Lucrări de laborator proprietăți fiziologice ale membranei celulare. Lucrări de laborator: Mecanisme de permeabilitate a membranelor biologice. Determinarea specificității acțiunii enzimelor

Notă explicativă

Cursul opțional propus conține informații despre celulă - unitatea elementară a faunei sălbatice - și este destinat studenților clase de specialitate manifestând interes pentru citologie și biochimie. Cursul opțional propus susține și aprofundează cunoștințele de bază ale biologiei. Studiu curs opțional va ajuta la alegerea educației ulterioare și a activității profesionale.

Cursul se bazează pe cunoștințele și abilitățile dobândite de studenți în studiul biologiei. În timpul orelor, elevii trebuie să dobândească experiența de căutare a informațiilor cu privire la problemele propuse. Elevii își îmbunătățesc abilitățile de a pregăti eseuri, rapoarte, mesaje pe o temă aleasă, elaborează tehnica experimentului.

Cursul opțional este conceput pentru ore 35. Programul prevede studiul problemelor teoretice, seminarii și lucrări de laborator.

Obiectivul cursului: studiul aprofundat al structurii și proprietăților celulei, necesar pentru o înțelegere cuprinzătoare a faptelor, fenomenelor și proceselor biologice.

Obiectivele cursului: formarea capacității de a identifica, dezvălui, utiliza relația dintre structura și funcția celulei atunci când se ia în considerare procese biologiceși fenomene; consolidarea deprinderilor și abilităților necesare muncii de laborator; angajarea elevilor în muncă independentă cu literatură suplimentară; stimulare activitate cognitivă studenți interesați de citologie și biochimie; formarea deprinderilor și abilităților de înțelegere complexă a cunoștințelor în biologie.

Conceptul principal al cursului: utilizarea unei abordări integrate în studiul organismelor la diferite niveluri de organizare, formarea gândirii evolutive.

Ca urmare a studierii cursului elevii ar trebui să știe:

- dispozitivul microscopului și metodele de lucru cu acesta;
- prevederi ale teoriei celulare;
- asemănări și diferențe între celulele vegetale și cele animale;
- rolul diverșilor compuși chimici în celulă;
- principalele componente și organite ale celulei;
– caracteristici structurale ale celulelor procariote și eucariote;
- încălcări ale metabolismului proteinelor, carbohidraților;
- valoarea elementelor minerale individuale.

Elevii ar trebui să fie capabili să:

- lucrul cu microscopul;
- denumește părțile principale ale celulei, recunoaște-le în diagrame, fotografii;
– să producă cele mai simple preparate pentru examinarea microscopică;
- Lucru adecvat de laborator
– lucrează independent cu literatură suplimentară și folosește tehnologii moderne.

Articolul a fost publicat cu sprijinul cursului electronic de pregătire pentru examenul unificat de stat la matematică. UTILIZARE în matematică nivel de bază și nivel de profil. Prelegeri video, prezentări online și teste convenabile pentru a pregăti examenul de stat unificat 2016. Pregătire rapidă și eficientă pentru examenul de stat unificat la matematică pentru admiterea la principalele universități rusești. Pentru mai multe detalii, consultați site-ul, care se află la: „exe-in-mathematics.online”.

Tema 1. Celula: istoria studiului (3 ore)

Lectia 1 Introducere în citologia celulară. Celula - sistem complet. Istoria studiului celulelor. Sarcini ale citologiei moderne.

Lectia 2 . Crearea teoriei celulare. Metode de studiere a celulelor. Paralelism în evoluția tehnicii microscopice și nivelul studiilor citologice.

Lecția #3 . Lucrări de laborator № 1. Dispozitiv de microscop și tehnică de microscopie.

Tema 2. Chimia celulei (8 ore)

Lectia 1 Elemente chimice din celulă. Caracteristicile compoziției chimice a viețuitoarelor. Ioni în celulă și corp. Conținutul de compuși chimici din celulă. Rolul apei într-un sistem viu.

Lectia 2 . compusi organici. Chimia proteinelor. Proteinele sunt coloizi, proteinele sunt electroliți amfoteri, proteinele sunt compuși hidrofili.

Lucrarea de laborator numărul 2.„Dovezi pentru funcția biocatalitică a proteinelor-enzime”.

Lecția #3 . Aminoacizi esentiali. Fenomene patologice în absența proteinelor în alimente și încălcări ale metabolismului proteic.

Lecția #4 . Lucrarea de laborator numărul 3.„Detecția proteinelor în obiecte biologice”.

Lecția #5 . Carbohidrații sunt cele mai abundente substanțe organice de pe pământ. Relația dintre structura carbohidraților și functii biologice. Patologii asociate cu metabolismul afectat al carbohidraților în organism: nivelurile de zahăr din sânge în condiții normale și patologice, hiper și hipoglicemie, diabet zaharat.

Lecția #6 . Lucrarea de laborator numărul 4.„Detecția carbohidraților în obiectele biologice”.

Lecția #7 . Lipidele. Rolul lipidelor în apariția unei anumite autonomii a unui astfel de sistem biologic ca celula.

Lucrarea de laborator numărul 5.„Detecția lipidelor în obiecte biologice”.

Lecția #8 . Acizi nucleici. Modelul Watson și Crick.

Lucrare de laborator numărul 6.„Izolarea deoxinucleoproteinei din țesutul splinei (ficat). Reacție calitativă pe ADN.

Tema 3. Planul general al structurii celulei (10 ore)

Lectia 1 . Membrană. Model modern al structurii membranei celulare. Peretele celular, glicocalix.

Lectia 2 . Citoscheletul, componentele și funcțiile sale în celule de diferite tipuri.

Lecția #3 . transport membranar.

Lecția #4 . Endocitoza și funcția receptorului membranar.

Lecțiile #5–6 . Organele celulare membranare.

Lecțiile #7-8 organele celulare nemembranoase. Procariote și eucariote. Celula eucariotă animală și vegetală.

Lucrarea de laborator numărul 7. Caracteristicile structurale ale procariotelor și eucariotelor.

Lecția #9 . Lucrare de laborator numărul 8.„Proprietățile fiziologice ale membranei celulare”.

Lecția #10 . Seminar. Perspective pentru dezvoltarea membranologiei.

Tema 4. Metabolism (6 ore)

Lectia 1 . Sursele de energie ale celulei. Heterotrofe și autotrofe.

Lectia 2 . Mitocondriile sunt puterile celulei. Schema biosintezei ATP.

Lecția #3 . Mecanismul fotosintezei. Chemosinteza.

Lecția #4 . Biosinteza proteinelor. Structura genei. Transcriere.

Lecția #5 . Ribozomi. Tipuri și structuri ale ribozomilor la procariote și eucariote.

Lecția #6 . Difuzare. reglementarea transcripției și traducerii. factori epigenetici.

Tema 5. Aparatul nuclear și reproducerea celulară (6 ore)

Lectia 1 . Conceptul de cromatina. Nucleul unei celule eucariote. Carioplasma.

Lectia 2 . Ciclul de viață al unei celule. reproducerea celulară.

Lecția #3 . Conceptul de celule stem.

Lecția #4 . Îmbătrânire și moarte celulară. Necroză și apoptoză. Cancer.

Lecția #5 . Laboratorul #9. „Mitoza în celulele rădăcinii de ceapă”.

Lecția #6 . Seminar.

Tema 6. Evoluția celulară (2 ore)

Lecțiile #1-2 . Teoria evoluției procariotelor și eucariotelor. Conferința finală „Etape primare ale evoluției biologice”.

Lucrare de laborator nr 1. „Dispozitiv de microscop cu lumină și tehnică de microscopie”

Scopul lucrării: pe baza cunoștințelor dispozitivului unui microscop ușor, stăpânește tehnica microscopiei și pregătirea micropreparatelor temporare. Familiarizați-vă cu regulile de înregistrare a lucrărilor de laborator.

Echipament: microscop pentru fiecare elev. Lamele și lamele, pipete, căni cu apă, vată, hârtie de filtru, pensete, foarfece, caiet, album. Schema dispozitivului microscopului și a părților sale.

Progres

Luați în considerare principalele părți ale microscopului: mecanică, optică și de iluminat.

Partea mecanică include: un trepied, o masă pentru obiecte, un tub, un revolver, șuruburi macro și micrometrice.

Partea optică a microscopului este reprezentată de un ocular și obiective. ocular (lat. okulus- ochi) este situat în partea superioară a tubului și este orientat spre ochi. Acesta este un sistem de lentile închise într-un manșon. După numărul de pe suprafața superioară a ocularului, se poate aprecia factorul de mărire (×7, ×10, ×15). Dacă este necesar, ocularul poate fi scos din tub și înlocuit cu altul. Pe partea opusă a tubului se află o placă rotativă sau un revolver (lat. revolvo- rotiți), în care există prize pentru lentile. Lentila este un sistem de lentile, au o mărire diferită. Se face o distincție între o lentilă cu mărire redusă (×8), o lentilă cu mărire mare (×40) și o lentilă cu imersiune pentru studiul obiectelor mici (×90). Mărirea totală a unui microscop este egală cu mărirea ocularului înmulțită cu mărirea obiectivului.

Partea de iluminare constă dintr-o oglindă, un condensator și o diafragmă.

Condensatorul este situat între oglindă și scenă. Este format din două lentile. Un șurub special este folosit pentru a muta condensatorul. La coborârea condensatorului, iluminarea scade, când este ridicată, crește. Schimbând poziția plăcilor de deschidere, puteți regla și iluminarea folosind un buton special.

Exercițiu: schițați microscopul și etichetați părțile acestuia.

Reguli pentru lucrul cu microscopul

1. Așezați microscopul cu trepiedul spre tine, cu platoul obiect departe de tine.

2. Așezați lentila cu mărire redusă în poziția de lucru.

3. Privind în ocular cu ochiul stâng, rotiți oglinda în direcții diferite până când câmpul vizual este iluminat puternic și uniform.

4. Așezați specimenul pregătit pe scenă (lapel în sus) astfel încât să fie în centrul deschiderii scenei.

5. Sub control vizual (nu priviți prin ocular, ci din lateral), coborâți încet tubul folosind șurubul macro, astfel încât lentila să fie la o distanță de 2 mm de preparat.

6. Privind în ocular, ridicați încet tubul până când apare o imagine a obiectului.

7. Pentru a trece la examinarea obiectului la o mărire mare a microscopului, este necesară centrarea preparatului, adică. plasați obiectul în centrul câmpului vizual.

8. Întoarceți revolverul, mutați lentila cu mărire mare în poziția de lucru.

9. Coborâți tubul sub control vizual aproape până când intră în contact cu preparatul.

10. Privind în ocular, ridicați încet tubul până când apare o imagine.

11. Folosiți un șurub microscopic pentru focalizare fină.

12. Când schițați preparatul, priviți în ocular cu ochiul stâng.

Exercițiu: rescrieți regulile de lucru cu un microscop într-un caiet pentru lucrul de laborator.

Metodă de pregătire a unui preparat temporar

1. Luați o lamă de sticlă, ținând-o de marginile laterale, puneți-o pe masă.

2. Așezați un obiect în centrul paharului, de exemplu bucăți de vată de 1,5 cm lungime.Puneți o picătură de apă pe obiect cu o pipetă.

3. Așezați o lamă de acoperire pe diapozitiv. Îndepărtați excesul de apă cu o bucată de hârtie de filtru.

4. Luați în considerare produsul finit.

5. Desenați într-un album cum arată fibrele de bumbac la măriri mici și mari.

Microscopia protozoarelor

Dintr-un acvariu care nu a fost curățat de mult timp, luați o picătură împreună cu o crenguță de plantă sau o frunză de linge de rață și examinați-o la microscop la mărire mică. De obicei, se observă o varietate de protozoare: ciliați de pantofi, ameba - cu viață liberă și atașată de alge (suvoyki). În apă pot fi organisme pluricelulare- viermi mici si crustacee (ciclopi, daphnie). Având în vedere acest preparat, puteți exersa îndreptarea microscopului către obiecte în mișcare.

Reguli de înregistrare a lucrărilor de laborator

Un element necesar al studiului microscopic al unui obiect este schița acestuia într-un album. Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți un album de 21 × 30 cm și creioane (simple și colorate). Este necesar un caiet pentru a înregistra materialul textual și a completa diagramele.

1. Puteți desena doar pe o parte a foii.

2. Înainte de a începe schița, notează numele subiectului în partea de sus a paginii.

3. Desenul trebuie să fie mare, detaliile sunt vizibile clar.

4. Desenul trebuie să afișeze corect formele, raportul dintre volum și dimensiunea părților individuale și a întregului.

Mai întâi trebuie să desenați conturul obiectului (mare), apoi în interior - contururile detaliilor și apoi să le desenați clar.

