Что значит тургор клетки
тургор
Смотреть что такое «тургор» в других словарях:
ТУРГОР — (от позднелат. turgor вздутие наполнение), внутреннее гидростатическое давление в живой клетке, вызывающее напряжение клеточной оболочки. У животных тургор клеток обычно невысок, у растительных клеток тургорное давление поддерживает листья и… … Большой Энциклопедический словарь
ТУРГОР — (от позднелатинского turgor вздутие, наполнение), напряженное состояние клеток, обусловленное внутриклеточным гидростатическим давлением. Снижением тургора сопровождаются процессы увядания, старения и разрушения клеток … Современная энциклопедия
ТУРГОР — ТУРГОР, гидростатическое давление в клетках растений и бактерий; результат ОСМОТИЧЕСКОГО нагнетания воды. Вода проникает через полупроницаемую мембрану клетки, в результате чего клетка набухает; увеличению объема препятствует ограниченная… … Научно-технический энциклопедический словарь
ТУРГОР — (от позднелат. turgor вздутие, наполнение), напряжённое состояние клеточной оболочки, создаваемое гидростатич. давлением внутриклеточной жидкости. В растит, клетках внутр. давление на клеточную стенку всегда превышает давление на неё наружного… … Биологический энциклопедический словарь
тургор — сущ., кол во синонимов: 1 • давление (28) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
ТУРГОР — (тургесценцня, turgor vitalis), напряжение тканей. Нормальный Т. обусловливается всей совокупностью физиол. процессов в ткани или в клетке, т. е. состоянием кровообращения, иннервации, обмена веществ и анат. целостностью самого субстрата.… … Большая медицинская энциклопедия
Тургор — (от позднелатинского turgor вздутие, наполнение), напряженное состояние клеток, обусловленное внутриклеточным гидростатическим давлением. Снижением тургора сопровождаются процессы увядания, старения и разрушения клеток. … Иллюстрированный энциклопедический словарь
тургор — (от позднелат. turgor вздутие, наполнение), внутреннее гидростатическое давление в живой клетке, вызывающее напряжение клеточной оболочки. У животных тургор клеток обычно невысок, у растительных клеток тургорное давление поддерживает листья и… … Энциклопедический словарь
Тургор — (позднелат. turgor «вздутие, наполнение», от лат. turgere «быть набухшим, наполненным») имеет несколько значений: Тургор тканей внутреннее осмотическое давление в живой клетке, вызывающее напряжение клеточной оболочки … Википедия
тургор — (лат. turgere быть набухшим, наполненным) тургесценция состояние растительных клеток, тканей и органов, при котором они становятся упругими вследствие давления содержимого клеток на их эластичные оболочки. Новый словарь иностранных слов. by… … Словарь иностранных слов русского языка
тургор — (turgor; лат. turgeo быть наполненным, набухшим) напряженность и эластичность ткани, изменяющиеся в зависимости от ее физиологического состояния; термин применяется преимущественно для характеристики состояния кожи … Большой медицинский словарь
ТУРГОР
ТУРГОР (лат. turgere быть набухшим) — обобщенное представление, характеризующее способность клеток, мягких тканей и органов животных оказывать сопротивление различным механическим воздействиям.
Термины «тургор» и «тургорное давление» появились первоначально в физиологии растений. Применительно к растительной клетке Т. означает внутриклеточное гидростатическое давление. Это давление вызывает напряжение клеточной оболочки, к-рое важно для поддержания формы растений, их устойчивости. Позднее термин «тургор» получил распространение и для описания механических свойств клеток, мягких тканей и органов животных.
Способность противостоять механическим напряжениям у клеток животных, не имеющих клеточной оболочки (см. Клетка), определяется цитоскелетом, клеточной поверхностью, их взаимодействием, формирующим динамичный механический каркас клетки, а также работой ионных насосов и каналов, интенсивностью обменных процессов и т. п. Воздействия, разрушающие компоненты цитоскелета, клеточной поверхности или ингибирующие активный транспорт ионов, понижают жесткость клеток.
