.
Осмотические явления в животных клетках
Крайним вариантом деплазмолиза животной клетки является гемолиз эритроцита. Он разрушается в гипотонических растворах по причине его чрезмерного набухания. Из-за более низкой концентрации электролитов снаружи эритроцита вода устремляется через мембрану внутрь, чтобы уровнять осмотическое давление. Однако ввиду ограниченности внутреннего пространства клетки и ее низкой вместимости происходит разрыв мембраны и гемолиз. Растительная клетка отличается большей прочностью из-за наличия клеточной стенки, а потому ее набухание часто не приводит к лизису. В определенный момент гидростатическое давление внутри клетки выравнивается с осмотическим, что прекращает дальнейшее поступление воды в цитоплазму.
В гипертонических растворах в эритроцитах происходит обратное явление — вода удаляется из цитоплазмы, и клетка сморщивается. Однако у высокоразвитых многоклеточных организмов предел осмотического воздействия очень низкий. А потому клетка чаще погибает, так как не может длительно оставаться жизнеспособной при наличии очень вязкой цитоплазмы. Более того, в организме человека каждая клетка должна выполнять некие функции, а не просто существовать. Клетка, которая «не работает», будет устранена макрофагами.
Источник
Колпачковый плазмолиз обнаруживает первый тип проницаемости цитоплазмы, когда проникшее вещество связывается самой цитоплазмой и не поступает в вакуоль.
Другой тип проницаемости цитоплазмы связан с проникновением вещества в вакуоль. Далеко не все растворы вызывают долго длящийся плазмолиз. Если плазмолизировать протопласт клетки раствором мочевины или глицерина, то сначала наблюдается плазмолиз. Затем плазмолиз сравнительно быстро заканчивается. Мочевина и глицерин быстро проникают внутрь вакуоли, увеличивают концентрацию клеточного сока, который начинает поглощать воду из окружающего раствора. При этом цитоплазма вновь подходит к стенкам клетки. Это явление получило название деплазмолиза, и такой плазмолиз называется временным.
Колпачковый плазмолиз в растворе роданистого калия
Проникновение вещества в вакуоли клетки можно наблюдать на примере действия красителя метиленового синего (водный раствор 1:5000) на какое-нибудь водное растение, например элодею. Краситель скопляется внутри вакуолей, и очень часто в них даже образуется осадок из красителя, связанного с дубильными веществами вакуолей.
Проницаемость цитоплазмы связана с активной жизнедеятельностью (дыханием) растения. Поступление веществ (солей или, вернее, их катионов и анионов) в цитоплазму идет за счет обмена их на ионы, выходящие из клетки. Это происходит таким образом, что образованные в процессе дыхания Н+ и НСОз (ионы угольной кислоты) выделяются в окружающий раствор, а на их место в цитоплазму поступают ионы калия и натрия вместо ионов водорода, а на место иона НСОз— соответственные анионы.
Не всегда вещества проникают в цитоплазму за счет ее активной жизнедеятельности. Дело в том, что поверхностные слои цитоплазмы богаты липидами, которые не образуют сплошной пленки на поверхности цитоплазмы, а чередуются с молекулами белков или вкраплены в белковый остов поверхностных слоев, т. е. на поверхности цитоплазмы образуется своеобразная мозаика из участков белков и липидов. Растворимые в липидах вещества (спирт, эфир, хлороформ и др.) очень легко проникают в цитоплазму.
Вода и соли, нерастворимые в липидах, проникают в цитоплазму через белковые слои.
Проницаемость цитоплазмы не остается постоянной в течение жизни растения, а меняется с возрастом, а также увеличивается при повышении температуры и интенсивности освещения.
Движение цитоплазмы. Одним из характерных свойств цитоплазмы является ее способность к движению. Движение цитоплазмы и находящихся в ней включений происходит как в постенном слое, так и в тяжах, связывающих ядро с цитоплазмой.
