Какими свойствами должен обладать раствор вызывающий плазмолиз

Явление плазмолиза и деплазмолиза

Цель работы.

Убедиться на опыте, что цитоплазма живой клетки эластична, полупроницаема и способна плазмолизироваться.

Материалы и оборудование.

Луковица с темно-фиолетовой окраской сочных чешуй (например, сорт Даниловский), 1 М раствор нитрата калия KNO3, или хлорида натрия NaCl, или сахарозы С12Н22О11, спички, спиртовка, или газовая горелка, или электроплитка, микроскоп и комплект  оборудования для работы с ним: предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, лезвие безопасной бритвы, стеклянная палочка, стакан с водой, полоски фильтровальной бумаги, скальпель, пинцет, кисточка, марлевая салфетка, осветитель или настольная лампа.

Краткое теоретическое пояснение.

В живой клетке цитоплазма эластична и полупроницаема. При потере воды объем цитоплазмы уменьшается, а при поступлении воды увеличивается до первоначального. Это свойство позволяет клеткам переносить временное обезвоживание и поддерживать постоянство своего состава.

Со свойствами эластичности и полупроницаемости можно ознакомиться на опыте с плазмолизом и деплазмолизом.

Плазмолиз — искусственно вызываемое отставание цитоплазмы от оболочки клетки. Деплазмолиз — исчезновение плазмолиза. В качестве плазмолитиков — веществ, растворы которых вызывают плазмолиз, используют неядовитые вещества, слабо проникающие через цитоплазму в вакуоль.

Плазмолиз можно вызвать, погружая клетку в раствор соли или сахара, концентрация которого выше концентрации клеточного сока (гипертонический раствор). Если бы цитоплазма была проницаемой, то происходило бы выравнивание концентраций клеточного сока и гипертонического раствора путем диффузного перемещения воды и растворенных веществ из клетки в раствор и обратно. Однако цитоплазма, обладая свойством полупроницаемости, не пропускает внутрь клетки растворенные в воде вещества. Напротив, только вода, согласно законам осмоса, будет высасываться гипертоническим раствором из клетки, т. е. передвигаться через полупроницаемую цитоплазму. Объем вакуоли уменьшится. Цитоплазма в силу эластичности следует за сокращающейся вакуолью и отстает от оболочки клетки сначала в уголках, затем во многих местах с образованием вогнутых

поверхностей (вогнутый плазмолиз), и, наконец, протопласт принимает округлую форму (выпуклый плазмолиз). При погружении плазмолизированной клетки в воду или гипотонический раствор наблюдается деплазмолиз.

Ход работы.

1. Наблюдение явления плазмолиза. Лезвием безопасной бритвы делают тонкий срез с выпуклой стороны сочной чешуи лука. (Можно взять кожицу с вогнутой стороны чешуи лука, которая очень легко снимается. Однако клеточный сок этих клеток не содержит антоциана, поэтому вакуоли будут бесцветны.) Срез помещают на предметное стекло в каплю воды, накрывают покровным стеклом и рассматривают при малом и большом увеличении микроскопа клетки с окрашенным клеточным соком, обращая внимание на оболочку, цитоплазму, ядро и вакуоль.

Затем на препарате заменяют воду на раствор соли или сахара. Для этого с одной стороны возле покровного стекла помещают каплю 1 М раствора нитрата калия. С противоположной стороны фильтровальной бумажкой оттягивают воду из-под покровного стекла. Таким образом, на место воды под покровное стекло поступает раствор. Эту процедуру проделывают 2—3 раза для полной замены воды раствором. Спустя 5—10 мин наблюдают плазмолиз.

2. Наблюдение явления деплазмолиза. На плазмолизированном микропрепарате производят замену раствора нитрата калия чистой водой с помощью фильтровальной бумажки. Наблюдают за изменениями в клетках, ведущими к деплазмолизу.

