Чернецкая,Безрученок,каленчук-Физиология растений(Лаб.практикум) Часть1

время наступления фаз плазмолиза у большинства клеток. Следить за тем, чтобы препараты не подсыхали, вводя время от времени под покровные стекла новые капли растворов. Результаты записать в таблицу:

6) микроскоп; 7) пр дм тное и покровное стекла; 8) полоски фильтровальной бумаги.

Краткий те ретический материал. В предыдущих работах бы пр дем нстрировано важнейшее свойство цитоплазмы – п лупр ницаемость, то есть способность легко пропускать в ду и задерживать растворенные вещества. Однако цитоплазма не обладает идеальной полупроницаемостью: она пропускает не только воду, но и многие вещества, причемнекоторые из них со значительной скоростью. К числу таких веществ относится метиленовая синяя, которая довольно быстро проникает в растительные клетки. Ткани некоторых растений способны накапливать большое количество метиленовой синей вплоть до почти полного извлечения ее из наружного раствора вследствие химического связывания краски содержащимися в клетках дубильными веществами, причем нередко образуются небольшие синие кристаллы.

11

Ход работы. Заполнить две пробирки раствором метиленовойсиней. Поместитьводнупробирку2–3 побегаэлодеи, вторую оставить в качестве контроля. Через 2–3 ч (или через сутки) отметить изменение интенсивности окраски в сосуде с растениями по сравнению с контролем (рассматривать на светлом фоне). Поместить 1–2 интенсивно окрашенных листочка на предметное стекло в каплю 1 М раствора КNО3, накрыть покровным стеклом и через 15–20 мин. рассмотреть в микроскоп при большом увеличении. Зарисовать плазмоли-

зированную клетку.

фильтровальнойÏолесÃÓбумаги; 13) цветные карандаши.

Сделать вывод, ответив на следующие вопросы:

1. В какой части клетки накапливается метиленовая синяя?

2. Как объяснить отсутствие обратной диффузии поглощенной краски из клеток в наружный раствор?

3. Остаются ли клетки живыми по ле накопления в них метиленовой синей?

Работа 6. Прижизн нное окрашивание клеток нейтральным красным

Материалы и оборудование: 1) луковица обыкновенного лука, листья разных растений; 2) 0,02% раствор нейтрального красного в капе ьнице; 3) 1 М раствор КNO3 в капельнице; 4) 10% раств р аммиака в капельнице с притертой пипеткой;

Краткий теоретический материал. Подобно метиле-

новой синей краска нейтральный красный способна проникать в живые клетки и накапливаться в них в больших количествах. При непродолжительном пребывании клеток в растворе нейтрального красного цитоплазма не отмирает, в чем можно убедиться, вызвав плазмолиз окрашенных клеток (плазмолизироваться могут только живые клетки). Нейтральный красный – двухцветный индикатор: в кислой

12

среде (рН < 6) он имеет малиновую окраску, в щелочной – желтую.

Для понимания результатов данной работы необходимо иметь в виду, что в растворе с рН ≈ 7 нейтральный красный находится в форме недиссоциированных молекул, хорошо растворимых в липидах мембран, тогда как в кислой среде это вещество диссоциирует на ионы, плохо растворимые в липидах. Цитоплазма живой клетки имеет слабее сродство к красителю. Окрашивание цитоплазмы и ядра – признак повре-

ждения клетки.

частьÏолесÃÓкрашена красите ем (клеточная стенка, цитоплазма или ваку ль) и в как й цвет (раскрасить цветным каранда-

Ход работы. Приготовить 2–3 среза эпидермиса чешуи обыкновенного лука или листьев каких-либо других растений и поместить их на предметное стекло в большую каплю раствора нейтрального красного, не накрывая покровным стеклом (при хорошем доступе воздуха прокрашивание происходит быстрее). Через 10–15 мин. (не более) отсосать раствор краски фильтровальной бумагой, перенести срезы в

каплю воды, накрыть покровным теклом и рассмотреть в

микроскоп. Заменить воду 1 М ра твором КNO3 и ввести каплю 10% аммиака, являющ гося сильным ядом. Рассмотреть препарат под микроскопом. Заменить воду 1 М раствором КNO3 и продо жать наб юдения при большом увеличе-

нии. Зарис вать п азм изированную клетку, отметив, какая

шом).

Отсосать из-под покровного стекла раствор КNO3 и ввести каплю 10% аммиака. Рассмотреть препарат под микроскопом, обратив внимание на окраску цитоплазмы и ядра в погибших клетках. Зарисовать клетку.

Сделать выводы, ответив на следующие вопросы:

1. Велика ли проницаемость клеточных мембран для

нейтрального красного?

2. Вкакойчастиживойклеткинакапливаетсякрасительи как это объяснить?

3. Какова реакция рН клеточного сока?

