Рабочая тетрадь по дополнительной профессиональной программе повышения
жүктеу/скачать 1,64 Mb. Pdf көрінісі
|
2 Агрономия
- Бұл бет үшін навигация:
- Осмотические явления в растительной клетке. Плазмолиз.
Раздел 4. Модуль компетенции 1 «Исследование строения растительной клетки. Наблюдение диффузии и осмоса» Тема 4.1 Исследование строения растительной клетки. Наблюдение диффузии и осмоса Осмотические явления в растительной клетке. Плазмолиз. Все биологические мембраны являются полупроницаемыми, одни вещества (воду, газы) они пропускают, а другие (крупные заряженные молекулы, к примеру, глюкозу) — нет. Избирательность транспорта веществ через мембрану считается одним из признаков жизни на клеточном уровне. Мертвая клетка не контролирует поступление веществ внутрь и выведение веществ наружу. Тем не менее, из-за липидной природы мембрана даже мертвой клетки остается полупроницаемой, хотя и менее «избирательной», чем мембрана живой. Избирательность транспорта через проницаемую мембрану ведет к возникновению в клетке осмотических явлений. Осмотическими называют явления, происходящие в системе, состоящей из двух растворов, разделенных полупроницаемой мембраной. В растительной клетке роль полупроницаемых пленок выполняют: плазмалемма — мембрана, разделяющая цитоплазму и внеклеточную среду, и тонопласт — мембрана, разделяющая цитоплазму и клеточный сок, представляющий собой содержимое вакуоли. Осмос — диффузия воды через полупроницаемую мембрану из раствора с низкой концентрацией растворенного вещества в раствор с высокой концентрацией растворенного вещества. Представим сосуд, разделенный на две части полупроницаемой мембраной, в одной половине сосуда находится более концентрированный раствор соли (к примеру, 1M NaCl), в другой — менее концентрированный (0,01 M NaCl). В начале опыта объем раствора в каждой из половин одинаков, а концентрация соли различается (рис. 1A). Рис. 1 Схема явления осмоса Ионы Na+ и Cl-, на которые соль, будучи сильным электролитом, распадается сразу после попадания в раствор, не могут пройти через мембрану, в отличие от молекул воды. Неверно думать, что вода из отсека с большей концентрацией соли не переходит в отсек с меньшей концентрацией. Вода идет через мембрану в обе стороны, но интенсивность перехода разная. Известно, что ионы в воде гидратированы — покрыты гидратной «шубой». Вода распадается на ионы H+ и OH - которые электростатически связываются с ионами хлора и натрия, соответственно. Так как в «правой» половине сосуда концентрация Na+ и Cl - больше, соответственно больше воды требуется для гидратирования этих ионов (рис. 1). В связи с этим вода интенсивнее переходит из отсека с малой концентрацией соли в отсек с большой концентрацией. Поскольку вода будет перетекать из разбавленного раствора в концентрированный быстрее, чем в обратном направлении, в целом движение воды между двумя растворами будет идти в одну сторону. В результате уровень раствора в первом понижается, а в последнем повышается; концентрация соли в отсеках выравнивается (рис. 1B). Заметим, что изменение объема жидкости и концентрации соли связано с перераспределением только молекул воды, но не соли, так как мембрана непроницаема для ионов натрия и хлора. 46 Если приложить к столбу жидкости в отсеке с большей начальной концентрацией соли давление (толстая стрелка на рис.1B), диффузия воды замедлится. Давление, при котором диффузия жидкости прекращается, называется осмотическим давлением. Описанным образом осмотическое давление измеряется для раствора, к которому прикладывается давление (то есть в описанном примере измерено осмотическое давление раствора с большей начальной концентрацией соли). Осмотическое давление — очень важная величина, характеризующая осмос. В физической химии осмотическое давление обозначается буквой π и вычисляется по простой формуле: π = CRT , где C — концентрация раствора, R — универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/(К. моль); T — абсолютная температура (K). Проанализируем это выражение. R — постоянная величина, константа, которая никак не влияет на осмотическое давление. Температуру тоже можно принять за постоянную величину, поскольку мы рассматриваем живые системы, которые существуют в узком температурном диапазоне. Следовательно, осмотическое давление раствора зависит только от его концентрации, причем зависимость линейная: чем больше концентрация соли (или другого жүктеу/скачать 1,64 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|