5. Desenați, repetând clar toate liniile obiectului. Pentru a face acest lucru, nu trebuie să vă luați ochii de la microscop, ci doar să vă mutați atenția de la obiect la desen (acesta trebuie învățat).

6. Pentru fiecare desen, trebuie să dați denumirea pieselor. Toate inscripțiile trebuie să fie paralele între ele. Săgețile sunt plasate pentru a separa părți ale obiectului, numele părții obiectului este scris pe fiecare.

Lucrare de laborator nr. 2. „Dovada funcției biocatalitice a proteinelor enzimatice”

Scopul lucrării: sa dovedeasca actiunea catalitica a proteinelor-enzime, sa arate specificitatea lor ridicata, activitatea optima in conditii fiziologice.

Echipament: suport cu eprubete, pipete de 1 ml, baie de apa, termostat; Soluție de amidon 1%, soluție de iod 1% în iodură de potasiu, soluție de sulfat de cupru 5%, soluție de hidroxid de sodiu 10%, soluție de zaharoză 2%, soluție de acid clorhidric 0,2%, soluție de salivă diluată cu apă de 5 ori (la 1 volum de salivă adăugați 4 volume de apă).

Progres

1. Hidroliza enzimatică a amidonului

Amilaza salivară acționează ca o enzimă care hidrolizează amidonul în părțile sale constitutive (maltoză, glucoză). Rezultatele experimentului sunt evaluate folosind reacții colorate - cu iod și reacția Trommer (reacție calitativă pentru glucoză). Amidonul nehidrolizat dă o culoare albastră cu iod și o reacție Trommer negativă. Produsele de hidroliză a amidonului nu reacţionează cu iodul, dar dau culoare în reacţia Trommer.

Volumul poate fi măsurat în picături: 1 picătură înseamnă aproximativ 0,2 ml.

1. Luați două eprubete (Nr. 1 și Nr. 2) și adăugați 10 picături de soluție de amidon 1% la fiecare.

2. Adăugați 4 picături de apă (control) în eprubeta nr. 1, amestecați cu grijă conținutul și puneți eprubeta într-o baie de apă sau într-un termostat la 37 °C timp de 20 min.

3. După 5 minute, adăugați 4 picături dintr-o soluție de salivă diluată în eprubeta nr. 2 și puneți, de asemenea, într-un termostat timp de 20 de minute,

4. După expunerea într-un termostat din eprubeta nr. 1, transferați 4 picături în 2 eprubete diferite.

5. Adăugați 1 picătură de soluție 1% de iod în iodură de potasiu într-unul dintre tuburi, 1 picătură de soluție de sulfat de cupru 5% și 4 picături de soluție de hidroxid de sodiu 10% în celălalt și încălziți ușor acest tub până la fierbere.

6. Repetați același lucru cu conținutul tubului nr. 2.

În prezența apei, hidroliza amidonului nu are loc, iar în reacția cu iod ar trebui să apară o culoare albastră a amidonului, iar în reacția Trommer, soluția ar trebui să rămână. culoarea albastra. Amilaza salivară hidrolizează amidonul în glucoză: nu există nicio reacție cu iodul, iar în reacția Trommer, colorarea devine mai întâi galbenă (formarea CuOH) și apoi roșu cărămidă (formarea Cu (OH) 2).

2. Specificitatea acțiunii enzimelor

Fiecare enzimă acționează asupra unei singure substanțe sau grup de substraturi similare. Acest lucru se datorează corespondenței dintre structura enzimei (centrul său activ) și structura substratului. De exemplu, amilaza acționează numai asupra amidonului, în timp ce zaharaza acționează numai asupra zaharozei.

1. Prepararea soluției de zaharază. Se iau 10 g de drojdie de panificație proaspătă sau 3 g uscată, se pisează într-un mojar de porțelan cu 6 ml apă distilată, se adaugă 20 ml apă și se filtrează prin vată (se păstrează la frigider).

2. Prepararea soluției de amilază. Măsurați 50 ml de apă distilată și clătiți-vă gura cu ea în 2-4 prize timp de 3-5 minute. Lichidul colectat este filtrat prin vată și folosit ca soluție de amilază.

3. Luați 4 tuburi. Adăugați 10 picături de soluție de amidon 1% în eprubetele nr. 1 și nr. 2. Adăugați 10 picături de soluție de zaharoză 2% în eprubetele nr. 3 și nr. 4. Adăugați 5 picături de soluție de amilază în eprubetele nr. 1 și nr. 3. Adăugați 5 picături de soluție de zaharază în eprubetele nr. 2 și nr. 4. Se amestecă și se ține într-un termostat la o temperatură de 38-40 ° C timp de 15 minute.

Cu conținutul tuturor celor patru eprubete, efectuați reacții cu iod și Trommer. Completați tabelul.

Masa. Determinarea specificității acțiunii enzimelor

În concluzii, trebuie menționat în ce eprubetă și în ce condiții s-a găsit acțiunea enzimelor și de ce.

3. Efectul pH-ului mediu asupra activității enzimelor

Pentru fiecare enzimă, există o anumită valoare a reacției mediului la care prezintă activitate maximă. O modificare a pH-ului mediului determină scăderea sau inhibarea completă a activității enzimei.

Se toarnă 1 ml de apă distilată în 8 eprubete. Adăugați 1 ml de soluție de acid clorhidric 0,2% în eprubeta nr. 1, amestecați. Luați 1 ml de amestec din eprubeta nr. 1 și transferați în eprubeta nr. 2, amestecați, transferați 1 ml în eprubeta nr. 3 etc. Luați 1 ml din eprubeta nr. 8 și aruncați. Vom obține medii cu valori diferite ale pH-ului. Valorile pH-ului pot fi verificate cu un pH-metru sau cu hârtie indicator universal.

Adăugați 2 ml de soluție de amidon 1% și 1 ml de soluție de amilază în fiecare tub (vezi mai sus). Agitați tuburile și puneți-le într-un termostat la 37 ° De la timp de 15 min.

După răcire, adăugați o picătură de soluție 1% de iod în iodură de potasiu în toate eprubetele. Hidroliza completă va avea loc în eprubetele nr. 5 și nr. 6, unde pH-ul mediului de soluție este în intervalul 6,8–7,2, adică. în condiţii optime pentru acţiunea amilazei.

Lucrare de laborator nr 3. „Detecția proteinelor în obiecte biologice”

Scopul lucrării: pentru a demonstra prezenţa proteinelor în obiectele biologice.

Echipament: suport cu eprubete, pipetă, baie de apă, picurător; soluție de albuș de ou; Soluție de NaOH 10%, soluție de sulfat de cupru 1%, 0,5% soluție de apă ninhidrina; acid azotic (concentrat).

Progres

1. Reacția biuretului pentru determinarea legăturilor peptidice.

Metoda se bazează pe abilitate legătură peptidicăîntr-un mediu alcalin, formează compuși complecși colorați cu sulfat de cupru.

Adăugați 5 picături dintr-o soluție 10% de albuș de ou într-o eprubetă (proteina este filtrată prin tifon, apoi diluată cu apă distilată 1:10), trei picături dintr-o soluție 10% de hidroxid de sodiu și 1 picătură de 1% soluție de sulfat de cupru și amestecați.

Conținutul tubului capătă o culoare albastru-violet.

2. Reacția ninhidrinei.

Proteinele, polipeptidele și aminoacizii liberi dau o culoare albastră sau violetă cu ninhidrina.

Se adaugă 5 picături dintr-o soluție de albuș de ou 10% într-o eprubetă, se adaugă 5 picături dintr-o soluție apoasă 0,5% de ninhidrin și se încălzește. După 2-3 minute, se dezvoltă o culoare roz sau albastru-violet.

3. Reacția xantoproteinelor (gr. xantos- galben). Cu ajutorul acestei reacții, în proteină sunt detectați aminoacizi care conțin inele benzenice (triptofan, tirozină etc.).

Adăugați 5 picături de soluție de albuș 10% într-o eprubetă, adăugați 3 picături de acid azotic concentrat (cu grijă) și încălziți. După răcire, adăugați 5-10 picături de soluție de hidroxid de sodiu 10% în eprubetă până când apare o culoare portocalie (este asociată cu formarea sării de sodiu a compușilor nitro ciclici).

Cristale în celulele vegetale

Lucrare de laborator nr. 4. „Detecția carbohidraților în obiectele biologice”

Scopul lucrării: dovedesc prezenţa carbohidraţilor în obiectele biologice.

Echipament: suport cu eprubete; pipete, baie de apă; soluție de amidon 1%, soluție de zaharoză 1%, soluție de fructoză 1%, soluție de iod 1% (în soluție de iodură de potasiu); 1% soluție alcoolică de naftol, 1% soluție alcoolică de timol; acid sulfuric(concentrat); Reactiv Selivanov (0,5 g resorcinol în 100 ml acid clorhidric 20%).

Progres

1. Detectarea amidonului.

Se adaugă 10 picături dintr-o soluție de amidon 1% și o picătură dintr-o soluție de 1% de iod în iodură de potasiu într-o eprubetă. Conținutul tubului capătă o culoare albastru-violet.

2. Detectarea carbohidraților.

Folosind reacția cu naftol sau timol, sunt detectate cantități mici de carbohidrați sau componente de carbohidrați în compuși complecși.

Adăugați 10 picături de soluție de zaharoză 1% în două eprubete. Adăugați 3 picături de soluție alcoolică 1% de naftol într-o eprubetă. Într-o altă eprubetă - 3 picături de soluție alcoolică 1% de timol. Se toarnă 0,5 ml de acid sulfuric concentrat în ambele (cu atenție) și se observă o culoare violetă în eprubeta cu naftol și roșu în eprubeta cu timol la marginea celor două lichide.

3. Detectarea fructozei (reacția lui Selivanov).

Fructoza, atunci când este încălzită cu acid clorhidric și resorcinol, dă o culoare roșu vișiniu.

Se toarnă 10 picături de reactiv Selivanov, 2 picături de soluție de fructoză 1% într-o eprubetă și se încălzește ușor. Se observă o culoare roșie.

Lucrare de laborator nr 5. „Detecția lipidelor în obiecte biologice”

Scopul lucrării: pentru a dovedi prezenţa lipidelor în obiectele biologice.

Echipament: suport cu eprubete, baie de apă, pipetă, pahare de sticlă, bețișoare, tifon; gălbenuș de ou, soluție de colesterol 1% în cloroform; acid sulfuric concentrat, acetonă.

Progres

1. Detectarea lecitinei.

Lecitina aparține grupului de fosfolipide, face parte din membranele celulare și formează cea mai mare parte a țesutului cerebral. Lecitina este insolubilă în apă și acetonă, dar ușor solubilă în alcool etilic, eter și cloroform.

Puneți o parte din gălbenușul de ou într-un pahar. În timp ce amestecați cu un bețișor, adăugați alcool etilic fierbinte picătură cu picătură (cu o rată de 80 ml pe gălbenuș întreg). Alcoolul se încălzește doar într-o baie de apă! Când soluția s-a răcit, se filtrează într-un balon uscat. Filtratul trebuie să fie limpede. Trebuie folosit imediat.

Adăugați 10 picături de acetonă într-o eprubetă uscată și adăugați o soluție alcoolică de lecitină picătură cu picătură. Cade un precipitat alb.

2. Detectarea colesterolului.

Colesterolul este o substanță asemănătoare grăsimii care are mare importanță. Inclus în membranele multor organe și țesuturi, este un precursor al acizilor biliari, vitaminei D, hormoni sexuali, hormoni ai cortexului suprarenal. Reacția Salkovsky se bazează pe faptul că sub acțiunea acidului sulfuric concentrat, colesterolul este deshidratat cu formarea colesterolului de culoare roșie.

Se adaugă 15-20 de picături de soluție de cloroform 1% de colesterol într-o eprubetă uscată și (cu grijă) se adaugă 0,5 ml de acid sulfuric concentrat de-a lungul peretelui vasului. Un inel roșu apare la limita lichidelor.

Lucrări de laborator Nr 6. „Izolarea deoxinucleoproteinei din țesutul splinei (ficatului). Reacție calitativă pentru ADN

Scopul lucrării: dovedeste asta acizi nucleiciîn cantități mari sunt conținute sub formă de compuși cu proteine ​​(deoxinucleoproteine ​​– DNP) în țesuturi bogate în nuclei (splină, timus, ficat etc.).

Echipament: suport cu eprubete, mortar și pistil, pulbere de sticlă sau nisip spălat, cristalizor, cilindri de măsurare de 50 ml și 300 ml, pipete de 1 ml, bețișoare de lemn crestate, baie de apă, tifon filtrant; Soluție de clorură de sodiu 5% (conținând 0,04% fosfat tribazic), soluție de hidroxid de sodiu 0,4%; reactiv de difenilamină; splină (ficat) proaspătă sau congelată; ARN de drojdie, soluție 0,1% proaspăt preparată.

