Давления клеточного сока

Вводные пояснения. Сформировавшаяся растительная клетка имеет большую вакуоль, содержащую водный раствор различных органических и минеральных веществ, от концентрации которых зависит осмотическое давление клеточного сока вакуоли. Давление, которое способен развивать раствор, всасывая воду через полупроницаемую мембрану, называется осмотическим. Величина осмотического давления раствора прямо пропорциональна его концентрации и абсолютной температуре.

Вант-Гофф установил, что осмотическое давление разбавленных растворов подчиняется газовым законам:

P= R*C*T*i, где

Р - осмотическое давление, кПа;

R — газовая постоянная 8,3144 Дж/(моль*К), если осмотическое давление рассчитывается в атмосферах(атм), то R= 0,0821 л*атм/(моль*К)

Т — абсолютная температура, К (273⁰+t⁰С комнатная);

С — изотоническая концентрация, моль*л^-1;

i — изотонический коэффициент Вант-Гоффа, для неэлектролитов (например, сахарозы) i=1.

По современным требованиям, осмотическое давление, сосущая сила клеток, выражаются в паскалях (Па). 1Атм= 1,01*10⁵Па=1,01*10²кПа.

Величина осмотического давления клеточного сока характеризует устойчивость растений к почвенной засухе. Повышение этого показателя является критерием обезвоживания растений и необходимости полива.

Если растительная клетка помещена в воду или гипотонический раствор, концентрация которого ниже, чем концентрация вакуолярного сока, вода будет всасываться клеткой, и это приведет к увеличению объема клетки. При помещении клетки в гипертонический раствор концентрация и осмотическое давление которого выше, чем у клеточного сока, происходит выход воды из клетки в окружающую среду, и это приводит к уменьшению объема содержимого клетки и отделению протопласта от клеточной оболочки (плазмолиз).

Уменьшение объема содержимого растительной клетки может происходить не только при возникновении плазмолиза. Оно возможно и при быстром иссушении клеток, например, мякоти листа, в жаркое полуденное время. Протоплазма клеток, сокращаясь при этом в объеме, не отделяется от оболочки, а увлекает за собой внутрь клетки отдельные ее участки. Возникает циторриз.

При определении осмотического давления клеточного сока растительной клетки критерием служит начальный (уголковый) плазмолиз. Данный метод основан на поиске таких пограничных концентраций наружного раствора, один из которых вызывает начальный плазмолиз, а следующий (менее концентрированный) не вызывает плазмолиза. Концентрация изотонического раствора (раствор, осмотическое давление которого равно осмотическому давлению клеточного сока), равна среднему арифметическому между концентрациями этих пограничных растворов.

Определение осмотического давления в клетках клубней, луковиц, корневищ, листьев сельскохозяйственных культур используется в диагностике обеспеченности растений водой, оценке условий хранения, осмотическое давление в клетках луковицы репчатого лука, клубнях картофеля должно составлять 15-20 атм. Повышение осмотического давления более 20 атм свидетельствует о недостаточной влажности и может привести к пересыханию луковиц и корнеплодов, их увяданию. Осмотическое давление ниже 15 атм означает избыток влаги, что может стать причиной загнивания растеневодческой продукции.

Материалы и оборудование. Луковица лука с пигментированными чешуями, 1М раствор сахарозы. Безопасные бритвы, микроскопы, предметные и покровные стекла, бюксы, градуированные пипетки на 10 мл, кисточки, препаровальные иглы, часы, фильтровальная бумага.