Механические свойства клеток тесно связаны с их способностью к фагоцитозу, локомоции, участию в морфогенезе и меняются в физиол. и патол. процессах (напр., при делении, дифференцировке, опухолевой трансформации). Способность клеток крови к деформации во многом определяет ее реологические характеристики (см. Вязкость, Реология). В частности, повышение жесткости эритроцитов ведет к увеличению сопротивления потоку крови в капиллярах, т. е. нарушению микроциркуляции (см.).
Механические свойства мягких тканей и органов определяются механическими параметрами составляющих их клеток, межклеточных контактов, всех других составных элементов, их взаимным расположением, величиной АД, интенсивностью водно-солевого обмена и другими факторами. Поддержание механических свойств тканей и органов (напр., соединительной ткани, полостных органов, легких, кожного покрова) на необходимом уровне существенно для выполнения ими своих основных функций. Определение тургора кожи, подкожной клетчатки и других мягких тканей имеет определенное диагностическое значение в клин, практике. Механические свойства тканей и органов меняются при нарушениях водно-солевого обмена (см.), сопровождающего многие заболевания почек и жел.-киш. тракта, при нарушениях кровообращения, опухолевом росте, старении организма (см. Старость, старение) и т. д.
Изучение механических свойств, а также других биофизических параметров клеток, тканей и органов может быть использовано для прогноза заболеваний, дифференциальной диагностики, выявления механизмов патол. процессов и объективного контроля за их течением, разработки протезов. Напр., у больных псориазом относительная вязкость эпидермиса (см. Кожа) резко падает в период обострения, повышается в процессе лечения, но не достигает значений, свойственных эпидермису здоровых людей. Эти наблюдения могут быть использованы для заблаговременного выявления контингента лиц, предрасположенных к этой форме патологии, а также для прогнозирования рецидива заболевания. Делаются попытки использовать данные о вязкости крови и жесткости эритроцитов в качестве неспецифических показателей состояния организма.
Для оценки механических свойств клеток животных обычно измеряют давление, необходимое для продавливания клеточной поверхности микроиглой или ее всасывания в микрокапилляр, с одновременной регистрацией величины деформации. С помощью другой методики оценивают долю клеток, оставшихся неразрушенными в суспензии после стандартного механического воздействия, или наблюдают за деформацией клетки, прикрепленной к субстрату, под действием заданной сдвигающей нагрузки.
Механические свойства тканей и органов измеряют как в статическом, так и в динамическом режимах, прилагая давление к их поверхности либо наблюдая за распространением пульсовой волны, применяя ультразвуковые и другие методы. Напр., для определения механических свойств эпидермиса к его поверхности приклеивают торец цилиндрического зонда диаметром 3 мм с помощью мед. клея. Спустя 30—60 сек. зонд, соединенный с датчиком силы, приводят в поступательное движение с заданной скоростью в направлении, перпендикулярном поверхности кожного покрова в области измерения. Регистрируют силу, необходимую для отрыва приклеенного участка эпидермиса. Траектория разрыва проходит внутри эпидермиса, вдоль контура участка, пропитанного клеем, т. е. между приповерхностными слоями клеток. Продвижение поверхности, окружающей приклеенный участок, ограничивается корпусом датчика силы. Повторные измерения на соседних участках с различными скоростями сдвига позволяют построить зависимость силы отрыва от скорости и оценить вязкость эпидермиса.
Библиогр.: Брагинская Ф. И. и др. Изучение ультразвукового гемолиза эритроцитов в норме и при патологии, Биофизика, т. 27, в. 4, с. 679, 1982; Волков Е. И. и Черна fi-ски й Д. С. Биологические следствия физической организации плазматических мембран нормальных и опухолевых клеток, Изв. АН СССР, сер. биол., № 1, с. 29, 1981; Ивенс И. и С к е fi-лак Р. Механика и термодинамика биологических мембран, пер. с англ., М., 1982; Маркин В. С. Организация мембран в плоскости слоя и форма клетки, Биологические следствия теории, Биофизика, т. 26, в. 1, с. 158, 1981; Реги-р e р С. А. Лекции по биологической механике, ч. 1, М., 1980; Special issue on measurement of physical properties of skin, J. invest. Derm., v. 69, № 3, 1977.