Progres

1. Izolarea deoxinucleoproteinei (DNP) din țesutul splinei (ficat).

Metoda se bazează pe capacitatea DNP de a se dizolva în soluții sărate cu putere ionică mare și de a precipita atunci când concentrația lor scade.

Într-un mojar cu o cantitate mică de pulbere de sticlă, măcinați cu grijă 2–3 g de țesut, adăugând treptat soluție de clorură de sodiu în porții de 10–15 ml (în total se consumă aproximativ 40 ml de soluție) timp de 12–15 minute .

Soluția vâscoasă rezultată este filtrată prin două straturi de tifon în cristalizator. Folosiți un cilindru pentru a măsura de șase ori (în raport cu filtratul) volumul de apă distilată și, amestecând încet cu un băț de lemn, turnați în filtrat. Firele DNP rezultate sunt înfășurate pe un băț, după care pot fi transferate într-o eprubetă pentru utilizare ulterioară.

2. Reacția calitativă pentru ADN.

Metoda se bazează pe capacitatea deoxiribozei, care este inclusă în ADN-ul dezoxiribonucleoproteinelor, de a forma compuși albaștri cu difenilamină atunci când este încălzită într-un mediu care conține un amestec de acizi acetic glacial și acizi sulfuric concentrați. Cu ARN-ul ribozei, un reactiv similar dă o culoare verde.

Prepararea reactivului de difenilamină: Se dizolvă 1 g de difenilamină în 100 ml de acid acetic glacial, se adaugă 2,75 ml de acid sulfuric concentrat în soluție.

Se adaugă 1 ml de soluție de hidroxid de sodiu 0,4% la 1/4 din precipitatul DNP (până la dizolvare). Se adaugă 0,5 ml de reactiv difenilamină. Se amestecă conținutul tubului și se pune într-o baie de apă clocotită timp de 15-20 de minute. Observați culoarea caracteristică.

Lucrarea de laborator nr. 7. „Caracteristici ale structurii celulelor procariote și eucariote”

Scopul lucrării: pe baza studiului celulelor bacteriilor (procariote), plantelor și animalelor (eucariote), pentru a descoperi principalele asemănări în structura bacteriilor, animalelor și plantelor ca indicator al unității organizării formelor vii.

Echipament: microscop; lame de sticla si lame de acoperire; pipete, pahare cu apă, pensete, bisturii, soluție de iod, soluție apoasă de cerneală; fucsin, soluție de albastru de metilen, bucăți de carne, pește sau albuș de ou, ceapă; tabelul structurii celulelor bacteriene, vegetale și animale.

Progres

1. Pregătiți în prealabil infuzii din diverse produse: carne, pește, proteine ​​din ou.

Se macină o cantitate mică de material și se pune într-un balon, se adaugă cretă la vârful unui bisturiu. Umpleți cu apă până la 2/3 din volum. Păstrați balonul cu infuzia cald (într-un loc întunecat) timp de 3-5 zile. În acest timp, multe bacterii diferite se acumulează în mediu.

2. Pune o picătură de infuzie pe o lamă de sticlă. Luați în considerare specimenul folosind o lentilă ×40, dar puteți încerca și ×90 (un preparat temporar este pregătit conform regulilor descrise în lucrarea anterioară).

3. Adăugați o picătură de rimel. Pe fondul general, celulele bacteriene sunt necolorate.

4. Schițați celulele bacteriene.

5. Pregătiți un preparat temporar de celule vegetale. Nucleii din celulele necolorate nu sunt vizibili.

Separați solzii cărnos de o bucată de ceapă. Pe interior există o peliculă subțire care trebuie îndepărtată și tăiată. Puneți o bucată de film pe o lamă de sticlă, ridicați o soluție de iod cu o pipetă, aruncați pe film, acoperiți cu o lamă.

Puteți pregăti un preparat dintr-o frunză de elodea, în care sunt vizibile cloroplastele - plastide verzi.

6. Examinați specimenul la o mărire mică. Nucleele mari rotunjite din celule sunt colorate în galben cu iod.

7. Mutați microscopul la mărire mare și găsiți membrana celulară. În nucleu pot fi observați 1-2 nucleoli, uneori este vizibilă o structură granulară a citoplasmei. Golurile necolorate din citoplasma celulelor sunt vacuole.

8. Desenați câteva celule. Desemnați: înveliș, citoplasmă, nucleu, vacuole (dacă sunt vizibile).

9. Luați în considerare celulele animale pe preparatul finit, desenați. Figura trebuie marcată: membrană, citoplasmă, nucleu.

10. Conduceți o discuție comună. Ce prevederi ale teoriei celulare pot fi confirmate de rezultatele muncii depuse?

Lucrare de laborator nr. 8. „Proprietățile fiziologice ale membranei celulare”

Scopul lucrării: arată că membrana celulară are permeabilitate selectivă, demonstrează rolul membranei în procesul de fagocitoză și pinocitoză, precum și familiarizează-te cu plasmoliza celulară - procesul de separare a protoplastei (conținutul celular) de pereții celulari.

Echipament: microscoape, lamele și lamele, bisturii, ace de disecție, hârtie de filtru, pipete, cerneală; cultura de ciliati sau amebe, cultura de tesut pe mediu nutritiv, bucati de frunze de elodea; soluții: clorură de potasiu, clorură de calciu, clorură de magneziu,
soluție de albumină 2%, soluție de clorură de sodiu 10%; apa distilata.

Progres

1. Infuzorii, amibe sau bucăți de țesut cultivat se pun într-o soluție 10% de clorură de sodiu sau potasiu. Pregătiți o lamă pentru microscop. Se poate observa șifonarea celulelor, ceea ce indică permeabilitatea peretelui celular. În acest caz, apa din celulă este eliberată în mediu.

2. Transferați celulele într-o picătură de apă distilată sau trageți soluția de sub lamelă cu hârtie de filtru și înlocuiți-o cu apă distilată. Observați cum se umflă celulele, pentru că. apa intră în ele.

3. Puneți infuzorii sau bucăți de țesut cultivat într-o soluție de clorură de calciu sau clorură de magneziu de concentrație scăzută. Ciliații și celulele cultivate continuă să trăiască. Ionii de calciu și magneziu reduc permeabilitatea membranei celulare. Nu există nicio mișcare a apei prin coajă.

4. Puneți ameba într-o picătură de soluție de albumină 2% (proteina din ou de găină). Pregătiți o lamă pentru microscop. După ceva timp, pe suprafața amibei se formează bule, proeminențe și tubuli. Se pare că suprafața amebei „fierbe”. Aceasta este însoțită de o mișcare intensă a fluidului în apropierea suprafeței membranei. Picăturile de lichid sunt înconjurate de proeminențe ale citoplasmei, care apoi se închid. Veziculele pinocitare apar uneori brusc. Acest lucru sugerează că picăturile de lichid, împreună cu substanțele dizolvate în el, sunt captate rapid. Pinocitoza este cauzată de substanțe care scad tensiunea superficială a peretelui celular. De exemplu, aminoacizi, unele săruri.

Injectați puțină carcasă într-o picătură de lichid în care se află amibe. Pregătiți medicamentul. După ceva timp, amibele încep să se miște încet spre boabele carcasei, eliberând pseudopodii (pseudopodii). Boabele de carcasă sunt atașate de suprafața pseudopodelor, înconjurate de ele, iar după un timp sunt scufundate în citoplasmă. La microscop, se observă fenomenul de fagocitoză în amibe.

Literatura pentru profesor

1. Welsh U., Storch F. Introducere în Citologie. Traducere de la el. – M.: Mir, 1986.
2. Zavarzin A.A. si etc. Biologia celulei. - Sankt Petersburg: Editura Universității de Stat din Sankt Petersburg, 1992.
3. Svenson K., Webster P.– M.: Mir, 1982.
4. Mielul M. Biologia îmbătrânirii. – M.: Mir, 1980.
5. Markosyan A.A. Fiziologie. - M.: Medicină, 1968.
6. Liberman E.A.
7. Ermolaev M.V. Chimie biologică. – M.: Medicină, 1984.
8.Ruvinskiy A.O. Biologie generală. – M.: Iluminismul, 1993.

Literatură pentru studenți

1. Green N., Stout W., Taylor D. Biologie. În 3 volume - M .: Mir, 1993.
2. DeDuve K. Călătorie în lumea celulei vii. – M.: Mir, 1982.
3. Liberman E.A. Celulă vie. – M.: Mir, 1987.
4. Kemp P, Arms K. Introducere în biologie. – M.: Mir, 1988.

Scopul lucrării: arată că membrana celulară are permeabilitate selectivă. Demonstrați rolul membranei în procesul de fagocitoză și pinocitoză.

Echipament: microscoape, lamele și lamele, bisturii, ace de disecție, pahare pentru apă și soluții, hârtie de filtru, pipete, cerneală. Cultura ciliatelor, amebelor, frunzelor de elodea. Soluții de NaCl sau KCl, soluții de CaCl sau MgCl, soluție de albumină 2%, soluție de NaCl 10%, apă distilată.

Progres:

1. Puneți ciliați într-o soluție slabă de NaCl sau KCl. Pregătiți o lamă de microscop. Se poate observa încrețirea celulelor, indicând permeabilitatea peretelui celular. În acest caz, apa din celulă este eliberată în mediu. Transferați celulele într-o picătură de apă distilată sau trageți soluția de sub lamela cu hârtie de filtru și înlocuiți-o cu apă distilată. Urmăriți celulele cum se umflă pe măsură ce apa intră în ele.

Puneți ciliatul într-o soluție de CaCl sau MgCl cu concentrație scăzută (la fel ca soluția anterioară). Ciliații continuă să trăiască, nu se observă deformații. Ionii de Ca și Mg reduc permeabilitatea membranei celulare, spre deosebire de ionii de Na și K. Nu există mișcare a apei prin membrană.

2. Puneți amiba într-o picătură de albumină 2% (albuș de pui). Pregătiți o lamă de microscop. După ceva timp, pe suprafața amibei încep să se formeze bule, proeminențe, tubuli. Se pare că suprafața amebei „fierbe”. Aceasta este însoțită de o mișcare intensă a fluidului în apropierea suprafeței membranei. Bulele de lichid sunt înconjurate de proeminențe ale citoplasmei. care sunt apoi închise. Veziculele pinocitare apar uneori brusc, ceea ce indică captarea rapidă a unei picături de lichid împreună cu o substanță solubilă în ea.

Puneți ameba în soluția de zahăr. Pinocitoza este absentă. Pinocitoza este cauzată doar de substanțe care scad tensiunea superficială a membranei celulare, precum aminoacizi, unele săruri. Într-o picătură de lichid în care se află amebe, introduceți puțină carcasă măcinată fin. Pregătiți preparatul pentru microscop. După ceva timp, amibele încep să se miște încet spre boabele carcasei, eliberând pseudopodii. Boabele de carcasă sunt atașate de suprafața pseudopodelor, apoi sunt înconjurate încet de ele și după un timp sunt scufundate în citoplasmă. La microscop, observați fenomenul de fagocitoză într-o amibă.

3. În citoplasma celulelor Elodea sunt vizibile multe corpuri verzi rotunde-ovale - acestea sunt cloroplaste. Examinați celulele din apropierea nervurii centrale a frunzei. Ele pot detecta mișcarea citoplasmei și a plastidelor de-a lungul pereților. Dacă mișcarea este cu greu vizibilă, încălziți preparatul sub o lampă electrică.

4. Schițați tot ce ați văzut pe diapozitive. Discutați în grupuri despre procesele pe care le-ați văzut, încercați să le explicați.

Introducere 2

1. Date de bază despre structura membranei celulare 3

2. Reprezentări generale despre permeabilitate 4

3. Transportul moleculelor prin membrană 4

3.1. Difuzia 5

3.2 Ecuația lui Fick 6

3.3 Transportul pasiv 7

3.3.1 Diferențele dintre difuzia facilitată și difuzarea simplă 8

4. Legea lui Darcy 8

5. Transport activ 9

6. Structura și funcțiile canalelor ionice 11

Concluzie 15

Referințe 17

INTRODUCERE

Transportul pe membrană - transportul substanțelor prin membrana celulară în interiorul sau în afara celulei, efectuat folosind diverse mecanisme - difuzie simplă, difuzie facilitată și transport activ.

Cea mai importantă proprietate a unei membrane biologice este capacitatea sa de a trece diferite substanțe în și din celulă. Este de mare importanță pentru autoreglare și întreținere personal permanent celule. Această funcție a membranei celulare este îndeplinită datorită permeabilității selective, adică. capacitatea de a trece unele substanțe și de a nu trece altele. Cel mai simplu mod de a trece prin stratul dublu lipidic sunt moleculele nepolare cu o greutate moleculară mică (oxigen, azot, benzen). Molecule polare mici precum dioxidul de carbon, oxidul de azot, apa și ureea pătrund rapid prin stratul dublu lipidic. Etanolul și glicerolul, precum și steroizii și hormonii tiroidieni trec prin stratul dublu lipidic cu o viteză vizibilă. Pentru moleculele polare mai mari (glucoză, aminoacizi), precum și pentru ioni, stratul dublu lipidic este practic impermeabil, deoarece partea sa interioară este hidrofobă. Deci, pentru apă, coeficientul de permeabilitate (cm/s) este de aproximativ 10-2, pentru glicerol - 10-5, pentru glucoză - 10-7 și pentru ionii monovalenți - mai puțin de 10-10.