3.Выявление неспособности к плазмолизу мертвых клеток. Способностью к плазмолизу обладают только живые клетки. Чтобы убедиться в этом, готовят новый препарат. Срез чешуи лука помещают в большую каплю воды на предметное стекло и убивают клетки нагреванием препарата на пламени спиртовки (нагревать следует осторожно, не допуская полного испарения воды). Препарат охлаждают, воду отсасывают фильтровальной бумажкой, наносят на срез каплю 1 М раствора нитрата калия и накрывают покровным стеклом. Препарат рассматривают под микроскопом. Плазмолиза не происходит.

Выводы.

1. Цитоплазма эластична, вследствие этого она способна в гипертоническом растворе отставать от оболочки клетки, а в гипотоническом вновь восстанавливать первоначальное положение.

2. Цитоплазма полупроницаема: пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества. 3. Плазмолиз и деплазмолиз можно наблюдать только в живых клетках.

Контрольные вопросы.

1. Что такое плазмолиз?

2. Что такое деплазмолиз?

3. Какие формы плазмолиза вы знаете?

4. О каких свойствах цитоплазмы можно говорить, изучая плазмолиз?

5. Способны ли плазмолизироваться мертвые клетки?

Плазмолиз — это осмотический процесс в клетках растений, грибов и бактерий, связанный с их обезвоживанием и отступлением жидкой цитоплазмы от внутренней поверхности клеточной мембраны с образованием полостей. Это возможно благодаря наличию клеточной стенки, которая обеспечивает жесткий внешний каркас. Деплазмолиз — обратный процесс, то есть восстановление исходной формы клетки при снижении осмотического давления во внеклеточной жидкости.

Происхождение плазмолиза и деплазмолиза

Плазмолиз протекает в клетках грибов, растений и бактерий, у которых имеется крепкая клеточная стенка. При их нахождении в гипертоническом растворе, концентрация электролитов в котором больше, чем в цитоплазме, происходит отдача воды в межклеточное пространство. В зависимости от степени обезвоживания плазмолиз клетки делят на уголковый с минимальным отступлением цитоплазмы, вогнутый, судорожный, колпачковый и выпуклый.

Частичному деплазмолизу подвержены все указанные варианты плазмолиза, но восстановить полную жизнеспособность клетки можно только в случае судорожного, уголкового, вогнутого плазмолиза, так как он развивается либо в маленьких масштабах, либо не приводит к повреждению внутриклеточных структур. Выпуклый плазмолиз — это полностью необратимый процесс. Он по форме частично напоминает судорожный вариант, но последний часто обратим.

Осмотические явления в клетке

Такие явления, как плазмолиз и деплазмолиз, взаимно противоположны. Плазмолизом называется сморщивание клетки при ее нахождении в гипертоническом растворе. Деплазмолиз — это восстановление исходной формы и размера клетки, у которой ранее произошел плазмолиз. Плазмолиз — это осмотическое явление, которое происходит в растительной и бактериальной клетке, а также в клетках грибов.

Важное условие для его развития — наличие клеточной стенки, жесткого каркаса, обеспечивающего постоянную форму и размеры. В них это явление можно описать как процесс сморщивания внутренней среды клетки из-за выхода жидкости в межклеточное пространство и образование полостей между отступившей цитоплазмой и клеточной оболочкой. То есть подвижная цитоплазма, теряя жидкость, сморщивается и освобождает полости между клеточной мембраной и ее внутренней средой.

Бытовой пример плазмолиза и деплазмолиза

Плазмолиз клетки растений, грибов и бактерий — обратимый процесс. При этом бактерии, клетки которых имеют клеточную стенку, могут находится в таком состоянии очень долго. Но попадая в благоприятную среду, они способны восстановиться и продолжить свою жизнедеятельность. Бытовым примером плазмолиза и деплазмолиза является приготовление варенья. В растворе с высокой концентрацией сахара происходит плазмолиз. Это обеспечивает сохранность продукта долгое время, так как бактерии не могут осуществлять свою жизнедеятельность.