Что такое Тургенсия? (Биология)
turgenciae Это явление полного расширения клетки при набухании под давлением жидкости. Благодаря этому явлению клетки набухают, поглощая воду, оказывая давление на клеточные мембраны, напрягая их.
Когда жидкость оказывает внешнее давление на клеточную стенку, это называется тургорным давлением. В то время как внутреннее давление, оказываемое на содержимое ячейки растянутой клеточной стенкой, называется давлением на стенку. В общем, оба давления, давление тургора и давление на стенке, противоположны друг другу, поддерживая баланс.
На тургор живой клетки влияют три основных фактора:
1- Образование осмотически активных веществ в клетке,
2- Достаточный запас воды
3- полупроницаемая мембрана.
Некоторые предыдущие концепции, чтобы понять тургор в биологии
осмос
Вода, жизненно важный элемент для всех живых существ, обладает физическими свойствами, которые отражаются на клеточном уровне в том, как она переносится из одной клетки в другую, а также входит и выходит из внутриклеточной среды во внешнюю среду..
Этот процесс называется осмосом и состоит из диффузии воды и минералов через относительно проницаемую мембрану из области более высокой концентрации в более низкую концентрацию..
Когда клетка находится в нормальном состоянии, концентрация внеклеточной и внутриклеточной жидкости такая же, как и баланс между внутренней средой и внешней средой..
Когда клетка подвергается воздействию гипертонической среды, внутренняя вода пластыря имеет тенденцию выходить, чтобы сбалансировать степень концентрации внешней среды с внутренней частью клетки, вызывая плазмолиз..
плазмолиз
В отличие от тургора, это явление происходит, когда клетки, теряя воду, сжимаются, отделяя протопласт от клеточной стенки. Плазмолиз обусловлен полупроницаемостью цитоплазматической мембраны и проницаемостью клеточной стенки у растений..
Это связано с тем, что условия внеклеточной среды являются гипертоническими, то есть вода, содержащаяся в вакуоле, выходит из гипертонической среды (осмос), обезвоживающей клетку..
Наконец, стенка клеточной мембраны отделяется, потому что клетка плазмолизуется. Если во время этого процесса растение не получает воды для заполнения вакуоли, чтобы клетка восстановила свой тургор, наиболее вероятно, что растение погибнет.
Важность Тургора
Во-первых, тургор помогает перемещать питательные растворы между клеткой и клеткой. Это связано с разницей концентрации клеточного сока между одной клеткой и другой. С другой стороны, явление тургора необходимо для роста различных органов.
Тургор необходим клеткам растений для поддержания их в вертикальном положении. Растительные клетки, которые теряют много воды, имеют меньшее тургорное давление и имеют тенденцию становиться вялыми. Потеря воды в конечном итоге приводит к увяданию растения.
Когда клеточные стенки расслабляются с более высокой скоростью, чем вода может пересечь мембрану, это приводит к клетке с меньшим тургорным давлением, производящим противоположный эффект, плазмолиз.
Тургор в растениях
Заводы гидравлические машины; они зависят от «давления тургора», чтобы удлинить свои клетки и регулировать потоотделение через открытие и закрытие устьичных клеток.
Клеточная стенка позволяет растительным клеткам противостоять тургору, этот процесс не происходит с другими клетками, такими как эритроциты, которые легко взрываются из-за этого явления. Благодаря тургорному давлению растения приобретают зеленоватый цвет.
Тургор вызван осмотическим потоком воды из области с низкой концентрацией растворенного вещества вне клетки вакуоли клетки, которая имеет более высокую концентрацию растворенного вещества. По этой причине растения зависят от тургора, чтобы поддерживать свою строгость.
Тургор участвует в клеточном метаболизме и часто является регулятором тургорного давления, ключом к реакции растения на изменения в окружающей среде..
Перерыв в процессах, которые регулируют тургор, может быть причиной снижения производительности при воздействии напряженности, такой как засуха, загрязнение и экстремальные температуры, поэтому важно учиться в сельском хозяйстве.
Большую часть времени клетки растений получают воду из жидкости, которая заполняет пространство между клетками и проникает в крошечные полости между целлюлозными волокнами, которые выстилают клеточные стенки.