Скорость перемещения цитоплазмы в эпидермисе чешуи лука составляет примерно 5—7 м/с. На скорость движения Цитоплазмы влияют температура, свет и другие факторы. В одном из опытов движение цитоплазмы в клетках водного растения валлиснерии начиналось при температуре 1,25°С, шло с наибольшей интенсивностью при 38,5°С и останавливалось при 45°С.
Движение цитоплазмы играет большую роль в жизнедеятельности растительного организма, способствуя перемещению веществ из одной клетки в другую.
Вязкость — одно из важнейших свойств цитоплазмы. Она очень сильно колеблется в зависимости от вида растения, а также от фаз его развития. У некоторых растений вязкость цитоплазмы немного превышает вязкость воды, а у других достигает вязкости глицерина, превосходящего в этом отношении воду в 87 раз. Вязкость цитоплазмы тесно связана с обменом веществ: чем выше вязкость, тем обычно менее интенсивен обмен. У созревших семян цитоплазма переходит в студенистое состояние — гель. Высокая вязкость цитоплазмы способствует увеличению устойчивости растений к повышенной температуре.
Источник
плазмолиз это процесс сокращения или сокращения протоплазмы растительной клетки из-за потери воды в этой клетке.
Этот процесс является одним из результатов осмоса. Это происходит, когда концентрация внешней среды содержит большее количество растворенных молекул и меньше воды на единицу объема по сравнению с клеточной жидкостью.
Затем полупроницаемая мембрана позволяет молекулам воды свободно течь, увеличивая поток наружу, поэтому концентрация вакуоли должна равняться концентрации внешней среды, которая уменьшается из-за потери воды. Клеточная мембрана уменьшена и отделена от клеточной стенки.
Наконец, стенка клеточной мембраны отделяется, потому что клетка плазмолизуется. Если во время этого процесса растение не получает воды для заполнения вакуоли, чтобы клетка восстановила свой тургор, наиболее вероятно, что растение погибнет.
Что такое плазмолиз??
Анатомия клетки
Чтобы понять плазмолиз, необходимо предварительно обратиться к анатомии растительной клетки. Каждая клетка состоит из плазматической мембраны с цитоплазмой внутри и защищающей эту структуру клеточной стенки, состоящей в основном из целлюлозы.
Все основные части клетки работают вместе, чтобы сохранить растение активным. Вакуоль находится в цитоплазме, которая содержит воду в клетке растения.
Клетка или плазматическая мембрана отделяет внутреннюю часть клетки от стенки, обеспечивая прохождение молекул воды, ионов или некоторых частиц через мембрану и предотвращая прохождение других.
Молекулы воды перемещаются в и из клетки через клеточные мембраны. Этот поток является необходимым следствием, которое позволяет клеткам получать воду.
Когда клетки не получают достаточно воды, происходит плазмолиз, плазматическая мембрана и цитоплазма сжимаются и отделяются от клеточной стенки, вызывая сокращение всего растения.
Фазы плазмолиза
Увядание растений, наблюдаемое в условиях нехватки воды, свидетельствует о плазмолизе клеток. В плазмолизе три стадии: начинающийся плазмолиз, явный плазмолиз и окончательный плазмолиз.
1- начальный плазмоз
На начальной стадии плазмолиза обнаруживаются первые признаки усадки клеточного содержимого стенки. В тургидной клетке с достаточным количеством воды плазматическая мембрана сжимает клеточную стенку и полностью соприкасается с ней.
Когда эта клетка поддерживается в гипертоническом растворе, вода начинает выходить из клетки. Первоначально не будет никакого влияния на клеточную стенку. Но так как вода продолжает терять, клетка уменьшается в объеме.
Несмотря на это, плазматическая мембрана поддерживает контакт со стенкой клетки благодаря своей упругой способности. Поскольку выход воды продолжается, плазматическая мембрана достигает предела эластичности и разрывается от стенки клетки на концах, поддерживая контакт в других областях. Это первая стадия плазмолиза.
2- Очевидный плазмоз
На этом втором этапе клетка в гипертонических условиях продолжает терять воду во внешней среде и еще больше уменьшается в объеме. Плазматическая мембрана полностью отрывается от клеточной стенки и сжимается.
