Тема: Физиология растительной клетки (стр. 5 )

При длительном нахождении клеток в растворе нитрата калия (15 мин и более) цитоплазма набухает в удлиненных клетках, там, где протопласт не касается клеточных стенок, образуются так называемые колпачки цитоплазмы. Такой плазмолиз носит название колпачкового (см. рис. 1). В еще большей степени набухание происходит в растворах роданида калия, в которых колпачки цитоплазмы образуются сразу же после начала плазмолиза. Колпачковый плазмолиз может свидетельствовать о разной проницаемости плазмалеммы и тонопласта для ионов калия. Ионы калия, проникая через плазмалемму в цитоплазму, вызывают ее набухание. В вакуоль через тонопласт они не проходят. Объем плазмолизированной вакуоли не увеличивается и плазмолиз сохраняется.

Цель работы: изучить функциональные особенности мембран живых клеток.

Материалы и оборудование: 1М раствор роданида калия, предметные и покровные стекла, скальпель, микроскоп.

Растение: луковица репчатого лука.

Ход работы

На предметное стекло наносят каплю 1М раствора роданида калия, помещают в нее кусочек эпидермы чешуи репчатого лука, накрывают покровным стеклом и сразу рассматривают под микроскопом с объективом ×40. Oсобенно четкая картина колпачкового плазмолиза наблюдается при использовании эпидермы чешуй окрашенного лука или верхней эпидермы неокрашенного лука, снятой с вогнутой поверхности чешуи луковицы и предварительно окрашенной нейтральным красным.

Задание: сделать рисунок и сформулировать вывод о причине появления колпачкового плазмолиза.

Работа 3. Явление осмоса. Перемещение воды по градиенту водного потенциала в искусственной «клеточке» Траубе

«Клеточка» Траубе – модель клетки, предложенная исследователем Траубе. Ее получают, помещая кристаллик гексоцианоферрата (II) калия К4[Fe(CN)6] в водный раствор CuSO4.

Вокруг кристаллика в результате взаимодействия солей образуется осадочная мембрана гексоцианоферрата (II) меди:

K4[Fe(CN)6] + 2CuSO4 = Cu2[Fe(CN)6] + 2K2SO4.

Эта мембрана проницаема только для молекул воды, но не для растворенных в ней веществ, т. е. обладает свойством полупроницаемости.

Цель работы: получить «клеточку» Траубе и пронаблюдать явление осмоса – перемещение воды через полупроницаемую мембрану по градиенту осмотического потенциала.

Материалы и оборудование: 0,5%-ный водный раствор CuSO4, кристаллы гексоцианоферрата (II) калия, пробирки или цилиндры на 10 мл.

Ход работы

В небольшой цилиндр или пробирку наливают на ¾ объема 0,5%-ный раствор медного купороса и затем на дно этого сосуда опускают кристаллик K4[Fe(CN)6].

Мембрана образует замкнутый мешочек, который автор опыта Траубе назвал искусственной клеточкой. Полупроницаемая пленка Cu2[Fe(CN)6] разделяет два раствора разной концентрации: внутри мешочка находится концентрированный раствор ферроцианида калия (образующийся при растворении кристаллика соли), а снаружи – раствор сульфата меди. Возникает ток воды внутрь мешочка, объем раствора ферроцианида калия увеличивается, в результате чего мембрана растягивается. Будучи очень тонкой, мембрана в отдельных местах разрывается под действием гидростатического давления. В этих местах соли снова взаимодействуют, возникают новые участки мембраны, что приводит к неравномерному увеличению размера мешочка. Мешочек будет расти, пока весь кристаллик не растворится. Дальнейшее поступление воды в мешочек приведет к разрыву пленки, и она осядет в виде хлопьев на дно пробирки.

Задание: описать опыт, сделать рисунок, сформулировать вывод о механизме перемещения воды через полупроницаемую мембрану.

Работа 4. Определение водного потенциала растительных тканей по изменению концентрации внешнего раствора (по )

Метод основан на определении изменения концентрации раствора после выдерживания в нем исследуемых растительных тканей. Изменение концентрации раствора можно определить разными методами: 1) по изменению показателя преломления раствора, измеряемого с помощью рефрактометра и 2) по изменению плотности раствора, измеряемого методом .

Метод Шардакова основан на сравнении плотностей исходного (контрольного) раствора с этим же раствором после выдерживания в нем ткани. У раствора, не изменившего плотности, ψосм равен ψтк.

Цель работы: ознакомиться с методом Шардакова и определить водный потенциал кусочков ткани выбранных объектов.

Материалы и оборудование: 1М раствор хлорида натрия, метиленовый синий (в кристаллах), дистиллированная вода, штативы с пробирками, маленькие пробирки с пробками, стеклянные палочки, Пастеровская пипетка (с оттянутым капиллярным носиком), мерная пипетка на 1мл препаровальные иглы, фильтровальная бумага.

Растения: клубни картофеля, корнеплоды репы, моркови, листья разных растений.