При употреблении варенья, когда в растворе снижается осмотическое давление, бактериальная клетка снова становится активной. Это значит, что протекает такое явление, как деплазмолиз — восстановление гель-зольных свойств ее цитоплазмы и нормальной работоспособности. Если в растворе присутствует патогенная микрофлора в достаточном количестве, то она вполне способна вызывать инфекционное заболевание.

Осмотические явления в животных клетках

Крайним вариантом деплазмолиза животной клетки является гемолиз эритроцита. Он разрушается в гипотонических растворах по причине его чрезмерного набухания. Из-за более низкой концентрации электролитов снаружи эритроцита вода устремляется через мембрану внутрь, чтобы уровнять осмотическое давление. Однако ввиду ограниченности внутреннего пространства клетки и ее низкой вместимости происходит разрыв мембраны и гемолиз. Растительная клетка отличается большей прочностью из-за наличия клеточной стенки, а потому ее набухание часто не приводит к лизису. В определенный момент гидростатическое давление внутри клетки выравнивается с осмотическим, что прекращает дальнейшее поступление воды в цитоплазму.

В гипертонических растворах в эритроцитах происходит обратное явление — вода удаляется из цитоплазмы, и клетка сморщивается. Однако у высокоразвитых многоклеточных организмов предел осмотического воздействия очень низкий. А потому клетка чаще погибает, так как не может длительно оставаться жизнеспособной при наличии очень вязкой цитоплазмы. Более того, в организме человека каждая клетка должна выполнять некие функции, а не просто существовать. Клетка, которая «не работает», будет устранена макрофагами.

Тема. Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука.10 класс
Тип урока. Совершенствование и применение теоретических знаний и умений на практике.
Вид урока. Лабораторная работа.
Дидактическая цель: Создание условий для осознания и осмысления блока новой учебной информации средствами ИКТ. Формирование понятия полупроницаемость мембраны, одного из важных свойств мембраны клетки.
Задачи.
Образовательные. Продолжить формирование естественно-научного представления о единстве окружающего мира. Развивать умение проводить наблюдения в живых объектах. Закреплять навыки выполнения лабораторного эксперимента. Расширять кругозор с целью развития логического мышления в предварительно созданной ситуации поиска
Развивающие. Формировать умения работать с информацией, способствовать развитию общеучебных и общебиологических навыков: наблюдения, сравнения, обобщения и формулирования доказательств и выводов. Развивать умения находить ошибки, объяснять их.
Воспитательные. Развивать коммуникативные способности. Подготовка личности «информационного общества»
Основные этапы урока: мотивация, восприятие, осмысление, запоминание ,применение, обобщение, контроль, рефлексия. Информация о домашнем задании.
Средства обучения. Микроскопы, предметные и покровные стекла, стеклянные палочки, стаканы с водой, фильтровальная бумага, раствор поваренной соли, репчатый лук, проектор, компьютеры, интерактивная доска, USB микроскоп БИОР-2
Ход урока.
Организационный момент
Пояснение цели урока, его место в изучаемой теме, особенности проведения.
Проверка домашнего задания. Строение и функции плазматической мембраны.
“Лови ошибку!”. Парная работа. Задание для парной работы. Ученик бойко отвечал у доски, раскрывая строение мембраны, но допустил ошибки. Найдите их. Основу мембраны составляет двойной слой углеводов, который можно сравнить со стенкой мыльного пузыря, так как молекулы мыла и углеводов построены сходным образом. Клеточные мембраны обладают такими важными свойствами как подвижность и текучесть, самозамыкаемость и проницаемость благодаря динамичной структуре углеводного слоя. В клеточных мембранах встречаются тысячи различных белков. Различают периферические белки, которые располагаются на наружной или внутренней поверхности углеводного слоя; интегральные белки, которые погружены в двойной углеводный слой; полуинтегральные белки насквозь пронизывают мембрану, контактируя при этом с наружной и внутренней средой клетки. В мембранах помимо белков и углеводов, могут содержаться липиды. В основном липиды располагаются на наружной поверхности мембраны и обеспечивают распознавание внешних сигналов, сцепление соседних клеток.
Задание: Представьте, что веществам надо проникнуть в клетку. Для этого необходимо преодолеть плазматическую мембрану. Какие известные способы проникновения веществ вы можете вспомнить?
-50355543815
Учащиеся должны знать явления фагоцитоза, пиноцитоза на примере простейших, простую диффузию на примере обмена газов в клетке, облегченную диффузию осмос, активный транспорт).3.Этап подготовки к усвоения нового материала. Мотивация
Проблемные вопросы:
Почему при внесении в почву избытка минеральных удобрений растения вянут?
Почему выделяется сок с кусочка лимона посыпанного сахаром?
Гипотезы …..
4.Этап усвоения новых знаний. Осмысление
Лабораторная работа. «Наблюдение плазмолиза и деплазмолиза в клетках кожицы лука». (Пассивный транспорт).
Можно использовать 2 варианта.
1 вариант. Дополнительную информацию по теме «Плазмолиз и деплазмолиз» учащиеся находят на странице сайта «Википедия» в Интернете, а именно найти определения понятий плазмолиз, деплазмолиз, гипертонический раствор, гипотонический раствор, изотонический раствор, тургор). Затем проводится самостоятельное исследование.
2 вариант
Работа с информационными листами. Провести самостоятельное исследование в виде эксперимента по заданному алгоритму
Дополнительная информация информационном листе.
Плазмолиз – явление отставания цитоплазмы от оболочки клетки.