Transportul moleculelor și ionilor polari mari are loc datorită proteinelor canalului sau proteinelor purtătoare. Deci, în membranele celulare există canale pentru ionii de sodiu, potasiu și clor, în membranele multor celule există canale de apă ale acvaporinelor, precum și proteine ​​purtătoare pentru glucoză, diferite grupuri de aminoacizi și mulți ioni. Transport activ și pasiv.

Membranele formează structura celulei și își îndeplinesc funcțiile. Încălcarea funcțiilor membranelor celulare și intracelulare stă la baza leziunilor celulare ireversibile și, ca urmare, dezvoltarea unor boli severe ale sistemului cardiovascular, nervos și endocrin.

1. Date de bază despre structura membranei celulare.

Membranele celulare includ plasmolema, caryolemma, membranele mitocondriale, EPS, aparatul Golgi, lizozomii, peroxizomii. O caracteristică comună a tuturor membranelor celulare este că acestea sunt straturi subțiri (6-10 nm) de natură lipoproteică (lipide în combinație cu proteine). Principalele componente chimice ale membranelor celulare sunt lipidele (40%) și proteinele (60%); in plus, carbohidrati (5-10%) au fost gasiti in multe membrane.

Membrana plasmatica inconjoara fiecare celula, determina marimea acesteia si mentine diferentele dintre continutul celulei si mediul extern. Membrana servește ca un filtru foarte selectiv și este responsabilă de transportul activ al substanțelor, adică de intrarea în celulă. nutriențiși eliminarea deșeurilor nocive. În cele din urmă, membrana este responsabilă de percepția semnalelor externe, permițând celulei să răspundă la schimbările externe. Toate membranele biologice sunt ansambluri de molecule de lipide și proteine ​​ținute împreună prin interacțiuni non-covalente.

Baza oricărei membrane moleculare este formată din molecule de lipide care formează un strat dublu. Lipidele sunt un grup mare materie organică având o solubilitate slabă în apă (hidrofobicitate) și o solubilitate bună în solvenți organici și grăsimi (lipofilitate). Compoziția lipidelor din diferite membrane nu este aceeași. De exemplu, membrana plasmatică, spre deosebire de membrane reticulul endoplasmatic iar mitocondriile sunt îmbogățite cu colesterol. Reprezentanții caracteristici ai lipidelor găsite în membranele celulare sunt fosfolipidele (glicerofosfatide), sfingomielinele și colesterolul din lipidele steroizi.

O caracteristică a lipidelor este împărțirea moleculelor lor în două părți funcțional diferite: hidrofobe nepolare, fără sarcină („cozi”), constând din acizi grași, și „capete” polare hidrofile, încărcate. Aceasta determină capacitatea lipidelor de a forma în mod spontan structuri membranare cu două straturi (bilipide) cu o grosime de 5-7 nm.

Primele experimente care au confirmat acest lucru au fost efectuate în 1925.

Formarea bistratului este o proprietate specială a moleculelor de lipide și se realizează chiar și în afara celulei. Cele mai importante proprietăți ale stratului dublu: capacitatea de auto-asamblare - fluiditate - asimetrie.

2. Idei generale despre permeabilitate.

Caracteristicile membranelor, pereților vaselor și celulelor epiteliale, reflectând capacitatea de a conduce substanțe chimice; distinge între activ (transport activ de substanţe) şi pasiv P. (fagocitoză Și pinocitoză ); P. pasiv și (în unele cazuri) activ (molecule mari) sunt furnizate de porii membranei, P. pentru substanțele cu greutate moleculară mică (de exemplu, ioni) este furnizat de structuri membranare specifice cu participarea moleculelor purtătoare.

3. Transferul de molecule prin membrană.

Deoarece interiorul stratului lipidic este hidrofob, acesta oferă o barieră practic impenetrabilă pentru majoritatea moleculelor polare. Datorită prezenței acestei bariere, scurgerea conținutului celulelor este împiedicată, totuși, din această cauză, celula a fost nevoită să creeze mecanisme speciale pentru transportul substanțelor solubile în apă prin membrană. Transferul moleculelor mici solubile în apă se realizează folosind proteine ​​de transport speciale. Acestea sunt proteine ​​transmembranare speciale, fiecare dintre acestea fiind responsabilă de transportul anumitor molecule sau grupuri de molecule înrudite.

În celule, există și mecanisme pentru transferul de macromolecule (proteine) și chiar de particule mari prin membrană. Procesul de absorbție a macromoleculelor de către celulă se numește endocitoză. În termeni generali, mecanismul apariției sale este următorul: zonele locale ale membranei plasmatice se invaginează și se închid, formând o veziculă endocitară, apoi particula absorbită intră de obicei în lizozomi și suferă degradare.

3.1 Difuzie (latina difuzio - distribuție, răspândire, împrăștiere) - procesul de transfer de materie sau energie dintr-o zonă de concentrație mare într-o zonă de concentrație scăzută (împotriva gradientului de concentrație). Cel mai faimos exemplu de difuzie este amestecarea gazelor sau a lichidelor (dacă aruncați cerneală în apă, lichidul va deveni uniform colorat după un timp). Un alt exemplu este legat de un corp solid: dacă un capăt al tijei este încălzit sau încărcat electric, căldura se răspândește (sau, respectiv, electricitate) de la partea caldă (încărcată) la partea rece (neîncărcată). În cazul unei tije metalice, difuzia termică se dezvoltă rapid, iar curentul curge aproape instantaneu. Dacă tija este făcută din material sintetic, difuzia termică este lentă, iar difuzia particulelor încărcate electric este foarte lentă. Difuzia moleculelor se desfășoară în general și mai lent. De exemplu, dacă o bucată de zahăr este coborâtă pe fundul unui pahar cu apă și apa nu este amestecată, va dura câteva săptămâni până când soluția devine omogenă. Și mai lentă este difuzarea unui solid în altul. De exemplu, dacă cuprul este acoperit cu aur, atunci aurul se va difuza în cupru, dar când conditii normale (temperatura camereiȘi Presiunea atmosferică) stratul purtător de aur va atinge o grosime de câțiva micrometri abia după câteva mii de ani.

Toate tipurile de difuzie se supun acelorași legi. Rata de difuzie este proporțională cu aria secțiunii transversale a probei, precum și cu diferența de concentrații, temperaturi sau încărcături (în cazul valorilor relativ mici ale acestor parametri). Astfel, căldura va călători de patru ori mai repede printr-o tijă de doi centimetri în diametru decât printr-o tijă de un centimetru în diametru. Această căldură se va răspândi mai repede dacă diferența de temperatură pe centimetru este de 10°C în loc de 5°C. Rata de difuzie este, de asemenea, proporțională cu parametrul care caracterizează un anumit material. În cazul difuziei termice, acest parametru se numește conductivitate termică, în cazul unui flux de sarcini electrice - conductivitate electrică. Cantitatea de substanță care difuzează într-un anumit timp și distanța parcursă de substanța care difuzează sunt proporționale rădăcină pătrată timpul de difuzie.

Difuzia este un proces la nivel molecular și este determinat de natura aleatorie a mișcării moleculelor individuale. Viteza de difuzie este deci proporțională cu viteza medie a moleculelor. În cazul gazelor, viteza medie a moleculelor mici este mai mare și anume este invers proporțională cu rădăcina pătrată a masei moleculei și crește odată cu creșterea temperaturii. Procesele de difuzie în solide la temperaturi ridicate găsesc adesea aplicație practică. De exemplu, anumite tipuri de tuburi catodice (CRT) folosesc toriu metalic difuzat prin wolfram metalic la 2000°C.

3.2 Ecuația lui Fick

În majoritatea cazurilor practice, în locul potențialului chimic se folosește concentrația C. Înlocuirea directă a lui µ cu C devine incorectă în cazul concentrațiilor mari, deoarece potential chimic este legată de concentrare conform legii logaritmice. Dacă nu luăm în considerare astfel de cazuri, atunci formula de mai sus poate fi înlocuită cu următoarea:

ceea ce arată că densitatea de flux a substanţei J este proporţională cu coeficientul de difuzie D şi cu gradientul de concentraţie. Această ecuație exprimă prima lege a lui Fick (Adolf Fick este un fiziolog german care a stabilit legile difuziei în 1855). A doua lege a lui Fick se referă la schimbările spațiale și temporale ale concentrației (ecuația de difuzie):

Coeficientul de difuzie D depinde de temperatură. Într-un număr de cazuri, într-un interval larg de temperatură, această dependență este ecuația Arrhenius.

Procesele de difuzie sunt de mare importanță în natură:

Nutriția, respirația animalelor și plantelor;

Pătrunderea oxigenului din sânge în țesuturile umane.

3.3 Transport pasiv

Transportul pasiv este transferul de substanțe din locuri cu o valoare mare a potențialului electrochimic în locuri cu valoarea sa mai mică.

În experimentele cu straturi lipidice artificiale, s-a constatat că cu cât molecula este mai mică și cu cât formează mai puține legături de hidrogen, cu atât difuzează mai repede prin membrană. Deci, cu cât molecula este mai mică și cu cât este mai solubilă în grăsimi (hidrofobă sau nepolară), cu atât mai repede va pătrunde membrana. Difuzia substanțelor prin stratul dublu lipidic este cauzată de un gradient de concentrație în membrană. Molecule de substanțe insolubile în lipide și ioni hidratați solubili în apă (înconjurați de molecule de apă) pătrund în membrană prin porii lipidici și proteici. Moleculele mici nepolare sunt ușor solubile și difuzează rapid. Moleculele polare neîncărcate la dimensiuni mici sunt, de asemenea, solubile și difuze.

Important este că apa pătrunde în stratul dublu lipidic foarte rapid, în ciuda faptului că este relativ insolubilă în grăsimi. Acest lucru se datorează faptului că molecula sa este mică și neutră din punct de vedere electric.

Osmoza este mișcarea preferențială a moleculelor de apă prin membranele semi-permeabile (permeabile la dizolvat și permeabile la apă) din locuri cu o concentrație mai mică de substanță dizolvată în locuri cu o concentrație mai mare. Osmoza este în esență simpla difuzare a apei din locuri cu concentrație mai mare în locuri cu concentrație mai mică de apă. Osmoza joacă un rol important în multe fenomene biologice. Fenomenul de osmoză determină hemoliza eritrocitelor în soluții hipotonice.

Deci, membranele pot trece apa și moleculele nepolare prin difuzie simplă.

3.3.1 Diferențele între difuzarea facilitată și difuzarea simplă:

1) transferul unei substanțe cu participarea unui purtător are loc mult mai rapid;

2) difuzia facilitată are proprietatea de saturație: cu o creștere a concentrației pe o parte a membranei, densitatea de flux a unei substanțe crește doar până la o anumită limită, când toate moleculele purtătoare sunt deja ocupate;

3) cu difuzie facilitată se observă competiţia substanţelor transferate în cazurile în care sunt transferate diferite substanţe de către purtător; în timp ce unele substanțe sunt mai bine tolerate decât altele, iar adăugarea unor substanțe îngreunează transportul altora; Deci, printre zaharuri, glucoza este mai bine tolerată decât fructoza, fructoza este mai bună decât xiloza, iar xiloza este mai bună decât arabinoza etc. etc.;

4) există substanțe care blochează difuzia facilitată - formează un complex puternic cu molecule purtătoare, de exemplu, phloridzin inhibă transportul zaharurilor printr-o membrană biologică.

4. Legea lui Darcy

Legea lui Darcy (Henri Darcy, 1856) este legea filtrării lichidelor și gazelor într-un mediu poros. Obținut experimental. Exprimă dependența ratei de filtrare a fluidului de gradientul capului:

unde: - rata de filtrare, K - coeficientul de filtrare, - gradientul capului. Legea lui Darcy este asociată cu mai multe sisteme de măsurare. Un mediu cu o permeabilitate de 1 Darcy (D) permite ca 1 cm³/s dintr-un lichid sau gaz cu o vâscozitate de 1 cp (mPa s) să curgă sub un gradient de presiune de 1 atm/cm care acționează pe o suprafață de 1 cm². 1 milidarcy (mD) este egal cu 0,001 Darcy.

În sistemul de măsurare SI, 1 Darcy este echivalent cu 9,869233×10−13m² sau 0,9869233 µm². Această conversie este de obicei aproximativă ca 1 µm². Rețineți că aceasta este reciproca de 1,013250, factorul de conversie de la atmosfere la bar.