Поскольку большинство клеток пропитано этой жидкостью, и поскольку она почти всегда содержит осмотический потенциал, больший, чем клеточный сок, растение будет в основном состоять из полностью тусклых клеток..
Клеточный тургор придает растению твердость, помогает ему поддерживать свою форму и позволяет ему эффективно функционировать. Все сеянцы, а также травянистые растения и растительные структуры, такие как листья и цветы, полностью зависят от тургора своих клеток..
Тургор в лаборатории
Тургор может возникать при суспендировании клеток в разбавленных растворах и / или при подаче воды с низкими концентрациями растворенного вещества (например, водопроводной воды или дождевой воды)..
По мере испарения воды остаются растворенные вещества, концентрируя водный раствор. Это приводит решение от гипотонического к изотоническому, а затем гипертоническому.
Листья растений имеют тенденцию падать, когда испарилось достаточное количество воды, купая клетки в изотоническом, а не гипотоническом растворе.
Напротив, клетки животных не имеют клеточных стенок и обычно купаются в изотоническом растворе. Вот почему клетки животных обычно не показывают тургор, а скорее подвергаются воздействию гипотонического раствора.
Бактерии также предпочитают существовать в тургидном состоянии, где контраст, плазмолиз, мешает метаболизму и росту.
Фактически, один из подходов к сохранению пищевых продуктов заключается в создании гипертонуса в пищевых продуктах, таких как высокие концентрации соли или сахара, для предотвращения тургора и стимулирования плазмолиза..
Тургор в медицине
Тургор также относится к нормальной эластичности кожи, ее способности расширяться, благодаря внешнему давлению тканей и интерстициальной жидкости, и возвращаться в исходное состояние.
С помощью оценки тургора врач может определить, обезвожен ли человек, поэтому неотъемлемой частью медицинского осмотра является оценка тургора кожи..
Тургор тканей клетки
Тургор
У этого термина существуют и другие значения, см. Тургор (значения).
Ту́ргор тка́ней — напряжённое состояние оболочек живых клеток. Тургорное давление — внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку.
Тургор обуславливается тремя факторами: внутренним осмотическим давлением клетки, которое вызывает напряжение клеточной оболочки, внешним осмотическим давлением, а также упругостью клеточной оболочки.
Тургор животных клеток, за редким исключением, невысок. Разница между внутренним и внешним давлением не превышает 1 атмосферы. Тургор клеток у растений и грибов существенно выше; обычно внутреннее давление составляет от 5 до 10 атмосфер, живые ткани по этой причине обладают упругостью и существенной конструктивной прочностью. У некоторых растений, растущих на засоленных почвах (галофитов), а также у грибов разница между внутренним и внешним давлением клеток может достигать 50 и даже 100 атмосфер.
Тургор — показатель оводнённости и состояния водного режима живых организмов. Снижением тургора сопровождаются процессы автолиза (распада), увядания и старения клеток.
Этимология термина
Слово «тургор» образовано от позднелат.turgor («вздутие, наполнение»), которое ведёт своё происхождение от латинского turgere («быть набухшим, наполненным»).
Клеточный тургор и плазмолиз
Минеральные соли, а также растворимые в воде органические соединения (сахара и др.) создают определенную концентрацию веществ клеточного сока.
Протоплазма клетки обладает легкой проницаемостью для воды и не пропускает соли, находящиеся в вакуолях. Это вызывает поступление воды в клетку, так как вода движется через полупроницаемую протоплазму в сторону большей концентрации раствора.
В клетке создается определенное осмотическое давление раствора. Под осмотическим давлением раствора понимают давление, которое нужно приложить, чтобы помешать проникновению воды в раствор, отделенный от нее полупроницаемой мембраной.
Противодавление эластически растягиваемой осмотическим давлением клеточной оболочки называют тургорным давлением. Поступление воды в клетку зависит от разности между осмотическим и тургорным давлением, то есть от величины сосущей силы клетки.
В растительных клетках вследствие осмотического давления клеточный сок давит на протоплазму, а последняя – на клеточную оболочку. Давление содержимого клетки на оболочку, уравновешиваемое сопротивлением растянутой оболочки, называется клеточным тургором.