Деплазмолиз – постепенное возвращение цитоплазмы к оболочке клетки.

Гипертоническом раствор — Если клетка находится в гипертоническом растворе, концентрация которого больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы оболочки – происходит плазмолиз.
Гипотонический раствор- Если плазмолизированную клетку поместить в гипотонический раствор, концентрация которого меньше концентрации клеточного сока, вода из окружающего раствора будет диффундировать внутрь вакуоли. В результате увеличения объема вакуоли повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая начинает приближаться к стенкам клетки, пока не примет первоначальное положение — произойдет деплазмолиз.
Изотонический раствор – концентрация раствора равна концентрации клеточного сока
Алгоритм выполнения работы:
Приготовьте микропрепарат кожицы лука, рассмотрите клетки под микроскопом. Зарисуйте клетку, обратите внимание на расположение цитоплазмы относительно клеточной оболочки.
Удалите с микропрепарата воду, приложив к краю покровного стекла фильтровальную бумагу. Нанесите на предметное стекло каплю раствора поваренной соли. Наблюдайте за изменением положения цитоплазмы по отношению к клеточной оболочки. Какое явление Вы наблюдаете, объясните его причины (вспомните, какой раствор называют гипертоническим). Зарисуйте клетку.
Фильтровальной бумагой удалите с микропрепарата раствор поваренной соли, промойте микропрепарат дистиллированной водой. Наблюдайте за состоянием цитоплазмы. Какое явление Вы наблюдаете, объясните его причину (вспомните, какой раствор называют гипотоническим). Зарисуйте клетку.
Проявление, какой функции плазматической мембраны Вы наблюдали?
Сделайте вывод, соотнесите его со своей гипотезой.
Отметьте скорость плазмолиза и деплазмолиза. Объясните разницу в скорости этих двух процессов.
Оформите отчет по работе.
Сообщение учащегося. (Задание было такое. Ученик должен был самостоятельно исследовать вне урока данную тему и составить рассказ с использованием заданного списка понятий. Понятия: тургор, уголковый плазмолиз, вогнутый плазмолиз, выпуклый и судорожный.)
Плазмолиз растительной клетки:

А — клетка в состоянии тургора; Б — уголковый; В — вогнутый; Г — выпуклый; Д — судорожный. 1 — оболочка, 2 — вакуоль, 3 — цитоплазма, 4 – ядро.

