Осмотичний тиск клітини

Avatar
Автор Лакоза Наталія
Кандидат педагогічних наук, науковий співробітник НЦ «Мала академія наук України», вчитель-методист, викладач біології та хімії гімназії №257 м. Києва. Сфера наукових інтересів: цитологія та фізіологія рослин і тварин, сучасні методики викладання біології та хімії в профільних класах, робота з обдарованими учнями. Автор понад 40 праць. Педагогічний стаж 42 роки. Нагороджена подякою МОН.
Рівень складності Середній
Рівень небезпеки Безпечно
Доступність використовуваних матеріалів На рівні шкільного обладнання
Орієнтовний час на виконання роботи До 1 години

Блок 1. Резюме

Осмотичний тиск – явище, обумовлене наявністю напівпроникної перетинки, яка розділяє розчини. Для живих клітин цією напівпроникною перетинкою є цитоплазматична мембрана, яка і створює осмотичний тиск. Його величина унікальна для різних клітин.

Мета роботи: навчитися визначати осмотичний тиск.

Завдання роботи:

1. Ознайомитися з теоретичною частиною роботи.

2. Визначити експериментальне значення осмотичного тиску клітинного соку в клітинах шкірки цибулі та водорості елодеї методом плазмолізу.

3. Отримані результати занести до табл. 2.

4. Зробити висновок щодо отриманих результатів.

Блок 2. Попередня інформація

Осмотичний тиск – явище, обумовлене наявністю напівпроникної перетинки, яка розділяє розчини. У розчинів, не відділених такою перетинкою, осмотичний тиск не проявляється. Подібні розчини характеризуються певним осмотичним потенціалом, розмір якого залежить від концентрації осмотично активних речовин. Осмотичний тиск водного розчину певної речовини, відділеного від води напівпроникною перетинкою, пропорційний кількості речовини, яка міститься в одиниці об’єму розчинника.

Отже, для визначення осмотичного потенціалу розчину потрібно визначити концентрацію в ньому розчинної речовини. У рослинній клітині роль напівпроникної перетинки виконує вся цитоплазма, зокрема її граничні шари. Осмотичні процеси виконують важливі й різноманітні функції забезпечення життєдіяльності рослинного організму. З цими процесами пов’язане поглинання рослиною води. Осмотичний тиск клітинного соку є регулятором пересування води по рослині, розподілу її між окремими органами. Цей тиск є основою тургору, завдяки якому ніжні, збагачені водою тканини рослини здатні зберігати певну форму, а також пружність і еластичність. Велика концентрація клітинного соку знижує температуру замерзання тканин, що впливає на рівень холодостійкості рослин. З осмотичними процесами пов’язані такі складні фізіологічні явища, як ріст, рухи рослин.

Розмір осмотичного тиску взаємопов’язаний з віком органів, а також із умовами зовнішнього середовища. Наприклад, у рослин-мезофітів, мешканців місцевості середнього зволоження, осмотичний тиск перебуває в межах від 500 до 1000 кПа; у рослин-ксерофітів засолених ґрунтів або засушливих місць осмотичний тиск складає 6000–10000 кПа; у рослин прісних водойм – від 100 до 300 кПа.

Осмотичний тиск клітинного соку визначається методом плазмолізу, який базується на властивості напівпроникності цитоплазми. Якщо клітину помістити в розчин певної речовини, концентрація якої перевищує концентрацію клітинного соку, слабка проникність цитоплазми перешкоджатиме проходженню речовини в клітину, але витягуватиме з неї воду. Втрата клітиною води зменшує об’єм цитоплазми, вона відходить від клітинних стінок і відбувається плазмоліз. Розчин, у який занурюється тканина і цитоплазма, починає відходити від клітинних стінок, буде ізотонічним стосовно цих клітин, оскільки концентрація його буде тотожна концентрації осмотично активних речовин у зазначених клітинах.

Отже, розмір осмотичного тиску розчину прямо пропорційний його концентрації, температурі та визначається формулою:  P = iCRT.

Найкращими об’єктами для вивчення осмотичного тиску є тканини, які містять у клітинному соці антоціан, або тканини з хлоропластами.

Блок 3. Обладнання

соковита фіолетова цибуля, елодея, 1М розчин цукру або хлориду натрію, мікроскоп, скляні бюкси з кришками, піпетка на 10 мл із діленнями, годинник, склограф, термометр.

Блок 4. Експериментальна процедура

Приготуйте 100 мл 1М розчину цукру або хлориду натрію. З цього вихідного розчину відповідним розведенням підготуйте і розлийте в бюкси по 10 мл розчини таких концентрацій: 0,9М;  0,7М ; 0,5М; 0,3М; 0,1М  та воду (див. табл. 1). Для цього користуйтеся піпеткою з діленнями. Підготовлені розчини в бюксах поставте в ряд за зниженням концентрації і позначте її склографом.

З опуклого боку соковитої луски забарвленої цибулі зробіть 10 тонких зрізів розміром по 5 кв. мм. У кожний бюкс із розчином, починаючи з високої концентрації, помістіть по 2 зрізи. Після 20-хвилинного перебування зрізів у розчинах їх потрібно розглянути під мікроскопом. Препарати готуйте в краплині відповідного розчину. Результати досліду занесіть до табл. 2.

Таблиця 1

Приготування розчинів різної концентрації

Концентрація розчину (М) Кількість рідин (мл)
1 М розчин солі води
Вода 10
0,1 1 9
0,2 2 8
0,3 3 7
0,4 4 6
0,5 5 5
0,6 6 4
0,7 7 3
0,8 8 2
0,9 9 1

Блок 5. Аналіз отриманих даних

У клітинах зрізів, які перебували в розчинах вищої концентрації, ніж концентрація клітинного соку, спостерігаємо явище плазмолізу. У розчинах із меншою концентрацією, ніж концентрація клітинного соку, плазмоліз не відбувається. У зрізах, занурених в ізотонічний розчин порівняно з зазначеною тканиною, спостерігається початок плазмолізу. Осмотичний тиск такого розчину є зазвичай майже ідентичним осмотичному тискові клітинного соку.

Припустимо, що в 0,3 М розчині хлориду натрію почався плазмоліз (цитоплазма відійшла тільки в кутах клітин), а в 0,1 М розчині плазмолізу не було. Отже, осмотичний тиск 0,3 М розчину є вищим за осмотичний тиск клітинного соку, а осмотичний тиск 0,1 М розчину є нижчим за осмотичний тиск клітинного соку, або тотожним йому. У зв’язку з цим визначаємо середнє арифметичне між цими концентраціями розчинів:

(0,3 + 0,1) : 2 = 0,2 М.

Підставляємо числові значення у формулу P = iCRT, де Р – осмотичний тиск у кПа, і – ізотонічний коефіцієнт (для хлориду натрію він становить 1,5, а для цукру – 1); С – концентрація розчину в молях, тотожна  концентрації клітинного соку; R – газова постійна величина – 0,082; T – абсолютна температура  – 273°C + кімнатна температура. Визначаємо осмотичний тиск:

1,5 X 0,2 Х 0,082 Х (273+23)=7,28(атм)= 728 кПа.

Для порівняння визначаємо осмотичний тиск клітинного соку водорості елодеї.

На основі отриманих результатів зробіть висновок.

Таблиця 2

Результати досліду

№ з/п Концентрація розчину (М) Ступінь плазмолізу Малюнок плазмолізованої клітини

 

Блок 6. Напрями розвитку

Визначте осмотичну силу в інших рослин.