Клетки в состоянии тургора, то есть в напряженном состоянии, плотно прижаты друг к другу, что придает упругость органам растения.
В жизни растений тургор играет важную роль. Благодаря тургору травянистые части растений (листья, стебли, цветки) находятся в напряженном упругом состоянии и все процессы жизни – ассимиляция, движение веществ, испарение и рост – совершаются нормально.
Благодаря тургору клеток корень во время роста может раздвигать частицы почвы; раскрывание устьиц на листьях и стеблях растений совершается также благодаря тургору. Кроме того, вследствие тургора происходят многочисленные движения, которые имеют место у растений, например раскрывание и замыкание венчиков цветков, складывание листьев на ночь, растрескивание некоторых сочных плодов, движения тычинок и т.д.
Ослабление клеточного тургора можно наблюдать при плазмолизе. Если молодые травянистые стебли (например, цветочные стрелки или листья одуванчика) положить в 30%-ный раствор сахара или в 10%-ный раствор селитры, то через несколько минут они сделаются вялыми и длина их уменьшится.
Под микроскопом видно, как в клетках, подвергнутых плазмолизу, клеточная протоплазма начинает постепенно отходить от стенок (рис.1). При слабом плазмолизе это отхождение протоплазмы происходит лишь частично (вогнутый плазмолиз), а при сильном плазмолизе (в крепких растворах) протоплазма отходит полностью и принимает вид выпуклого комочка (выпуклый плазмолиз).
В протоплазме остаются ядро, протоплазма, пластиды и уменьшившиеся в размере вакуоли. При наличии в клеточном соке пигмента (например, антоциана в клетках красной капусты) последний при плазмолизе приобретает более яркую окраску.
Рис.1. Плазмолиз клеток листа мха мниум.
В том случае, когда плазмолизированные клетки остаются живыми, можно произвести деплазмолиз, то есть восстановить тургор, для чего клетки следует поместить в чистую воду.
С явлением тургора и плазмолиза тесно связаны многие вопросы сельскохозяйственной практики.
Тургор тканей
При чрезмерно сильном, неосторожном удобрении почвы концентрация почвенного раствора может подняться до таких пределов, при которых поступление воды в корневую систему становится затруднительным и может произойти необратимый плазмолиз корневых волосков и других живых клеток корня. При этом рост растений совершенно прекращается и всходы могут погибнуть или совсем не появиться.
Клетки растений часто страдают от недостатка воды в окружающей среде. После полной потери тургора протоплазма не отделяется от оболочки. Объем протопласта уменьшается, а вслед за ним сжимается и деформируется клеточная оболочка.
Это не плазмолиз, а высыхание клеток вследствие чрезмерного испарения.
Тургор тканей — напряжённое состояние оболочек живых клеток. Тургорное давление — внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку.
Тургор обуславливается тремя факторами: внутренним осмотическим давлением клетки, которое вызывает напряжение клеточной оболочки, внешним осмотическим давлением, а также упругостью клеточной оболочки.
Тургор животных клеток, за редким исключением, невысок.
Разница между внутренним и внешним давлением не превышает 1 атмосферы. Тургор клеток у растений и грибов существенно выше; обычно внутреннее давление составляет от 5 до 10 атмосфер, живые ткани по этой причине обладают упругостью и существенной конструктивной прочностью.
У некоторых растений, растущих на засоленных почвах (галофитов), а также у грибов разница между внутренним и внешним давлением клеток может достигать 50 и даже 100 атмосфер.
Тургор — показатель оводнённости и состояния водного режима живых организмов. Снижением тургора сопровождаются процессы автолиза (распада), увядания и старения клеток.
Что значит тургор клетки
Известно, что одним из продуктов реакции медного купороса и желтой кровяной соли является полупроницаемая мембрана ферроцианида меди (II), которая хорошо пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы CuSO4. Такая избирательная проницаемость мембраны способствует протеканию процесса осмоса, характерного, в том числе и для жизнедеятельности растительной клетки [4, c.306]. А сам эксперимент, проведенный в XIX веке Морицем Траубе, продемонстрировал, что в неживой природе неорганических веществ можно найти такие химические соединения, которые при взаимодействии образуют совершенное подобие растительной клеточки, способной вбирать в себя одни вещества из окружающей среды и выделять другие. По теории Траубе, рост полученных им искусственных клеточек происходит вследствие внутреннего гидростатического давления (тургор), которое играет важную роль в жизни растений. Таким образом, клеточки Траубе принято считать моделям живой клетки [9].