Ход работы

В 5 пробирках приготовить по 10 мл 0,5М; 0,4М; 0,3М; 0,2М и 0,1М растворов хлорида натрия путем разбавления 1М раствора водой. В 5 маленьких пробирок внести мерной пипеткой по 1 мл каждого из приготовленных растворов, все пробирки подписать. Оставшиеся растворы являются контрольными. Объемы растворов, перенесенные в маленькие пробирки, должны быть строго одинаковы. Поэтому все растворы нужно брать одной пипеткой, начиная с раствора самой низкой концентрации и последовательно переходя к растворам с большей концентрацией. После каждого раствора промывать пипетку дистиллированной водой нельзя. Необходимо лишь удалять из нее с помощью фильтровальной бумаги все остатки предшествующего раствора. Благодаря этому объемы растворов в маленьких пробирках будут одинаковы, а изменения их концентраций из-за использования одной и той же пипетки без ее промывания и высушивания будут наименьшими. Для предотвращения испарения воды пробирки нужно закрыть пробками. Затем берут пробы тканей. Они должны быть одинаковыми, поэтому их высекают сверлом диаметром не менее 5 мм из пластинки, вырезанной из органа растения. Можно также сначала вырезать из него пробочным сверлом столбик, который затем разрезать на диски одинаковой толщины. При работе с тканями корня или клубня диски делают толщиной 6-8 мм. Если объектом служит лист, то для одной пробы берут по 4-6 дисков из листовой пластинки. Все диски по мере возможности должны состоять из одинаковых тканей.

Диски слегка обсушивают фильтровальной бумагой и опускают в маленькие пробирки с растворами, выдерживая их 20-30 мин. Через каждые 10 мин пробирки встряхивать. Затем ткани вынимают стеклянной палочкой, а растворы подкрашивают метиленовым синим – вносят маленькие кристаллы сухой краски на кончике препаровальной иглы.

Плотность каждого из подкрашенных растворов сравнивают с плотностью исходных растворов следующим образом: пипеткой с тонким оттянутым концом отбирают небольшую порцию подкрашенного опытного раствора. Кончик пипетки опускают в большую пробирку с соответствующим исходным раствором (примерно до его середины) и, слабо нажимая на резинку, выпускают из пипетки небольшую капельку раствора. Наблюдают за окрашенной каплей, которая в разных растворах будет или всплывать, или опускаться, или останется на месте. Результат наблюдений заносят в таблицу по следующей форме:

Таблица 4

Изменение плотности растворов NaCl после выдерживания ткани

Концентрация раствора, М	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5
і	1,83	1,78	1,75	1,73	1,70
Движение капли

Величину ψосм рассчитывают, пользуясь уравнением Вант-Гоффа:

Ψосм = –RTCi,

где R – газовая постоянная 0,0821 (л·атм)/(град·моль); T – абсолютная температура, градусы; C – концентрация в молях; i – изотонический коэффициент. Для перевода величины водного потенциала, рассчитанного в атмосферах, в килопаскали, полученный результат нужно умножить на 101,3.

Задание: определить и рассчитать величину водного потенциала тканей. Объяснить, в каких случаях капля подкрашенного раствора будет всплывать, опускаться или оставаться на месте.

Работа 5. Тургор растительной клетки. Поглощение воды и ее выход из клеток корнеплода моркови

Поступление воды в растительную клетку, помещенную в чистую воду, ограничено клеточной стенкой, растяжение которой не бесконечно. В клетке повышается гидростатическое (тургорное) давление. Это увеличивает свободную энергию молекул воды до уровня свободной энергии молекул чистой воды, и водный потенциал клетки (ψкл) становится равным нулю. Это полностью насыщенные водой клетки. Если клетки поместить не в воду, а в раствор какого-либо осмотика (поваренная соль сахароза и др.), то вода выходит из клеток и они теряют тургор.

Цель работы: продемонстрировать явление тургора на примере поступления и выхода воды в клетках корнеплода моркови.

Материалы и оборудование: 2 стакана, насыщенный раствор NaCl, вода, нож.

Растение: корнеплод моркови.

Ход работы

Из середины корнеплода моркови вырезают, начиная с кончика корня, продольную полосу ткани шириной 8-12 мм и удаляют ее. Две части корня остаются соединенными на протяжении примерно 1/5 всей его длины (рис. 2). Обе части корнеплода помещают в два стакана, стоящие рядом, в одном – насыщенный водный раствор хлорида натрия, в другом – вода.

Рис. 4. Поглощение и выход воды из клеток корнеплода моркови: 1 – корнеплод моркови; 2 – стакан с водой; 3 – стакан с раствором поваренной соли.

Через 1,5–2 ч корень извлекают из стаканов, сравнивают размер и тургор тканей в его половинах и делают вывод о том, в каком из стаканов произошел выход воды из тканей корня, приведший к потере ими тургора.

Задание: сделать рисунок корнеплода моркови и сформулировать вывод о состоянии обеих его частей.

Работа 6. Определение водного потенциала растительных тканей методом Уршпрунга (по изменению длины брусочков ткани)