Работа 14. Определение осмотического потенциала клеточного сока методом плазмолиза

Осмотический потенциал является компонентом водного потенциала, характеризующий снижение активности воды частицами растворенного вещества. Осмотически активными веществами в клетке являются соли, сахара, аминокислоты, органические кислоты и другие низкомолекулярные полярные соединения, растворенные в клеточном соке. Осмотический потенциал клеточного сока определяет максимальную способность клетки поглощать воду. Величина его зависит от условий выращивания, вида растений и является показателем их приспособления к условиям произрастания на почвах различной водоудерживающей силы.

Осмотический потенциал можно рассчитать по уравнению Вант-Гоффа:

_= -RTCi101,3 кПа,

где R – универсальная газовая постоянная (0,082 латм / градмоль);

T – абсолютная температура (273 + tС);

C – концентрация клеточного сока, в молях;

i – коэффициент Вант-Гоффа, характеризующий ионизацию раствора (значение i приведена в таблице15);

101,3 – коэффициент перевода атм в кПа.

Так как концентрация клеточного сока исследуемой ткани не известна, ее определяют по изотоническому раствору. Изотонический раствор находят плазмолитическим методом. Для этого срезы исследуемой ткани погружают в ряд растворов известной концентрации, а затем рассматривают в микроскоп. Исходя из того, что плазмолиз способны вызывать только гипертонические растворы, находят такой, в котором в клетках наблюдается начальный (уголковый) плазмолиз. Следующий раствор более низкой концентрации, не вызывающий плазмолиза, будет гипотоническим. Следовательно, изотонический раствор будет находиться между этими двумя растворами. Его концентрация будет равна среднему арифметическому из концентраций этих растворов.

Цель работы. Определить осмотический потенциал клеточного сока листьев разного возраста, яруса, наземных или водных.

Ход работы. Работу начинают с приготовления растворов NaCl, KNO₃ или сахарозы убывающей концентрации от 1,0 до 0,1 М. Наиболее удобно готовить по 10 мл каждого раствора, наливая в чашечки соответствующее количество 1 М раствора и воды, пользуясь схемой (работа 13, табл. 13). Готовят растительные препараты и сразу же помещают их в чашки с приготовленными растворами, начиная с наибольшей концентрации. Подсохшие препараты для опыта непригодны.

В растворах NaCl или KNO₃ препараты выдерживают 2…3 мин, а в растворах сахарозы – 15…20 мин. Протоплазма в очень слабой степени проницаема для сахаров, поэтому растворы сахарозы вызывают стойкий плазмолиз. Минеральные соли более легко проникают через протоплазму в клеточный сок, и через некоторое время в клетках наступает деплазмолиз. Поэтому в растворах NaCl и KNO₃ срезы нужно выдерживать строго определенное время.

Затем срезы из чашек переносят на предметные стекла в каплю соответствующего раствора, покрывают покровными стеклами и рассматривают в микроскоп при малом увеличении. В каждом препарате определяют степень плазмолиза, характерную для большинства его клеток, результаты наблюдений записывают в табл. 16 и зарисовывают клетки.

Т а б л и ц а 16. Определение осмотического потенциала

Концентрация растворов, моль	Рисунки клеток	Степень плазмолиза (сильный, умеренный, начальный, отсутствует)	Концентрация клеточного сока, моль	Осмотический потенциал, кПа (атм.)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,1

На основании полученных данных, определяют концентрацию изотонического раствора. Осмотический потенциал клеточного сока рассчитывают по уравнению Вант-Гоффа, составляют сводную таблицу и делают вывод о величине осмотического потенциала клеточного сока у молодых и старых листьях, водных и наземных растений.

Вопросы:

1. Дайте определение осмотического потенциала, укажите его роль в поглощении воды клетками?

2. Назовите величину осмотического потенциала различных органов растений и растений различных экологических групп.

3. Укажите связь между величиной водного потенциала, осмотического потенциала и потенциала давления.

4. На чем основан метод определения осмотического потенциала клеточного сока в лабораторной работе?

Материалы и оборудование: луковицы лука, элодея, 1,0 М раствор NaCl или KNO₃ или сахарозы, предметные и покровные стекла, фарфоровые чашки, мерные пипетки на 10 мл, ланцеты или лезвия бритвы, препаровальные иглы, кусочки фильтровальной бумаги, стеклянные палочки, микроскопы.