Еще в 1750г. русский ученный М.В. Ломоносов получал с помощью желтой кровяной соли удивительные по окраске малорастворимые в воде соединения, которые иногда называют «ферроцианидными солями Ломоносова», или «ферроцианидные кустарники Ломоносова». Эти изумительные растения, похожие на нитевидные водоросли формируются благодаря образованию на поверхности кристалликов желтой кровяной соли полупроницаемой пленки [1, c.126-127].
2. Теоретическая часть
Явление осмоса наблюдается при наличии двух систем с различной концентрацией веществ, где подвижность растворителя больше подвижности растворённых веществ. Важным частным случаем осмоса является осмос через полупроницаемую мембрану, когда они сообщаются с помощью полупроницаемой мембраны. В этом случае по законам термодинамики выравнивание концентраций происходит за счет вещества, для которого мембрана проницаема.
Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя [13, с.228]. (Подвижность растворённых веществ в мембране относительно мала). Как правило, это связано с размерами и подвижностью молекул, например, молекула воды меньше большинства молекул растворённых веществ. Если такая мембрана разделяет раствор и чистый растворитель, то концентрация растворителя в растворе оказывается менее высокой, поскольку там часть его молекул замещена на молекулы растворённого вещества. Вследствие этого переходы частиц растворителя из отдела, содержащего чистый растворитель, в раствор, будут происходить чаще, чем в противоположном направлении. Соответственно, объём раствора будет увеличиваться (а концентрация вещества уменьшаться), тогда как объём чистого растворителя будет, соответственно, уменьшаться (рис.1).
При рассмотрении двух систем с различной концентрацией по сторонам полупроницаемой мембраны выравнивание концентраций в системе 1 и 2 возможно только за счет перемещения воды. В системе 1 концентрация воды выше, поэтому поток воды направлен от системы 1 к системе 2. По достижении равновесия реальный поток будет равен нулю [12, с.188]
Рис. 1 Схема формирования осмотического давления
В случаях, когда мембрана проницаема не только для растворителя, но и для некоторых растворённых веществ, перенос последних из раствора в растворитель позволяет осуществить диализ, применяемый как способ очистки полимеров и коллоидных систем от низкомолекулярных примесей, например электролитов [15, c.38-56].
Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, некоторых из растворённых в крови питательных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности; для больших белковых молекул, находящихся в растворённом состоянии внутри клетки, она непроницаема. Поэтому белки, столь важные для биологических процессов, остаются внутри клетки.
Осмос участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев, где капиллярный перенос не способен выполнить эту функцию [3,с. 117].
Клетки растений используют осмос также для увеличения объёма вакуоли, чтобы она распирала стенки клетки (тургорное давление). Клетки растений делают это путём запасания сахарозы. Увеличивая или уменьшая концентрацию сахарозы в цитоплазме, клетки могут регулировать осмос [6, с.66]. За счёт этого повышается упругость растения в целом. С изменениями тургорного давления связаны многие движения растений (например, движения усов гороха и других лазающих растений).
Таким образом, осмос играет важную роль в жизни растительной клетки.
Б) Растительная клетка как осмотическая система
Рис.2 Растительная клетка
Растительную клетку можно рассматривать как осмотическую систему. Клеточная стенка обладает определенной эластичностью и может растягиваться. В вакуоли накапливаются растворимые в воде вещества (сахара, органические кислоты, соли), которые обладают осмотической активностью. Клеточный сок вакуоли является высококонцентрированным раствором. Тонопласт (от греч. tonos – натяжение, напряжение и plastos – оформленный, вылепленный) – мембрана, ограничивающая вакуоль растительной клетки [12, с.138].