13

4. Как изменяется сродство цитоплазмы к нейтральному красному при ее повреждении?

Работа 7. Влияние ионов калия и кальция на проницаемость цитоплазмы

Материалы и оборудование: 1) луковица обыкновенного лука; 2) побеги элодеи; 3) 0,02% раствор нейтрального крас-

харозыÏолесÃÓв капельнице; 7) лезвие бритвы; 8) препаровальная предметное стекло в каплю 1 М раствора сахарозы и накрыть

игла; 9) микроскоп; 10) предметные и покровные стекла; 11) фарфоровые чашечки (12 шт.); 12) карандаш по стеклу; 13) кусочки фильтровальной бумаги.

Краткий теоретический материал. Задача этой рабо-

ты, являющейся продолжением предыдущей, показать, что проницаемость цитоплазмы зави ит от ионов минеральных

солей. Ионы, повышающие т п нь гидратации коллоидов,

увеличивают проницаемость, тогда как ионы, проявляющие коагулирующее действие, вызывают д гидратацию белков, уменьшение пор мембран и пониж ние скорости проникновения веществ в к етку.

Ход раб ты. На ить раствор нейтрального красного в 2 фарфор вые чашки, д бавив в одну из них 1 / 10 объема 1 М раств ра КNO3, а в другую – 1 / 10 объема 0,7 М Са(NO3)2 (18 капель раств ра краски и 2 капли раствора соответствующей соли). Сделать на чашках надписи карандашом по стеклу.

Поместить в растворы по 3 среза эпидермиса лука или по 3 листочка элодеи. Через 5 мин. вынуть по одному срезу (или листочку), обсушить фильтровальной бумагой, поместить на

покровным стеклом. То же самое сделать с объектами, пролежавшими в растворе краски в течение 10 и 15 мин. Рассмотреть плазмолизированные клетки в микроскоп и сравнить скорость проникновения нейтрального красного в вакуоли (по интенсивности окраски).

14

Сделать вывод о влиянии ионов разной валентности на проницаемость цитоплазмы.

Работа 8. Определение сосущей силы клеток упрощенным методом (по Уршпрунгу)

Материалы и оборудование: 1) большой клубень кар-

тофеля; 2) 1 М раствор NаС1; 3) дистиллированная вода; 4) бюретки с воронками (2 шт.); 5) тарелка; 6) нож большой

(кухонный); 7) скальпель; 8) пинцет; 9) крышки чашек Петри (7 ÏолесÃÓшт.); 10) кусок стекла с прямыми углами (предметное стекло); 11) фильтровальная бумага; 12) карандаш по стеклу;

13) полоски миллиметровой бумаги 1×10 см; 14) термометр комнатный.

Краткий теоретический материал. Поступление воды в клетку определяется ее о ущей илой (S), которая зависит от степени насыщения клетки водой. В остоянии полного завядания (или начинающ го я плазмолиза) тургорное давление отсутствует и сосущая ила клетки равна ее осмотическому давлению (Р = 0, S = π). При погружении клеток в воду тургорное дав ение достига т максимальной величины, а сосущая сила падает до ну я (Р = π, S = 0). Клетки наземных растений, как прави не бывают насыщены водой, у таких клеток Р < π, а S = π – Р.

Определение сущей силы клеток упрощенным методом Уршпрунга существляется путем подбора равновесного раствора, в котором не происходит ни потери, ни поглощения воды клетками. Однако данный метод основан на измерении неконцентрациирастворов, аразмеровкусков, вырезанныхиз исследуемых органов растений и погруженных в растворы известной концентрации: при погружении куска ткани в раствор, S которого больше S клеток, раствор отнимает воду от клеток и их размеры уменьшаются. Если S клеток больше S раствора, то клетки всасывают воду и увеличиваются в объеме. При равенстве S клеток и раствора размеры клеток не изменяются.

15

Упрощенный метод Уршпрунга пригоден только для крупных паренхиматозных органов со слабо развитыми механическими тканями (клубней, корнеплодов). Достоинство данного метода – простота и возможность непосредственно наблюдать за изменениями тургора в зависимости от степени насыщения клеток водой.

Ход работы. Приготовить по 20 мл растворов NaCl кон-

центрации (моль / л) 0,1; 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 5,0, смешивая в чашках соответствующее количество 1 М раствора и воды. В чашку налить чистую воду. Вырезать из картофельного клубня большим ножом плоскопараллельную пластинку толщиной 3–4 мм, положить пластинку на тарелку; пользуясь предметным стеклом, вырезать из пластинки прямоугольник шириной 20–30 мм и длиной 40–70 мм (чем длиннее, тем лучше). Разрезать прямоугольник вдоль на 7 одинаковых по-

было полным (даже н большая ча ть поло ки, оказавшаяся вне раствора, будет испарять воду, что приведет к грубому искажению резу ьтатов опыта). Готовить и измерять полоски следует быстро, не допуская подвядания материала. Тарелка, на котор й разрезают к убень, стекло и скальпель должны быть сухими. Вытекающий из клубня при разрезании сок удаляют фильтр вальн й бумагой.