Transport prin bistratul lipidic (difuzie simplă) și transport cu participarea proteinelor membranare

5. Transport activ

Alte proteine ​​purtătoare (numite uneori proteine ​​de pompă) transportă substanțe prin membrană în detrimentul energiei, care este de obicei furnizată prin hidroliza ATP. Acest tip de transport are loc împotriva gradientului de concentrație al substanței transportate și se numește transport activ.

Simport, antiport și uniport

Transportul pe membrană al substanțelor diferă, de asemenea, în direcția mișcării lor și în cantitatea de substanțe transportate de acest purtător:

1) Uniport - transportul unei substanțe într-o direcție în funcție de gradient

2) Simport - transportul a două substanțe într-o direcție printr-un transportator.

3) Antiport - mișcarea a două substanțe în direcții diferite printr-un singur purtător.

Uniport oferă, de exemplu, un canal de sodiu dependent de tensiune, prin care ionii de sodiu se deplasează în celulă în timpul generării unui potențial de acțiune.

Simportul este efectuat de un transportor de glucoză situat pe partea exterioară (cu fața către lumenul intestinal) a celulelor epiteliului intestinal. Această proteină captează simultan o moleculă de glucoză și un ion de sodiu și, schimbându-și conformația, transferă ambele substanțe în celulă. În acest caz, se utilizează energia gradientului electrochimic, care, la rândul său, este creată datorită hidrolizei ATP de către ATP-aza de sodiu-potasiu.

Antiportul este efectuat, de exemplu, de ATPaza de sodiu-potasiu (sau ATPaza dependentă de sodiu). Transportă ioni de potasiu în celulă. iar din celulă - ioni de sodiu.

Lucrarea ATPazei de sodiu-potasiu ca exemplu de transport activ și antiport

Inițial, acest purtător atașează trei ioni Na + din interiorul membranei. Acești ioni modifică conformația situsului activ ATPazei. După o astfel de activare, ATPaza este capabilă să hidrolice unul molecula de ATP, iar ionul fosfat este fixat pe suprafața purtătorului din interiorul membranei.

Energia eliberată este cheltuită pentru modificarea conformației ATPazei, după care trei ioni Na + și un ion (fosfat) se află pe partea exterioară a membranei. Aici ionii Na + sunt separați și înlocuiți cu doi ioni K +. Apoi conformația purtătorului se schimbă în cea originală, iar ionii K + sunt pe partea interioară a membranei. Aici, ionii K + sunt despărțiți, iar purtătorul este din nou gata de funcționare.

Mai pe scurt, acțiunile ATPazei pot fi descrise după cum urmează:

1) „preia” trei ioni de Na + din interiorul celulei, apoi desparte molecula de ATP și se leagă de fosfat.

2) „Aruncă” ioni Na + și atașează doi ioni K + din mediul extern.

3) Deconectează fosfatul, aruncă doi ioni K + în celulă

Ca urmare, în mediul extracelular, concentrație mare ioni Na +, iar în interiorul celulei - o concentrație mare de K +. Lucrarea Na +, K + - ATPazei creează nu numai o diferență de concentrații, ci și o diferență de sarcini (funcționează ca o pompă electrogenă). O sarcină pozitivă este creată în exteriorul membranei, iar o sarcină negativă în interior.

6. Structura și funcțiile canalelor ionice.

Modelul membranei excitabile presupune un transport reglat al ionilor de potasiu și sodiu prin membrană. Cu toate acestea, trecerea directă a ionului prin stratul dublu lipidic este foarte dificilă, astfel încât densitatea fluxului ionic ar fi foarte scăzută dacă ionul ar trece direct prin faza lipidică a membranei. Aceasta și o serie de alte considerații au dat motive să credem că membrana trebuie să conțină niște structuri speciale - ioni conducători.

Astfel de structuri au fost găsite și numite canale ionice. Canale similare au fost izolate din diferite obiecte: membrana plasmatică a celulelor, membrana postsinaptică a celulelor musculare și alte obiecte. Sunt cunoscute și canalele ionice formate de antibiotice.

Principalele proprietăți ale canalelor ionice:

1) selectivitate;

2) independența funcționării canalelor individuale;

3) caracterul discret al conductivității;

4) dependența parametrilor canalului de potențialul membranei.

Să le considerăm în ordine.

1. Selectivitatea este capacitatea canalelor ionice de a transmite selectiv ioni de orice tip.

Chiar și în primele experimente pe axonul calmarului, s-a constatat că ionii de sodiu și potasiu afectează potențialul membranei în moduri diferite. Ionii de potasiu modifică potențialul de repaus, iar ionii de sodiu modifică potențialul de acțiune.

Măsurătorile au arătat că canalele ionice au selectivitate absolută față de cationi (canale selective pentru cationi) sau față de anioni (canale selective pentru anioni). În același timp, diverși cationi de diverse elemente chimice, dar conductivitatea membranei pentru un ion minor și, prin urmare, curentul prin acesta, va fi semnificativ mai scăzută, de exemplu, pentru un canal de sodiu, curentul de potasiu prin acesta va fi de 20 de ori mai mic. Capacitatea unui canal ionic de a trece diferiți ioni se numește selectivitate relativă și este caracterizată printr-o serie de selectivitate - raportul conductivităților canalului pentru diferiți ioni luați la aceeași concentrație.

2. Independenta canalelor individuale. Trecerea curentului printr-un canal ionic individual este independent de dacă curentul trece prin alte canale. De exemplu, canalele de potasiu pot fi pornite sau oprite, dar curentul prin canalele de sodiu nu se modifică. Influența canalelor unul asupra celuilalt are loc indirect: o modificare a permeabilității oricăror canale (de exemplu, sodiu) modifică potențialul membranei și afectează deja conductivitățile altor canale ionice.

3. Natura discretă a conducerii canalelor ionice. Canalele ionice sunt un complex de subunități de proteine ​​care se întinde pe membrană. În centrul său se află un tub prin care pot trece ionii.

Numărul de canale ionice pe 1 μm de suprafață a membranei a fost determinat folosind un blocant al canalelor de sodiu marcat radioactiv - tetrodotoxină. Se știe că o moleculă de TTX se leagă de un singur canal. Apoi, măsurarea radioactivității unei probe cu o zonă cunoscută a făcut posibil să se arate că există aproximativ 500 de canale de sodiu pe 1 μm de axon de calmar. Acest lucru a fost descoperit pentru prima dată în 1962 în studiile conductivității membranelor cu două straturi lipidice (BLMs) când au fost adăugate microcantități dintr-o substanță care a indus excitația în soluția din jurul membranei. BLM a fost aplicată o tensiune constantă și curentul a fost înregistrat. Înregistrarea curentului în timp a avut forma unor salturi între două stări conducătoare.

Rezultatele experimentelor efectuate pe diverse canale ionice au arătat că conductivitatea canalului ionic este discretă și poate fi în două stări: deschisă sau închisă. Creșterile de curent se datorează deschiderii simultane a 2 sau 3 canale. Tranzițiile între stările canalului ionic apar în momente aleatorii și se supun regularităţi statistice. Nu se poate spune că acest canal ionic se va deschide exact în acest moment. Se poate face doar o declarație despre probabilitatea deschiderii unui canal într-un anumit interval de timp.

Canalele ionice sunt descrise prin duratele de viață caracteristice stărilor deschise și închise.

4. Dependenţa parametrilor canalului de potenţialul membranei. Canalele ionice ale fibrelor nervoase sunt sensibile la potențialul de membrană, de exemplu, canalele de sodiu și potasiu ale axonului de calmar. Acest lucru se manifestă prin faptul că, după începutul depolarizării membranei, curenții corespunzători încep să se schimbe cu una sau alta cinetică. În limbajul „canalelor ionice” acest proces are loc în felul următor. Canalul ion-selectiv are un așa-numit

„senzor” - un element al designului său, sensibil la acțiune câmp electric(Vezi poza). Când potențialul membranei se modifică, mărimea forței care acționează asupra acesteia se modifică, ca urmare, această parte a canalului ionic se mișcă și modifică probabilitatea de a deschide sau închide „porțile” - un fel de obloane care funcționează conform „toate. sau nimic”.

Structura canalului ionic

Canalul ion-selectiv este format din următoarele părți ale părții proteice scufundate în stratul dublu, care are o structură subunitară; un filtru selectiv format din atomi de oxigen încărcați negativ, care sunt amplasați rigid la o anumită distanță unul de celălalt și trec ioni de doar un anumit diametru; parte de poartă.

„Porțile” canalului ionic sunt controlate de potențialul membranei și pot fi fie în stare închisă (linie întreruptă), fie în stare deschisă (linie continuă). Poziția normală a porții canalului de sodiu este închisă. Sub acțiunea unui câmp electric, probabilitatea unei stări deschise crește, poarta se deschide și fluxul de ioni hidratați are posibilitatea de a trece prin filtrul selectiv.

Dacă ionul „se potrivește” în diametru, atunci acesta aruncă învelișul de hidratare și sare pe cealaltă parte a canalului ionic. Dacă ionul este prea mare în diametru, cum ar fi tetraetilamoniul, nu poate trece prin filtru și nu poate traversa membrana. Dacă, dimpotrivă, ionul este prea mic, atunci are dificultăți în filtrul selectiv, de data aceasta din cauza dificultății de a-și pierde învelișul de hidratare. Pentru un ion „potrivit”, apa evacuată este înlocuită cu legături cu atomi de oxigen localizați în filtru; pentru un ion „nepotrivit”, corespondența sterica este mai proastă. Prin urmare, este mai dificil să treacă prin filtru și conductivitatea canalului este mai mică pentru acesta.

Blocanții canalelor ionice fie nu pot trece prin el, rămânând blocați în filtru, fie, dacă sunt molecule mari, cum ar fi TTX, se potrivesc în mod steric cu o intrare de canal. Deoarece blocanții poartă o sarcină pozitivă, partea lor încărcată este atrasă în canal către filtrul selectiv ca un cation obișnuit, iar macromolecula o înfundă.

Astfel, modificările proprietăților electrice ale biomembranelor excitabile sunt efectuate folosind canale ionice. Acestea sunt macromolecule proteice care pătrund în stratul dublu lipidic, care pot fi în mai multe stări discrete. Proprietățile canalelor care sunt selective pentru ionii de potasiu, sodiu și calciu pot depinde în mod diferit de potențialul membranei, care determină dinamica potențialului de acțiune din membrană, precum și diferențele dintre astfel de potențiale în membranele diferitelor celule.

Concluzie

Orice moleculă poate trece prin stratul dublu lipidic, dar viteza de difuzie pasivă a substanțelor, adică. trecerea unei substanţe dintr-o zonă cu o concentraţie mai mare la o zonă cu una mai mică poate fi foarte diferită. Pentru unele molecule este nevoie de așa ceva perioadă lungă de timp, ceea ce se poate spune despre impermeabilitatea lor practică la stratul dublu lipidic al membranei. Viteza de difuzie a substanțelor de-a lungul unei membrane depinde în principal de mărimea moleculelor și de solubilitatea relativă a acestora în grăsimi.

Moleculele mici nepolare, cum ar fi O2, steroizii, hormonii tiroidieni și acizii grași trec prin membrana lipidică cel mai ușor prin difuzie simplă. Molecule polare mici neîncărcate - CO2, NH3, H2O, etanol, uree - difuzează și ele la o viteză destul de mare. Difuzia glicerolului este mult mai lentă, iar glucoza este practic incapabilă să treacă prin membrană singură. Pentru toate moleculele încărcate, indiferent de dimensiune, membrana lipidică este impermeabilă.

Transportul unor astfel de molecule este posibil datorită prezenței în membrane fie a proteinelor care formează canale (pori) umplute cu apă în stratul lipidic, prin care substanțe de o anumită dimensiune pot trece prin difuzie simplă, fie a proteinelor purtătoare specifice care, interacționând selectiv cu anumiți liganzi, facilitează transferul lor prin membrană (difuzie facilitată).

Pe lângă transportul pasiv al substanțelor, în celule există proteine ​​care pompează în mod activ anumite substanțe dizolvate în apă împotriva gradientului lor, adică. de la o concentrație mai mică la o concentrație mai mare. Acest proces, numit transport activ, se realizează întotdeauna cu ajutorul proteinelor purtătoare și are loc cu cheltuirea energiei.

Partea exterioară a canalului este relativ accesibilă pentru studiu, studiul părții interioare prezintă dificultăți semnificative. P. G. Kostyuk a dezvoltat o metodă de dializă intracelulară, care face posibilă studierea funcției structurilor de intrare și de ieșire ale canalelor ionice fără utilizarea de microelectrozi. S-a dovedit că partea canalului ionic deschisă către spațiul extracelular diferă în proprietățile sale funcționale de partea canalului care se confruntă cu mediul intracelular.