3- Финальный плазмоз
Поскольку экзосмос продолжается, сокращение клетки и цитоплазмы достигает минимального предела, и дополнительное сокращение в объеме невозможно.
Цитоплазма полностью отделена от клеточной стенки, достигает сферической формы и остается в центре клетки.
Типы плазмолиза
Исходя из окончательной формы цитоплазмы, окончательный плазмолиз делится на два типа: вогнутый плазмолиз и выпуклый плазмолиз.
Вогнутый плазмолиз
Во время вогнутого плазмолиза протоплазма и плазматическая мембрана сжимаются и отделяются от клеточной стенки из-за потери воды. Протоплазма становится протопластом, как только она начала отделяться от клеточной стенки.
Этот процесс может быть полностью изменен, если клетка помещена в гипотонический раствор, который заставит воду возвратиться в клетку.
Выпуклый плазмолиз
Выпуклый плазмолиз, с другой стороны, более серьезен. Когда клетка подвергается сложному плазмизу, плазматическая мембрана и протопласт теряют так много воды, что полностью отделяются от клеточной стенки.
Клеточная стенка разрушается в процессе, называемом циторозом. Выпуклый плазмолиз не может быть обращен вспять и вызывает разрушение клетки. По сути, это то, что происходит, когда растение увядает и умирает из-за недостатка воды.
Осмос, плазмолиз и тургения
Осмос – это прохождение воды через полупроницаемую мембрану из области, где вода имеет более высокую концентрацию (с меньшим количеством растворенных веществ), в область, где она имеет более низкую концентрацию (с большим количеством растворенных веществ).
В клетках полупроницаемой мембраной является клетка или плазматическая мембрана, которые обычно не видны. Однако, когда стенка и мембрана разделяются, клеточная мембрана становится видимой. Этот процесс является плазмолизом.
В своем обычном состоянии растительные клетки находятся в состоянии тургора. Благодаря тургору питательные растворы перемещаются между клетками, помогая растениям стоять прямо и предотвращая их провисание.
Плазмолиз и деплазмолиз
В лаборатории осмос можно испытать, поместив живую клетку в физиологический раствор, что приведет к перемещению клеточного сока. Концентрация воды внутри клетки будет выше, чем снаружи.
Следовательно, вода проходит через клеточную мембрану в соседнюю среду. Наконец, протоплазма отделяется от клетки и принимает сферическую форму, вызывая плазмолиз.
Когда плазмолизированная клетка помещается в гипотонический раствор (раствор, в котором концентрация растворенного вещества меньше клеточного сока), вода поступает в клетку из-за большей концентрации воды вне ее..
Затем клетка набухает и снова обретает тургор. Этот процесс, который заключается в восстановлении нормального тургора плазмолизированной клетки, известен как деплазмолиз.
ссылки
- С. Беккет. «Биология: современное введение». Издательство Оксфордского университета (1986), Англия.
- “Осмос” Восстановлен из: “Ячейка: фундаментальная единица” по адресу: sites.google.com.
- «Плазмолиз» в кн .: Биологический словарь. Получено с: biologydictionary.net.
- “Плазмолиз” (июнь 2016 г.) в: Byj’s byjus.com.
- Бхавья, «Что такое плазмолиз?» В кн .: Консервантные статьи. Получено с: preservearticles.com.
- Штадельманн “Плазмолиз и деплазмолиз”. Методы в энзимологии. Том 174, 1989 Эд. Эльвесье. Доступна онлайн 29 ноября 2003 г. Наука Прямая Извлечена из: sciencedirect.com.
- Штадельманн “Глава 7 Оценка мутности, плазмолиза и деплазмолиза растительных клеток” в: Методы клеточной биологии, том 2 Получено с: sciencedirect.com.
- Мюллер. «Плазмолиз» в кн .: Лабораторное руководство по физиологии растений IICA Biblioteca Venezuela. Получено с: books.google.es.
Источник