Через 20–30 мин. пинцетом извлечь полоски израстворов, промокнуть фильтровальной бумагой и повторно измерить их длину. Записать результаты по форме:

16

Во второй строке таблицы записать сосущую силу растворов, которая численно равна их осмотическому давлению. Вычислить по уравнению Вант-Гоффа: π = RTCi, где π – осмотическое давление (Мпа), R – универсальная газовая постоянная (0,00831 кДж / град моль), T – абсолютная температура (273 + to C), C – концентрация раствора (моль / л), i – изотонический коэффициент, показывающий отношение числа частиц (молекул и ионов) в растворе к исходному количеству молекул растворенного вещества.

Для неэлектролитов, например, для сахарозы, i = 1. Для растворов электролитов i зависит от числа ионов, на которые распадается молекула, и степени диссоциации. Значения i для

наполÏолесÃÓвину свисали ее края.

растворов NaCl следующие:

Данные для разности длины поло ок можно получить, вычтя из большей в личины м ньшую, причем увеличение длины обозначить знаком «+» а уменьшение – знаком «–». В последней строке отметит степень тургора ткани (сильный, средний, слабый) и и его отсутствие; для определения этого показателя раз жить по оски на тарелке так, чтобы они

Сделать выв ды, бъяснив причины изменения размеров полосок в растворах разной концентрации, и записать сосущую силу клеток перед погружением их в растворы.

Работа 9. Зависимость сосущей силы от степени насыщения клеток водой

Материалы и оборудование: 1) кусок миллиметровой бумаги 10 × 10 см; 2) линейка.

Краткий теоретический материал. Данная работа – продолжение предыдущей. На основе данных, полученных в работе 8, нужно вычертить диаграмму, показывающую, как

17

изменяются сосущая сила клеток (S), осмотическое давление клеточного сока (π) и тургорное давление (Р) при изменении степени насыщения клеток водой.

Если до погружения в растворы все клетки имели более или менее одинаковую степень насыщения водой, а следовательно, и одинаковые S, π и Р, то после пребывания клеток в растворах все эти показатели для разных полосок стали различными.

Ход работы. Заполнить форму, в которую записать по-

казатели, характеризующие состояние клеток после пребывания вÏолесÃÓрастворах (см. таблицу в работе 8):

Длина полоски l, мм

Сосущая сила S, МПа

Осмотическое давление π, МПа

Тургорное давление Р, МПа

1. Длина полосок (l). В 1-ю троку формы записать

длину полосок после пр бывания кл ток в ра творах, начиная с наименьшей концентрации. При совпадении длины полосок в нескольких самых кр пких растворах (например, 0,6; 0,8 и 1,0 М) выбрать наибо ее с абый из них (в приведенном примере 0,6 М), п ск ьку уже в этом растворе клеточные стенки достигли предела с кращения.

2. С сущая сила клет к (S). Исходя из того, что полоски достаточно д лго пр лежали в растворах и перестали изменяться по длине (между клетками и растворами установилось равновесие), следует полагать, что сосущая сила клеток сравнялась сосущей силой внешних растворов. Выписать величины из 2-й строки таблицы работы 8.

3. Осмотическое давление клеточного сока (π). Для самой короткой полоски (l1) характерно полное отсутствие тургора: Р1 = 0, откуда (по формуле S = π – Р) π1 = S1. Остальные полоскиимеютвсе болееразбавленныйклеточный сок, причем π уменьшается обратно пропорционально объему клеток (или длине полосок): π1l1 = πnln, откуда πn = π1l1 / ln.

18

4. Тургорное давление (Р) находимпо форм уле S = π – Р, откуда Р = π – S.

Заполнив форму, вычертить диаграмму (Рис. 2). Для этого на куске миллим етровой бумаги начер ить систему координат, откладывая по оси абсцисс миллиметры, а по оси ординат – мегапаскали. На оси абсцисс отложить длину полосок (l), например 1 мм = 1 см, причем точку пересечения осей обозначить не нулем, а l1.

На си рдинат сначала отложить значения π, затем значения Р, п лученные точки со единить линия ми. Пол учатся графики зависимости π и Р от степени насыщения клеток водой. Значения д я S откладывать не придется, так как эти величины будут представлены отрезками π – Р.

В выводах указать, как изменяются π, Р и S в зависимости от на ыщения клеток водой.

РисÏолесÃÓ. 2. Зависимость осм отических пока зателей от степени насыщения клеток водой

19

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ТЕМЕ «ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ»

20