Canalele ionice sunt cele care oferă două proprietăți importante membrane: selectivitate și conductivitate.

Selectivitatea sau selectivitatea canalului este asigurată de structura sa proteică specială. Majoritatea canalelor sunt controlate electric, adică capacitatea lor de a conduce ionii depinde de mărimea potențialului membranei. Canalul este eterogen în caracteristicile sale funcționale, în special pentru structurile proteice situate la intrarea în canal și la ieșirea acestuia (așa-numitele mecanisme de poartă).

Ecuația lui Fick

Semnul „–” arată că densitatea totală a fluxului de substanță în timpul difuziei este îndreptată către o scădere a densității, D este coeficientul de difuzie. Formula arată că densitatea de flux a substanței J este proporțională cu coeficientul de difuzie D și cu gradientul de concentrație. Această ecuație exprimă prima lege a lui Fick (Adolf Fick este un fiziolog german care a stabilit legile difuziei în 1855).

Canalul ion-selectiv este format din următoarele părți ale părții proteice scufundate în stratul dublu, care are o structură subunitară; un filtru selectiv format din atomi de oxigen încărcați negativ, care sunt amplasați rigid la o anumită distanță unul de celălalt și trec ioni de doar un anumit diametru; parte de poartă. Canalele ionice oferă două proprietăți importante ale membranei: selectivitatea și conductivitatea. Canalele de calciu joacă un rol esențial în celulele inimii.

Bibliografie

2. Yu. I. Afanasiev, N. A. Yurina, E. F. Kotovsky și colab. Histologie. M.

4. Filippovici Yu.B. Fundamentele biochimiei. M., Şcoala Superioară, 1985. Difuzie

5. Basniev K. S., Kochina N. I., Maksimov M. V. Hidromecanica subterană. // M.: Nedra, 1993, p. 41-43

6. Gennis R. Biomembrane. Structura și funcțiile moleculare. M., Mir, 1997

SECTIUNEA 2

CLASURI DE LABORATOR

Laboratorul #1

Comparația permeabilității membranei celulelor vii și moarte

Exercițiu: identificați diferențele de permeabilitate a membranelor celulelor vii și moarte și trageți o concluzie despre cauzele acestor diferențe.

Materiale si echipamente: eprubete, suport pentru eprubete, bisturiu, lampă cu spirt sau arzător cu gaz, soluție de acid acetic 30%, rădăcină de sfeclă.

Procedura de operare

1. După îndepărtarea țesuturilor tegumentare, rădăcina de sfeclă se taie în cuburi (latura cubului este de 5 mm) și se spală bine cu apă pentru a îndepărta pigmentul care a ieșit din celulele deteriorate.

2. O bucată de sfeclă este scufundată în trei eprubete. În primul și al doilea se toarnă 5 ml de apă, în al treilea - 5 ml dintr-o soluție 30% de acid acetic. Prima eprubetă este lăsată pentru control. Conținutul celui de-al doilea fierbe timp de 2-3 minute.

3. Vacuolele celulelor rădăcinii de sfeclă conțin betacianina, un pigment care dă culoare țesutului radicular. Tonoplastele celulelor vii sunt impermeabile la moleculele acestui pigment. După moartea celulelor, tonoplastul își pierde proprietatea de semipermeabilitate, devine permeabil, moleculele de pigment părăsesc celulele și colorează apa.

În al doilea și al treilea tub, unde celulele au fost ucise prin fierbere sau acid, apa este pătată, în timp ce în primul tub rămâne nepătată.

4. Notați rezultatele observațiilor.

Laboratorul #2

Turgor, plasmoliza și deplasmoliza

Exercițiu: a studia la microscop fenomenele de turgor, plasmoliza si deplasmoliza in celulele epidermei de ceapa albastra.

Materiale si echipamente: microscoape, accesorii de disecție, lămpi cu alcool, ceapă albastră, rădăcini de sfeclă de masă, soluție de zahăr 30%, soluție de azotat de potasiu 5-8%.

Procedura de operare

1. Faceți o tăietură plană a epidermei unei cepe albastre, puneți-o pe o lamă de sticlă într-o picătură de apă.

2. Închideți picătura cu un pahar de acoperire și observați celulele în stare de turgescență la microscop.

3. Luați o picătură de soluție de zahăr 30% și puneți-o lângă lamela.

4. Atingând capătul opus al lamei cu hârtie de filtru, înlocuiți apa din preparat cu o soluție de zahăr.

5. Observați din nou la microscop. Dacă plasmoliza nu este încă vizibilă, repetați înlocuirea apei cu o soluție de zahăr.

La microscop, plasmoliza în celulele vii ale epidermei va fi clar vizibilă.

6. Efectuați experimentul în ordine inversă, adică întoarceți apa din nou și observați fenomenul de deplasmoliză.

7. Desenați celulele în stare de turgescență, plasmoliză și deplasmoliză.

8. Pentru a demonstra că plasmoliza și deplasmoliza apar numai în celulele vii, efectuați un astfel de experiment în paralel. Una dintre secțiunile epidermei de ceapă, plasată într-o picătură de apă, ține peste flacăra unei lămpi cu alcool pentru a ucide celulele. Apoi aplicați o soluție de zahăr și vedeți dacă are loc plasmoliza.

Experiența descrisă vă permite să vă familiarizați nu numai cu procesele de turgor, plasmoliza și deplasmoliza, ci și cu procesul de intrare a substanțelor în celulă (în acest caz, molecule de zahăr din soluție).

Când se studiază fenomenele de plasmoliză și deplasmoliză în celulele rădăcinii de sfeclă de masă, procedura este aceeași, dar în loc de o soluție de zahăr, este mai bine să se folosească o soluție de 5% de nitrat de potasiu.

Laboratorul #3

Determinarea transpirației în funcție de greutate

Exercițiu: determinați cantitatea de apă evaporată de o plantă într-o anumită perioadă de timp folosind metoda greutății.

Materiale si echipamente: cântare, greutăți, foarfece, vase, suport, plante vii.

Procedura de operare

1. Atașați tubul în U la suport și turnați apă în el. Tăiați o frunză din plantă (sau o ramură mică cu două frunze) și folosiți un dop de bumbac pentru a o întări într-un genunchi (dop de bumbac nu trebuie să atingă apa, altfel apa se va evapora prin ea). Închideți celălalt genunchi cu un dop de cauciuc sau plastic (dacă nu există un astfel de tub, puteți lua o eprubetă simplă și turnați ulei vegetal peste suprafața apei, astfel încât să nu existe evaporare).

2. Se cântărește instrumentul și în același timp matrița mică umplută cu apă. Așezați dispozitivul și cristalizatorul pe fereastră.

3. După 1-2 ore, se cântărește din nou. Masa scade în ambele cazuri, pe măsură ce apa se evaporă.

Laboratorul #4

Observarea mișcării stomatelor

Exercițiu: observați mișcările stomatice, explicați cauza mișcărilor stomatice, trageți stomatele în apă și în soluții de 5 și
20%- a glicerina.

Scopul lucrării: observați mișcările stomatice în apă și într-o soluție de glicerol.

Materiale si echipamente: soluții de glicerină (5 și 20%), soluție de zaharoză 1M, microscoape, lame și lame de acoperire, ace de disecție, hârtie de filtru, sticle, frunze de orice plantă.

Procedura de operare

1. Pregătiți mai multe secțiuni din epiderma inferioară a frunzei și puneți-le timp de 2 ore într-o soluție de glicerol 5%. Glicerina pătrunde în vacuolele celulelor de gardă, le scade potențialul de apă și, în consecință, le crește capacitatea de a absorbi apa. Secțiunile sunt plasate pe o lamă de sticlă în aceeași soluție, se notează starea celulelor și se schițează.

2. Înlocuiți glicerina cu apă trăgând-o de sub pahar cu hârtie de filtru. În acest caz, se observă deschiderea fisurilor stomatice. Desenați preparatul.

3. Înlocuiți apa cu un agent osmotic puternic - soluție de glicerol 20% sau soluție de zaharoză 1M. Observați închiderea stomatelor.

4. Trageți concluzii.

Laboratorul #5

Produse de fotosinteză

Exercițiu: studiază procesul de formare a amidonului primar în frunze.

Materiale si echipamente: lămpi cu alcool, băi de apă, foarfece, sobe electrice, lămpi cu incandescență de 200-300 W, vase, plante vii (dovleac, fasole, pelargonium, primulă etc.), alcool etilic, o soluție de iod în iodură de potasiu.

Procedura de operare

1. Folosind un test de amidon, demonstrați că amidonul se formează în timpul fotosintezei.

O plantă bine udată trebuie plasată timp de 2-3 zile într-un loc întunecat. În acest timp, va exista o ieșire de asimilate din frunze. Amidonul nou nu se poate forma în întuneric.

Pentru a obține contrastul din procesul de fotosinteză, o parte a frunzei trebuie să fie întunecată. Pentru a face acest lucru, puteți utiliza un negativ foto sau două ecrane opace identice, atașându-le de sus și de jos. Desenele de pe ecran (decupaje) pot fi foarte diferite.

O lampă cu incandescență de 200-300 W este plasată la o distanță de 0,5 m de foaie. După o oră sau două, foaia trebuie procesată, așa cum este indicat mai sus. Este mai convenabil să faceți acest lucru pe o farfurie plată. În același timp, se prelucrează o foaie care a rămas întunecată tot timpul.

Părțile expuse la iluminare sunt colorate în albastru, în timp ce restul sunt galbene.

Vara, puteți modifica experiența - închideți câteva frunze pe plantă, punând pe ele pungi de hârtie neagră opaca cu decupaje adecvate; după două-trei zile, la sfârșitul unei zile însorite, tăiați frunzele, fierbeți-le mai întâi în apă, apoi decolorați cu alcool și tratați cu o soluție de iod în iodură de potasiu. Zonele întunecate ale frunzelor vor fi luminoase, iar zonele iluminate se vor înnegri.

La unele plante (de exemplu, ceapa), produsul primar al fotosintezei nu este amidonul, ci zahărul, astfel încât testul amidonului nu este aplicabil acestora.

2. Înregistrați rezultatele observațiilor.

Laboratorul #6

Obținerea pigmenților din frunzele unui extract alcoolic
și separarea lor

Exercițiu: obțineți un extract alcoolic de pigmenți, separați-i și familiarizați-vă cu proprietățile de bază ale pigmenților.

Materiale si echipamente: foarfece, mortare cu pistil, suporturi cu eprubete, vase, lămpi cu spirt, băi de apă, frunze proaspete sau uscate (urzică, aspidistra, iederă sau alte plante), alcool etilic, benzină, 20% NaOH (sau KOH), cretă uscată, nisip.

Procedura de operare

1. Puneți frunzele uscate tăiate cu foarfece într-un mojar curat, adăugați puțină cretă pentru a neutraliza acizii din seva celulară. Se macină bine masa cu un pistil, adăugând alcool etilic (100 cm 3), apoi se filtrează soluția.

Extractul de clorofilă rezultat are fluorescență: în lumina transmisă este verde, în lumina reflectată este roșu vișiniu.

2. Separați pigmenții folosind metoda Kraus.

Pentru a face acest lucru, turnați 2-3 cm 3 de extract într-o eprubetă și adăugați un volum și jumătate de benzină și 2-3 picături de apă; apoi trebuie să agitați eprubeta și să așteptați până când două straturi devin clar vizibile - benzină în partea de sus, alcool în partea de jos. Dacă nu are loc separarea, adăugați mai multă benzină și agitați din nou tubul.

In caz de turbiditate se adauga putin alcool.

Deoarece benzina nu se dizolvă în alcool, ajunge în vârf. Culoarea verde stratul superior indică faptul că clorofila a trecut în benzină. Pe lângă acesta, carotenul se dizolvă și în benzină. Mai jos, în alcool, rămâne xantofilă. Stratul de jos este galben.

După decantarea soluției, se formează două straturi. Ca urmare a saponificării clorofilei, alcoolii sunt desprinși și se formează sarea de sodiu a clorofilei, care, spre deosebire de clorofilă, nu se dizolvă în benzină.

Pentru o saponificare mai bună, o eprubetă cu adaos de NaOH poate fi pusă într-o baie de apă cu apă clocotită și, de îndată ce soluția fierbe, îndepărtată. După aceea, se toarnă benzină. Carotenul și xantofila vor trece în stratul de benzină (sus) (culoarea va fi galbenă), iar în stratul de alcool - sare de sodiu acid clorofilă.

Laboratorul #7

Detectarea respirației plantelor

Exercițiu: dovediți că CO 2 este eliberat în timpul respirației plantei, desenați un dispozitiv care ajută la detectarea respirației prin eliberarea de CO 2, faceți legende pentru figură.