Тонопласт и клеточная мембрана выполняют в данной системе функцию полупроницаемой мембраны, поскольку эти структуры избирательно проницаемы, и вода проходит через них значительно легче, чем вещества, растворенные в клеточном соке и цитоплазме [17, c.98].
Чтобы попасть в вакуоль, вода должна пройти через клеточную стенку, плазмалемму, цитоплазму и тонопласт. Клеточная стенка хорошо проницаема для воды [8, c.65]. Плазмалемма и тонопласт обладают избирательной проницаемостью, 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.
Тургорное давление – внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку [6, с.66].
Эластическое растяжение ткани благодаря тургорному давлению ее клеток придает твердость неодревесневшим частям растений. Завядающие побеги становятся дряблыми, так как при потере воды тургорное давление падает. Тургорное давление противодействует притоку воды в клетку. Давление, с которым вода осмотически притекает в клетку, равно, таким образом, разности осмотического давления и тургорного давления.
В связи с этим, если клетка попадает в окружающую среду, где концентрация осмотически активных веществ (электролиты, неэлектролиты, белки) будет меньше по сравнению с концентрацией внутри клетки (или клетка помещена в воду), вода по законам осмоса должна поступать внутрь клетки.
Наблюдения за явлениями плазмолиза и тургора позволяют ученым изучать многие свойства клетки. Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и протоплазма сохранила полупроницаемость. По скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости протоплазмы. Также явление плазмолиза позволяет определить величину осмотического давления (плазмолитический метод) [7, с. 135].
Осмотическое давление различно у разных жизненных форм. У древесных пород оно выше, чем у кустарников, а у кустарников выше, чем у травянистых растений. Разные экологические группы различаются по величине осмотического давления. Особенное значение имеет снабжение растений водой. У растений пустынь осмотическое давление больше, чем у степных растений. У степных — больше, чем у луговых. Еще меньше осмотическое давление у растений болотных и водных местообитаний. У светолюбивых растений осмотическое давление больше, чем у теневыносливых. Растение в определенной степени регулирует величину осмотического давления. Ферментативное превращение сложных нерастворимых веществ в растворимые (крахмала в сахара, белков в аминокислоты) приводит к возрастанию концентрации клеточного сока и повышению осмотического давления.
Однако, говоря о поступлении воды в клетку, надо учитывать, что наряду с осмотическим давлением в клетках существует давление набухания. Давление набухания связано со способностью гидрофильных коллоидов притягивать к себе молекулы воды. Сила, с которой коллоиды притягивают воду, и представляет собой давление набухания. Большое значение давление набухания имеет для молодых меристематических клеток, в которых отсутствуют вакуоли и которые заполнены коллоидным веществом [2, с.407].
В) Мориц Траубе, изучение тургорного давления
По окончании гимназии занимался в Берлине естественными науками и специально химией под руководством Е. Митчерлиха, Г. Розе и Раммельсбурга. Из Берлина Траубе перешел в Гиссен, где занимался в лаборатории Либиха. В 1846 г. Траубе. снова вернулся в Берлин, и через род получил степень доктора философии за химическую диссертацию «De nonnullis Chromii connubiis». Чтобы приобрести практические сведения. Траубе поступил на одну берлинскую красильню, но вскоре вернулся в Ратибор.
После смерти отца, он продолжал его дело (виноторговля) и досуги посвящал любимым занятиям теоретической химией. Его работы, сделанные в маленьком Ратиборе, вдали от общения с учеными, поразительны, отличаясь замечательной ясностью, логичностью мышления и новизной идей.
С 1851 по 1894 г. Траубе опубликованы 42 монографии, в которых он высказал совершенно новые взгляды на процессы брожения, нашедшие блестящее подтверждение в работах последних десятилетий. Процессы брожения вызываются, по мнению Траубе, не самими организмами брожения (дрожжами), но теми ферментами, которые эти организмы вырабатывают и выделяют в окружающую среду.
Громадное влияние на общую физиологию оказало открытие Траубе, касающееся образования растительных клеток. До того существовало представление, что в образовании, питании и росте клеток играют главную роль исключительно жизненные процессы.
