Занятие IV-V. Водообмен клетки

Работа 5. Определение осмотического потенциала клеточного сока методом плазмолиза

Водный потенциал Ψ характеризует способность воды диффундировать, испаряться или поглощаться. Чем ниже энергия молекул воды, тем ниже и водный потенциал; Ψ чистой воды принят равным нулю, с увеличением концентрации растворенных веществ водный потенциал становится более отрицательным. Молекулы воды перемещаются всегда в направлении от более высокого водного потенциала к более низкому. На водный потенциал раствора влияют не только растворенные вещества, но и другие факторы, поэтому компоненту водного потенциала, зависящую от присутствия растворенных веществ, обозначают как осмотический потенциал Ψ_s. С увеличением концентрации растворенных веществ осмотический потенциал становится все более отрицательным.

Если раствор отделен от чистой воды полупроницаемой мембраной, вода поступает в раствор и вследствие этого возникает давление (осмотическое давление, Р) равное по величине, но противоположное по знаку осмотическому потенциалу. Таким образом, осмотическое давление – это давление, которое необходимо приложить к раствору в осмометре для того, чтобы предотвратить поступление в него воды. Величина осмотического давления в МПа может быть вычислена по формуле:

Р = i сRT; где

R – универсальная газовая постоянная, равная 0,00831 л ∙ МПа/ град ∙ моль;

Ψ_s = - i сR Т – абсолютная температура, (273 + t в опыте, ˚С);

с – концентрация, моль;

i – изотонический коэффициент, для неэлектролитов равен 1,

для электролитов больше 1.

В отсутствие противодавления клеточной стенки, поступление воды в клетку определяется водным потенциалом Ψ_кл. равным осмотическому потенциалу Ψ_s клеточного сока.

Когда противодавление клеточной стенки Ψ_р. достигает большой величины и уравновесит отрицательный осмотический потенциал, клетка перестанет поглощать воду, в этом случае ее водный потенциал равен нулю (Ψ_кл.= 0).

Определение величины осмотического потенциала имеет большое значение для экологических и физиологических исследований. Величина осмотического потенциала позволяет судить о возможности растения поглощать воду. Уменьшение осмотического потенциала клеточного сока при засухе является показателем степени обезвоживания растений и необходимости полива. Растения в определенной степени способны регулировать величину осмотического потенциала, разнообразны и факторы, влияющие на величину осмотического потенциала.

Плазмолитический метод основан на подборе такой концентрации наружного раствора, которая вызывает начальный (уголковый) плазмолиз в клетках исследуемой ткани. В этом случае осмотический потенциал раствора примерно равен осмотическому потенциалу клеточного сока. Такие растворы называют изотоническими или изоосмотическими.

Цель работы: определить величину осмотического потенциала клеточного сока плазмолитическим методом.

Объект исследования: лук с окрашенными чешуями.

Реактивы и оборудование: 1 М NaCl, дистиллированная вода; 2 бюретки, 10 бюксов, фильтровальная бумага, предметные и покровные стекла, лезвие, препаровальные иглы, пинцет, секундомер, микроскоп.

Ход работы:

1. Приготовить в бюксах по 10 мл растворов хлорида натрия с концентрацией от 0,1 до 1 М с интервалом в 0,1М исходя из 1 М раствора NaCl и дистиллированной воды (таблица 1).Для отмеривания нужного объема раствора хлорида натрия и воды использовать бюретки.

Таблица 1

Концентрация раствора, М	На 10 мл раствора
	1 М NaCl, мл	дист. вода, мл
0,1	1,0	9,0
0,2	2,0	8,0
0,3	3,0	7,0
0,4	4,0	6,0
0,5	5,0	5,0
0,6	6,0	4,0
0,7	7,0	3,0
0,8	8,0	2,0
0,9	9,0	1,0
1,0	10,0	0,0

2. Приготовить при помощи лезвия 20 срезов эпидермиса с выпуклой стороны чешуи окрашенного лука и через каждые 2 минуты погрузить в растворы по 2 среза на 30 минут.

3. После экспозиции срезы рассмотреть в микроскоп в том же порядке в капле соответствующего раствора из бюкса, отметить степень и форму плазмолиза, зарисовать наблюдаемую картину.

4. Определить изотоническую концентрацию раствора (С), которая вызывает уголковый плазмолиз у 50% клеток исследуемого среза.

5. Зная изотоническую концентрацию, вычислить осмотический потенциал клеточного сока в атмосферах по уравнению: Ψ_s = - сRT i. Значение i взять из таблицы 2.

Таблица 2

Концентрация NaCl, М	1,0	0,8	0,7	0,6	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
Изотонический коэффициент, i	1,62	1,64	1,66	1,68	1,70	1,73	1,75	1,78	1,83

6. Объяснить зависимость степени плазмолиза клеток от концентрации наружного раствора.

Результаты и обсуждение:

Концентра-ция раствора, М	Продолжительность пребывания срезов в растворе, мин		Степень и форма плазмолиза	Микроскопическая картина
	время погружения	время наблюдения
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0

Изотоническая концентрация с =