Materiale si echipamente: 2 borcane de sticlă cu o capacitate de 300-400 ml, 2 eprubete de cauciuc cu orificii pentru pâlnii și tuburi, 2 pâlnii, 2 tuburi de sticlă curbate „P” de 18-20 cm lungime și 4-5 mm diametru, 2 eprubete, un pahar, soluție de Ba(OH) 2, semințe germinate de grâu, floarea soarelui, porumb, mazăre etc.

Procedura de operare

1. Se toarnă 50-60 g de semințe germinate într-un borcan de sticlă, închis ermetic cu un dop în care se introduc o pâlnie și un tub de sticlă curbat și se lasă timp de 1-1,5 ore.În acest timp, dioxidul de carbon se va acumula în borcan ca urmare a respiratiei semintelor. Este mai greu decât aerul, deci este concentrat pe fundul cutiei și nu intră în atmosferă printr-o pâlnie sau tub.

2. În același timp, iau un borcan de control fără semințe, îl închid și el cu un dop de cauciuc cu o pâlnie și un tub de sticlă și îl așează lângă primul borcan.

3. Capetele libere ale tuburilor de sticlă se coboară în două eprubete cu apă barită. În ambele borcane, prin pâlnii, încep să toarne treptat apă. Apa înlocuiește aerul îmbogățit cu CO 2 din borcane, care intră în eprubete cu o soluție de Ba(OH) 2 . Ca urmare, apa baritică devine tulbure.

4. Comparați gradul de turbiditate Ba(OH) 2 din ambele eprubete.

Laboratorul #8

Determinarea intensității respirației în cupele Conway

Exercițiu: să facă experimentul și să calculeze intensitatea respirației obiectelor studiate, în funcție de variantele experimentului.

Materiale si echipamente: cupe Conway, vaselină, biurete, trepied, hârtie de filtru, foarfece, cântare, greutăți, reactivi: 0,1n Ba(OH) 2 ; 0,1 N HCI, fenolftaleină, orice răsaduri și plante adulte sau organele acestora.

Procedura de operare

1. Cupele lui Conway sunt calibrate înainte de experiment, ele trebuie să aibă același volum pentru opțiunile de control și experimentale. Fiecare variantă a experimentului este setată în trei exemplare.

2. În cercul exterior al cupei Conway se așează o probă de material vegetal cântărind 0,5-1,0 g. în cilindrul interior se toarnă 1 sau 2 ml de 0,1 n Ba (OH) 2. un contur transparent al secțiunii subțiri a apărut cupa) și puneți-l la întuneric timp de 20–40 de minute (pentru a exclude fotosinteza în țesuturile verzi ale plantelor). În timpul expunerii, dioxidul de carbon acumulat în volumul vasului Conway reacționează cu hidroxidul de bariu:

CO 2 + Ba (OH) 2 \u003d BaCO 3 + H 2 O.

Un exces de Ba(OH)2 este titrat cu HCl 0,1 N pentru fenolftaleină până când culoarea roz dispare.

3. Concomitent cu cea experimentală puneți o cană de control de Conway (fără probă). Același volum de soluție de 0,1 N Ba(OH)2 se toarnă în el, se închide cu un capac măcinat și se lasă lângă cana experimentală. Hidroxidul de bariu din această cană reacționează cu dioxid de carbon, care a fost inițial în volumul său ca parte a aerului. Baritul în exces este titrat.

4. În funcție de diferența dintre volumele soluției de acid clorhidric utilizată pentru titrarea excesului de Ba (OH) 2 din cupele de control și cele experimentale, se calculează frecvența respiratorie (I. d.):

Mg CO 2 / (g ∙ h),

unde V HC1k este volumul de 0,1 n HC1 utilizat pentru titrarea excesului de Ba(OH)2 în cupa de control; V HC1op este volumul de 0,1n HC1 utilizat pentru titrarea excesului de Ba(OH)2 în recipientul de testare; R- greutatea probei, g;

t - timp, h; 2,2 - factor de conversie al HC1 în CO 2 (1 ml de 0,1 n HC1 sau Ba(OH) 2 este echivalent cu 2,2 mg de CO 2).

Laboratorul #9

Importanța diferitelor elemente pentru plante

Exercițiu: pentru a studia importanța diferitelor elemente minerale pentru creșterea ciupercii Aspergillus.

Materiale si echipamente: cântare, termostat, dopuri de bumbac, filtre, cinci baloane de 100 cm 3 fiecare, eprubete, pipetă, două pahare, pâlnie, săruri minerale, zaharoză, acid organic (citric), cultură de ciuperci Aspergillus cultivate pe bucăți de cartofi sau pâine pentru 3 - 4 zile.

Procedura de operare

1. Cultivați o ciupercă pe amestecuri de nutrienți.

S-a stabilit că aspergillus impune condiţiilor de nutriţie minerală aproximativ aceleaşi cerinţe ca plante superioare. Dintre elementele minerale, ciuperca nu are nevoie doar de calciu. Amestecurile nutritive se prepară în baloane de 100 cm 3 și se fac după o anumită schemă (Tabelul 1).

Numerotarea baloanelor corespunde numerotării variantelor experimentului. Înregistrați mai jos rezultatele experimentului.

tabelul 1

Schema de compoziție a amestecurilor de nutrienți

Acidul citric este adăugat pentru a crea un mediu acid care este favorabil pentru Aspergillus, dar inhibă dezvoltarea altor microorganisme.

2. Se toarnă apă sterilă într-o eprubetă sau un balon și se pune miceliul ciupercii prelevat cu o buclă sterilă în el, se amestecă conținutul rotind între degete sau palme.

Adăugați suspensia rezultată cu o pipetă sterilă în toate baloanele.

Închideți baloanele cu dopuri de bumbac și puneți într-un termostat la o temperatură de 30-35 °C. Urmăriți într-o săptămână.

Esența experimentului constă în faptul că, prin determinarea masei de miceliu a unei ciuperci crescute pe diferite amestecuri de nutrienți, se poate afla nevoia acesteia de elemente individuale.

3. Cântărim, pentru care luăm două pahare curate, o pâlnie și mai multe filtre de hârtie identice. Se cântărește un pahar (nr. 1) cu pâlnie și se filtrează și se înregistrează greutatea. Apoi puneți pâlnia într-un alt pahar (nr. 2), transferați miceliul ciupercii din primul balon pe filtru, clătiți cu apă și, după ce apa suspină, transferați pâlnia înapoi în paharul nr. 1. Cântăriți din nou. Este clar că rezultatul va fi mai mare, deoarece s-a adăugat miceliul ciupercii.

... - Balashov: Nikolaev, 2007. - 48 p. ISBN 978-5-94035-300-3 educational-metodicindemnizații metodele sunt descrise... fiziologieplantelor: studii. indemnizatie/ ed. V. B. Ivanova. - Academia, 2001. - 144 p. Zanina, M. A. Fiziologieplantelor: manual-metoda. indemnizatie ...

Diferite substanțe trec prin membrană cu viteze diferite, așa că spunem că membranele sunt permeabile selectiv. În acest caz, viteza de trecere a substanțelor variază în funcție de starea fiziologică a celulei sau a organelului.

Datorită permeabilității selective, ele reglează transportul de substanțe între mediul extern și celulă, între organite și citoplasmă etc.

Reglând fluxul de substanțe în celulă și excreția lor, membranele reglează astfel viteza și direcția reacțiilor biochimice, care formează baza metabolismului organismului. Permeabilitatea foarte selectivă a membranelor depinde de metabolismul din celulă.

Membranele reglează metabolismul într-un alt mod - prin modificarea activității enzimelor. Unele enzime sunt active doar atunci când sunt atașate de membrană, altele, dimpotrivă, nu manifestă activitate în această stare și încep să acționeze abia după ce membrana le eliberează în „libertate”. O modificare a permeabilității membranei poate facilita contactul enzimei cu substratul, după care începe o reacție chimică, care a fost inițial imposibilă.

Enzimele membranei funcționează bine numai atunci când sunt în contact cu lipidele. În prezența lipidelor, forma moleculelor proteice membranare, enzimele, se poate modifica, astfel încât centrii lor activi devin accesibili substratului. În plus, localizarea enzimei pe membrană determină locul acestei reacții în celulă.

Un alt aspect important al activității enzimatice a membranelor este coordonarea reacțiilor chimice care au loc în celule. Când mai multe enzime catalizează un lanț de reacții în care produsul primei reacții servește drept substrat pentru o alta etc., atunci aceste enzime sunt situate pe membrană într-o anumită secvență, formând un sistem multienzimatic. Există multe astfel de sisteme în membrană, de exemplu, un lanț de enzime respiratorii. În acest caz, enzimele sunt aranjate într-o secvență strictă, cu o distanță minimă între ele.

compartimentare celulară – conditie necesara pentru viață și una dintre funcțiile principale ale membranelor. În primul rând, membranele măresc suprafața interioară a celulei, pe care sunt localizate și trec enzimele reacții chimice. În al doilea rând, diferitele compartimente diferă în compoziția chimică. În plus, deoarece compartimentele au diferite compoziție chimicăîn ele au loc diferite reacții biochimice, apoi cu ajutorul membranelor se realizează separarea fizică a proceselor metabolice, adesea de sens opus. De exemplu, sinteza proteinelor are loc în ribozomi, iar degradarea are loc în lizozomi. Fiecare dintre aceste procese este reglementat independent unul de celălalt. Să dăm un alt exemplu: sinteza acizilor grași și oxidarea acestora. Primul proces are loc în citoplasmă, al doilea - în mitocondrii.

Cu toate acestea, sistemele metabolice nu sunt complet izolate unele de altele. Membranele care împart celula în compartimente au mecanisme specializate care transportă substraturi, produși de reacție, precum și cofactori și compuși care au un efect de reglare de la unul la altul. Astfel, rata proceselor metabolice individuale care apar în interiorul compartimentelor este parțial reglată sisteme de transport membranelor.

Reglarea ratei proceselor metabolice poate apărea din cauza mișcării substanțelor reglementate dintr-un compartiment în altul.

În diferite compartimente există concentrații diferite de substanțe organice, ioni, compoziție chimică diferită. De exemplu, în vacuole există întotdeauna un aport de aminoacizi, acizi organici, zaharuri, ioni. Acest lucru duce la eterogenitatea chimică în celulă. Concentrația neuniformă a ionilor de pe ambele părți ale membranei duce la apariția unei diferențe de potențiale electrice. Astfel, membrana plasmatică poartă o sarcină negativă, în timp ce tonoplastul poartă o sarcină pozitivă. Concentrațiile și compoziția chimică diferite provoacă vâscozități diferite în diferite părți ale citoplasmei.

Dispunând de permeabilitate selectivă, trecând substanțele necesare în celulă, membranele îndeplinesc o altă funcție - reglează homeostazia. Homeostazia numită proprietatea unei celule (organel, organ, organism, ecosistem) de a menține constanța mediului său intern.

De ce ar trebui să rămână constant mediul intern al unei celule? Proteinele membranare și proteinele enzimatice sunt globulare. Structura nativă globulară a moleculelor de proteine ​​depinde de legături slabe, care sunt ușor distruse chiar și cu o mică modificare a mediului intern al celulei. Astfel, celula trebuie să mențină homeostazia, astfel încât structura nativă a proteinelor să nu se modifice. Dacă structura terțiară sau cuaternară a proteinei se modifică, atunci enzima își va pierde sau își va modifica activitatea și corespondența strictă dintre structura enzimei și substrat va fi încălcată pentru ca reacția să continue.

Structura moleculei proteice determină plasarea acesteia în membrană și, prin urmare, proprietățile și funcțiile sale. O modificare a conformației moleculelor proteice poate modifica cantitatea de radicali hidrofobi și hidrofili de pe suprafața sa. Aceasta duce la o modificare a aranjamentului globulelor proteice din membrană. Acesta din urmă îi va afecta capacitatea selectivă și alte proprietăți, care, la rândul lor, vor provoca o încălcare a eterogenității, dispariția enzimelor și poate duce la moartea celulelor.

Membranele sunt implicate în adaptarea celulelor la condițiile în schimbare mediu inconjurator, despre care vom discuta mai jos.

Majoritatea membranele, pe lângă funcțiile generale, precum reglarea metabolismului, compartimentarea, îndeplinesc unele speciale. De exemplu, membranele mitocondriilor și cloroplastelor sunt direct implicate în sinteza ATP. Viața este o muncă continuă, pentru a cărei performanță este necesar să cheltuiești energie tot timpul.

Astfel, sinteza ATP este necesară în mod constant, este asociată cu o structură strict definită a membranelor organite (cloroplaste, mitocondrii). Încălcarea acestei structuri duce la o scădere a sintezei ATP, ceea ce înseamnă moarte.

Structura labilă a membranelor le permite să performeze diferite funcții: barieră, transport osmotic, electric, structural, energetic, biosintetic, secretor, receptor-reglator și altele.

