Объясните причины плазмолиза и деплазмолиза какое свойство мембраны

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.

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?