Файл: Клетка как осмотическая системаt.pdf

Растительная клетка представляет собой осмотическую систему. Клеточный сок вакуоли является высококонцентрированным раствором. Чтобы попасть в вакуоль, вода должна пройти через клеточную стенку, плазмалемму, цитоплазму и тонопласт. Клеточная стенка хорошо проницаема для воды. Плазмалемма

(плазматическая мембрана растительной клетки) и тонопласт (мембрана, окружающая клеточную вакуоль)

и тонопласт являются полупроницаемой мембраной, а вакуоль с клеточным соком – концентрированным раствором. Поэтому, если клетку поместить в воду, то вода по законам осмоса начнет поступать внутрь клетки.

Если поместить клетку в раствор более высокой концентрации, чем в клетке, то под микроскопом видно, что цитоплазма отстает от клеточной оболочки. Клеточный сок остается внутри вакуоли, а между цитоплазмой и оболочкой образуется пространство, заполненное внешним раствором. Явление отставания цитоплазмы от клеточной оболочки получило название плазмолиза.

Плазмолиз происходит в результате того, что под влиянием более концентрированного внешнего раствора вода выходит из клетки (от своего большего химического потенциала к меньшему), тогда как растворенные вещества остаются в клетке.

Если клетку поместить в чистую воду или гипотонический раствор, то тургорное состояние клетки восстановится и происходит процесс деплазмолиза.

Формыплазмолизааз иза

В ходе плазмолиза форма плазмолизированного протопласта меняется. В начале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют

уголковым.

Формыплазмолизааз иза

Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют

вогнутым.

Формыплазмолизааз иза

Места, в которых сохраняется связь протопласта с клеточной стенкой, отражают расположение групп плазмодесм

(цитоплазматические нити, соединяющие соседние клетки) в

клетке. Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название

выпуклого.

Формыплазмолизааз иза

Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных

Протопласт остается связанным

Гехта, прикрепляющимися к клеточной стенке в местах расположения групп плазмодесм. Такой плазмолиз носит название судорожного.

Формыплазмолизааз иза

Колпачковый плазмолиз возникает при разной проницаемости плазмалеммы и тонопласта: ионы калия, медленно проникают в цитоплазму через калиевые каналы, вызывая ее набухание. В тонопласте таких каналов не имеется, и поэтому объем вакуоли не увеличивается.

Факторыакторы,, влияющиевлия иенана плазмолизплаз олиз::

вязкость цитоплазмы;

разность между осмотическим давлением внутриклеточной и внешней среды;

химический состав и токсичность внешнего гипертонического раствора;

характер и количество плазмодесм;

размер, количество и форма вакуолей.

При помещении клеток в чистую воду или в слабо концентрированный раствор вода поступает в клетку. Количество воды в клетке увеличивается, объем вакуоли возрастает, клеточный сок давит на цитоплазму и прижимает ее к клеточной оболочке. Под влиянием внутреннего давления клеточная оболочка растягивается, в результате клетка переходит в напряженное состояние — тургор.

В условиях водного дефицита в молодых тканях резкое усиление потери воды приводит к тому, что тургорное давление клетки становится отрицательным и протопласт, сокращаясь в объеме, не отделяется от клеточной стенки, а тянет ее за собой. Клетки и ткани сжимаются. Это явление называется циторриз.

Сосущаясиласу ая с аклеткик етки

Сила, с которой вода поступает внутрь клетки, называется сосущей силой – S. Она тождественна водному потенциалу. По мере поступления воды в вакуоль, ее объем увеличивается, вода разбавляет клеточный сок, и клеточные стенки начинают испытывать давление. Клеточная стенка обладает определенной эластичностью и может растягиваться.

С увеличением объема вакуоли цитоплазма прижимается к клеточной стенке и возникает тургорное давление на клеточную стенку (Р). Одновременно со стороны клеточной стенки возникает равное по величине противодавление клеточной стенки на протопласт. Противодавление клеточной стенки называется потенциалом давления (-Р).

Величина сосущей силы S определяется осмотическим давлением клеточного сока и тургорным гидростатическим давлением клетки Р, которое равно противодавлению клеточной стенки, возникающей при ее растяжении –Р.

Сосущаясиласу ая с аклеткик етки

Таким образом, сосущая сила зависит от величины осмотического давления и тургорного напряжения клетки и определяется следующими соотношениями:

если клетка находится в состоянии полного насыщения (тургора), то ее осмотическое давление (Р) равно тургорному напряжению (Т), т.е. Р=Т. В таком случае клетка не будет всасывать воду и ее сосущая сила (S) будет равна нулю (S=0)

при некоторой потере воды клеткой осмотическое давление будет больше тургорного напряжения (Р>Т), недостаток последнего уравновеситься сосущей силой: Р=Т+S, величина сосущей силы S=Р-Т, т.е. разности между осмотическим давлением и тургорным напряжением.

Если растение находится в условиях достаточной увлажненности почвы и воздуха, то клетки находятся в состоянии полного тургора.

При недостатке влаги в почве вначале возникает водный дефицит в клеточной стенке. При длительном недостатке влаги большинство клеток теряет тургор, и растение начинает завядать, теряя эластичность и упругость.

Если из-за очень большой потери воды тургорное давление

упадет до нуля, то лист завянет совсем. Дальнейшая потеря воды приведет к гибели протопласта клеток. Приспособительным признаком к резкой потере воды является быстрое закрытие устьиц при недостатке влаги.