5.Этап закрепления новых знаний.
Вопросы
С какими свойствами цитоплазмы и вакуоли связаны осмотические явления клетки?
Что такое тургор, плазмолиз, деплазмолиз?
Может ли происходить плазмолиз в мертвой клетке?
Как можно вызвать плазмолиз в клетках чешуи лука?
Объясните, как ведут себя эритроциты в различных растворах?
6. Этап повторения пройденного материала. Работа в группах. Задания для групп. Мозговой штурм
1.Группа. Два студента оперируют лягушку. Они все время смачивают обнаженные внутренние органы лягушки солевым раствором и, тем не менее, через некоторое время эти органы начинают сморщиваться и лягушка гибнет. Заглянув в учебник, студент обнаруживают, что концентрация солевого раствора взята неверно 9% вместо нужных 0,9%. Какой процесс имел место? а) тургор б) диффузия в) осмос
2 группа.Эритроциты крови человека поместили в раствор NaСl. Через несколько минут они увеличились в объеме и лопнули. Каким является этот раствор по отношению к клеткам человека? а) изотонический б) гипертонический в) гипотонический
Группа Вопрос: «В какие растворы помещены животные клетки?»
1
2
3

4 группа Веселая задачка.
Набившись в бочку, словно у них там час пик, селедки требуют больше соли и сразу закрывают за собой крышку бочки. Попробуйте проникнуть внутренним взором в бочку к селедкам и скажите, чем там с ними соль занимается?
7 этап Этап обобщения и систематизации новых знаний
Тест на понимание.
Инструкция: Выпишите номера правильных утверждений.
Осмос идет только при наличии;
1 – наличие полупроницаемой мембраны.
2 – наличие двух растворов разной концентрации.
3 – наличие двух растворов одинаковой концентрации.
4 – молекулы (или ионы) растворителя могут проникать через мембрану.
5 – молекулы (или ионы) растворенного вещества проникают через мембрану.
6 – идет процесс диффузии.
7 – диффузия идет из области высокой концентрации раствора в область более низкой концентрации.
8 – идет процесс адсорбции.
9 – процесс диффузии управляем.
Вставьте нужные по смыслу слова
1. Движение частиц из области высокой концентрации в область низкой концентрации называется ……………… – это явление можно пронаблюдать …….. в растительном и животном мире в ………….
2. На биологические системы распространяются законы ………., ………., что подтверждает взаимосвязь ……….. и …………… природы.
8этап Рефлексия
Что произвело на вас наибольшее впечатление?
Что вам помогало в процессе занятия для выполнения задания, а что мешало?
Есть ли что-либо, что удивило вас в процессе занятия?
Чем вы руководствовались в процессе принятия решения?
Учитывалось ли при совершении собственных действий мнение участников группы. (работа в групах)
Как вы оцениваете свои действия и действия группы?
9. Этап информации о домашнем задании
Домашнее задание на выбор.
1.Упростить текст учебного материала по данной теме без потери смысла
2. «Свернуть » текстовую информацию в таблицу
3.Найти черты сходства и отличия двух процессов: плазмолиза и деплазмолизаN п/пЭтап учебного мероприятия Приемы и методы
1 Организационный момент
Словесный
2 Проверка домашнего задания Диалог. мыслетворчество3 Этап подготовки к усвоения нового материала Метод проблемного изучения
4 Этап усвоения новых знаний Проблемно-поисковый, контроль выполнения лаб. Работы. Эксперимент. Самостоятельная работа.
5 Этап закрепления новых знаний Фронтальный опрос. Полилог. Эвристическая беседа
6 Этап повторения пройденного материала Мозговой штурм
7 Этап обобщения и систематизации новых знаний словесный
8 Рефлексия аналитический
9 Этап информации о домашнем задании словесный