Опыты Траубе показали, что можно найти такие неорганические химические соединения, которые при взаимодействии образуют совершенное подобие растительной клеточки, способной вбирать в себя одни вещества из окружающей среды и выделять другие. По теории Траубе, рост клеточек происходит вследствие внутреннего гидростатического давления (тургор).
Во внимание к трудам Траубе университет в Галле преподнес ему в день празднования своего 300-летнего юбилея в 1874 г., диплом на степень Dr. med. et chir. Не занимая никогда профессорского места, числясь корреспондентом Берлинской академии наук в течение всей своей жизни, Траубе не прерывал занятий наукой и умер среди начатых работ [5].
3. Практическая часть
А) Эксперимент с медным купоросом и желтой кровяной солью
Данный эксперимент имеет недостаток – в нём используются редкий, токсичный реактив – желтая кровяная соль [10, c.90]. Поэтому этот эксперимент ученики не смогут при желании повторить дома.
Используемые реактивы и оборудование:
В химическом стакане приготовим 5% раствор CuSO4. Для этого растворим при помешивании 15 г соли в 285 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Наблюдаем появление голубого мутного раствора CuSO4 в воде. Для подавления гидролиза сульфата меди по катиону в водном растворе, добавляем в стакан несколько крупинок лимонной кислоты. Наблюдаем, что раствор стал прозрачным. Это очень удобно для наблюдения процессов формирования клеточек Траубе.
После этого пинцетом поместим небольшой кристаллик желтой кровяной соли на дно стакана. Наблюдаем рост клеточки Траубе.
Рис.4. Рост клеток Траубе в растворе медного купороса.
Объяснение наблюдаемых процессов:
2 CuSO4 + K4[Fe(CN)6] ®Cu2[Fe(CN)6] + 2 K2SO4
Концентрация желтой кровяной соли внутри клетки больше, чем концентрация сульфата меди снаружи. В результате вода проникает в клетку, тем самым увеличивая ее до тех пор, пока концентрации желтой кровяной соли и сульфата меди не уравняются. За счет давления мембрана из гексацианоферрата(II) меди постоянно разрывается. На месте разрыва опять взаимодействуют сульфат меди и желтая кровяная соль, и пленка образуется снова. Поэтому клеточка Траубе растет неравномерно.
Б) Эксперимент с хлоридом железа (III) и силикатным клеем
Данный эксперимент еще называется «Силикатный сад» и имеет преимущество перед предыдущим в плане большей доступности реактивов. Так силикатный клей можно приобрести в канцелярском магазине, а реактив FeCl3 в магазине для радиолюбителей (он используется при пайке радиодеталей). Поэтому этот эксперимент ученики смогут при желании повторить у себя дома неограниченное количество раз, наблюдая, как на скорость и размер «водорослей» влияет разная концентрация силикатного клея в воде и размеры кристаллов хлорида железа (III).
Реактивы и оборудование:
Смешиваем силикатный клей и воду в соотношении 1:1. Насыпаем в полученный раствор немного соли FeCl3. Наблюдаем, как из кристалликов соли постепенно вырастают красивые «водоросли».
Рис.5. Рост клеток Траубе в силикатном растворе.
Объяснение наблюдаемых процессов:
Силикаты многих металлов плохо растворить в воде. Клей содержит относительно хорошо растворимые силикаты калия и натрия. В реакции обмена образуются силикаты железа, которые в водном растворе сразу же подвергаются гидролизу с образованием нерастворимого гидроксида железа (III)
2FeCl3 +3Na2SiO3 ® Fe2(SiO3)3 + 6NaCl
Fe2(SiO3)3 + 6H2O ® 2Fe(OH)3¯ + 3H2SiO3
Клеточная мембрана живой клетки обладает свойством полупроницаемости. Это явление демонстрируется в опыте с искусственной клеткой Траубе.
Изучена сущность осмотических процессов и проведены эксперименты по воздействию гипертонических, гипотонических и изотонических растворов на живые клетки с применением модельной клеточки Траубе.
Сделано заключение о том, что получение клеточки Траубе с применением силикатного водного раствора и хлорида железа (III) более доступно и безопасно для школьников, чем способ с использованием медного купороса и желтой кровяной соли при проведении подобного эксперимента в домашних условиях.