ÎN În ultima vreme Se acumulează tot mai multe dovezi că unele membrane sunt formate prin transferul fizic de material membranar de la o componentă celulară la alta. Există dovezi care ne permit să considerăm ES ca sursă a acelor blocuri care sunt incluse în cele din urmă în plasmalemă. Poate că acest lucru se întâmplă ca urmare a șireturii veziculelor din cisternele Golgi. După toate probabilitățile, două tipuri de membrane sunt restructurate în aparatul Golgi: membrane caracteristice ES, în membrane caracteristice plasmalemei.

În concluzie, subliniem principalele proprietăți ale membranelor:

1. Membranele sunt structuri complexe. Ele constau din proteine ​​structuraleși lipide, dar pot include, de asemenea, molecule foarte specifice de enzime, pigmenți și cofactori.

2. Datorită variabilității chimice a moleculelor de proteine ​​și lipide care alcătuiesc membrana, iar în funcție de funcțiile acestora, diferite membrane pot avea structuri diferite.

3. Structura membranelor asigură un grad înalt a cărei molecule specifice pot forma unități funcționale complexe.

4. Reacțiile enzimatice și alte procese din membrane pot duce la reacții direcționate spațial sau vectoriale; membranele sunt asimetrice

Plasmoliza (din grecescul plásma - modelat, decorat și lýsis - descompunere, descompunere), separarea protoplastei de membrană atunci când celula este scufundată într-o soluție hipertonică.

Plasmoliza este caracteristică în principal pentru celulele vegetale care au o membrană puternică de celuloză. Celulele animale se micșorează atunci când sunt transferate într-o soluție hipertonică. În funcție de vâscozitatea protoplasmei, de diferența dintre presiunea osmotică a celulei și soluția externă și, prin urmare, de rata și gradul de pierdere a apei de către protoplasmă, există plasmoliza convexă, concavă, convulsivă și cap. Uneori celulele plasmolizate rămân în viață; atunci când astfel de celule sunt scufundate în apă sau într-o soluție hipotonă, are loc deplasmoliza.

Pentru o evaluare comparativă a plasmolizei în țesuturi, există două metode:

Metoda plasmolizei de frontieră
- Metoda plasmometrică.

Prima metodă, dezvoltată de Hugo De Vries (1884), constă în scufundarea țesuturilor în soluții cu diferite concentrații de KNO3, zaharoză sau alte substanțe active osmotic și stabilirea concentrației la care 50% din celule sunt plasmolizate. Prin metoda plasmometrică, după plasmoliză, se măsoară volumul relativ al celulei și al protoplastei, iar presiunea osmotică a celulei se calculează din concentrația soluției (după formulele corespunzătoare).

Deplasmoliza (din de ... și plasmoliza) - revenirea protoplastei celulelor vegetale din starea de plasmoliză la starea inițială, caracterizată prin turgescență normală.

Deplasmoliza are loc atunci când celulele plasmolizate (adică celulele care au suferit plasmoliza) sunt transferate în apă sau soluții hipotonice.

Turgor (latina târzie turgor - umflare, umplere, din latină turgere - a fi umflat, umplut), stare de stres membrana celulară, în funcție de presiunea osmotică a fluidului intracelular (P intern), presiunea osmotică a soluției externe (P extern) și elasticitatea membranei celulare (SV) . De obicei, UV-ul celulelor animale (excluzând unele celenterate) este scăzut, le lipsește T. mare și rămân intacte doar în soluții izotonice sau cele care diferă puțin de cele izotonice (diferența dintre P intern și P extern este mai mică de 0,5-1,0). a.m). În celulele vegetale vii, P interior este întotdeauna mai mare decât P exterior, dar ruperea membranei celulare nu are loc din cauza prezenței unui perete celular de celuloză. Diferența dintre P intern și P extern la plante (de exemplu, la plantele halofite, ciuperci) ajunge la 50-100 am, dar chiar și în acest caz, marja de siguranță a unei celule vegetale este de 60-70%. La majoritatea plantelor, alungirea relativă a membranei celulare din cauza T. nu depășește 5-10%, iar presiunea turgenței se află în intervalul 5-10 am. Datorită lui T., țesuturile plantelor au elasticitate și rezistență structurală. Toate procesele de autoliză, ofilire și îmbătrânire sunt însoțite de o scădere a T.

Apă(oxid de hidrogen) - binar compus anorganic, formula chimica H 2 O. Molecula de apă este formată din doi atomi de hidrogen și unul de oxigen, care sunt interconectați printr-o legătură covalentă. În condiții normale, este un lichid transparent, incolor (în volum mic), miros și gust. În stare solidă se numește gheață (cristalele de gheață pot forma zăpadă sau îngheț), iar în stare gazoasă se numește vapori de apă. Apa poate exista și sub formă cristale lichide(pe suprafete hidrofile). Aproximativ 71% din suprafața Pământului este acoperită cu apă (oceane, mări, lacuri, râuri, gheață) - 361,13 milioane km2. Pe Pământ, aproximativ 96,5% din apă se află în oceane, 1,7% din rezervele lumii sunt ape subterane, încă 1,7% în ghețarii și calotele glaciare din Antarctica și Groenlanda, o mică parte în râuri, lacuri și mlaștini și 0,001% în nori (formați din particule de gheață și apă lichidă suspendate în aer). Cea mai mare parte a apei pământului este sărată și nepotrivită agriculturii și băutării. Dolyapresnaya este de aproximativ 2,5%, iar 98,8% din această apă se află în ghețari și apele subterane. Mai puțin de 0,3% din toată apa dulce se găsește în râuri, lacuri și atmosferă, iar o cantitate și mai mică (0,003%) se găsește în organismele vii.

Este un bun solvent foarte polar. ÎN conditii naturale conţine întotdeauna substanţe dizolvate (săruri, gaze).

Apa este de o importanță cheie în crearea și susținerea vieții pe Pământ, în structura chimica organisme vii, în formarea climei și a vremii. Este cea mai importantă substanță pentru toate ființele vii de pe planeta Pământ.

Prima caracteristică: apa este singura substanță de pe Pământ (cu excepția mercurului),
pentru care dependenţa căldurii specifice de temperatură are
minim.Datorita faptului ca caldura specifica a apei are
minim aproximativ 37°C, temperatura normală a corpului uman,
format din două treimi de apă, se află în intervalul de temperatură
36°-38°C (organele interne au o temperatură mai mare decât
extern).

A doua caracteristică: capacitatea termică a apei este anormală
înalt. Pentru a încălzi o anumită cantitate cu un grad,
trebuie cheltuită mai multă energie decât la încălzirea altor lichide, -
cel putin de doua ori fata de substanțe simple. Din această
urmează capacitatea unică a apei de a reține căldura. copleșitoare
majoritatea celorlalte substanțe nu au această proprietate. Acest
trăsătura excepțională a apei contribuie la faptul că o persoană
temperatura normală a corpului este menținută la același nivel și fierbinte
ziua si racoroasa noaptea.

Deci apa se joaca
rolul principal în procesele de reglare a schimbului de căldură uman şi
îi permite să menţină o stare confortabilă cu un minim
costurile cu energia. La temperatura normală a corpului, o persoană este
în starea energetică cea mai favorabilă.

Temperatura
alte mamifere cu sânge cald (32-39°C) se corelează bine cu
temperatura capacităţii termice specifice minime a apei.

Al treilea
caracteristică: apa are o căldură specifică mare de fuziune, adică
apa este foarte greu de înghețat, iar gheața este foarte greu de topit. Ca urmare, clima
pe Pământ în ansamblu este destul de stabil și moale.

Toate cele trei caracteristici ale proprietăților termice ale apei permit unei persoane să optimizeze
mod de a exista într-un mediu favorabil.

îndeplinește funcția de transport de „livrare” nutrienților către țesuturi și
organe în timpul nutriției rădăcinilor și frunzelor, proceselor metabolice și sintezei,
- termoreglare, prevenind supraîncălzirea și denaturarea țesuturilor
(distrugerea) proteinelor, inclusiv a enzimelor și hormonilor,
- este componenta principală a organismelor vegetale (80-90%
plantele sunt alcătuite din apă), ceea ce creează turgora - elasticitatea țesuturilor,
- ca sursă de element nutriție – hidrogen(H) necesar în procese
fotosinteza zaharurilor primare

Celulele vegetale numai în stadiul incipient de dezvoltare sunt complet umplute cu protoplasmă. Foarte curând, în protoplasmă încep să apară cavități, vacuole - rezervoare cu seva celulară. Formarea vacuolelor se datorează prezenței în protoplasmă a unor substanțe care atrag puternic apa. Pe măsură ce celula crește și îmbătrânește, vacuolele individuale se îmbină într-o singură cavitate continuă, iar protoplasma este redusă la un strat subțire care căptușește pereții celulari. Doar fire și filamente de protoplasmă traversează vacuola care a crescut pentru a acoperi întreaga celulă.

Seva celulară, situată în vacuole, are o compoziție chimică complexă. Contine saruri minerale dizolvate, acizi organici (oxalic, malic, citric, tartric) si sarurile acestora, zaharuri, substante azotate, alcaloizi, glucozide, taninuri etc.

Substanțele colorante se găsesc adesea în seva celulară - pigmenți (antociani, mai rar antoclor). Culoarea antocianului se modifică în funcție de reacția mediului. Când este acid, este roșu sau violet, când este alcalin, este albastru.

Antocianina pătează rădăcinile de sfeclă, frunzele de varză roșie, petalele de flori violete, roșii și albastre. Al doilea pigment antoclor solubil se găsește uneori în petale și le colorează în galben.

Utilitatea multor plante cultivate depinde de compoziția sevei celulare. Conținutul de zahăr al sfeclei de zahăr, gustul dulce de pepene verde și fructe sunt determinate de seva celulară. O celulă vegetală vie este un sistem osmotic, în care diferite substanțe sunt direcționate prin membrane de la o concentrație mai mare la una mai mică până se egalizează.

Când celula este în apă sau într-o soluție de sare foarte slabă (ca o soluție de sol), apa intră în seva celulei, drept urmare vacuola crește în volum, întinde protoplasma și o apasă strâns pe înveliș. Cochilia se întinde și ea oarecum și se află, după cum se spune, într-o stare de turgescență (tensiune). Cu un conținut ridicat de zahăr în celule (fructe de cireșe, cireșe dulci, struguri) și umiditate abundentă (ploi frecvente), turgul poate fi atât de mare încât celulele să spargă.

Fenomenul invers se observă în plasmoliză. Dacă o celulă vegetală vie este plasată într-o soluție hipertonică de zahăr sau sare (mai puternică decât seva celulară), atunci apa va ieși din celulă, deoarece forța osmotică (atrăgătoare) a unei astfel de soluții este mai mare decât forța osmotică a celulei. seva.

Presiunea osmotică este deosebit de mare la plantele care cresc în deșerturi și mlaștini sărate. În multe cazuri se ajunge la 50 și chiar 100 atm. ATM). Măsurată prin concentrație, presiunea osmotică a unor plante este de multe ori mai mare decât presiunea aburului celor mai puternice locomotive. În realitate, celulele trebuie să experimenteze doar diferența de presiuni osmotice dintre seva celulară și soluțiile din sol, a căror concentrație este ridicată în solurile deșertice și solonchaks.

Procesul de intrare a substanțelor în celulă se numește endocitoză. Distingeți pinocitoză și fagocitoză.
Fagocitoza (greacă fago - a devora) - absorbția de către celulă a substanțelor organice solide. Odată aproape de celulă, particula solidă este înconjurată de excrescențe ale membranei sau sub ea se formează o invaginare a membranei. Ca rezultat, particula este închisă într-o veziculă membranară în interiorul celulei. Această veziculă se numește fagozom. Termenul de „fagocitoză” a fost propus de I. I. Mechnikov în 1882. Fagocitoza este caracteristică protozoarelor, celenteratelor, leucocitelor, precum și celulelor capilarelor măduvei osoase, splinei, ficatului și glandelor suprarenale.
A doua cale de intrare a substanțelor în celulă se numește pinocitoză (pinot grecesc - băutură) - acesta este procesul de absorbție de către celulă a picăturilor mici de lichid cu substanțe macromoleculare dizolvate în ea. Se realizează prin captarea acestor picături prin excrescențe ale citoplasmei. Picăturile capturate sunt scufundate în citoplasmă și absorbite acolo. Fenomenul de pinocitoză este caracteristic celulelor animale și protozoarelor unicelulare.
O altă modalitate prin care substanțele pătrund în celulă este osmoza - trecerea apei prin membrana celulară permeabilă selectiv. Apa trece de la o soluție mai puțin concentrată la una mai concentrată. Substanțele pot trece și prin membrană prin difuzie - așa se face ca substanțele care se pot dizolva în lipide (simple și esteri, acizi grași etc.). Prin difuzie de-a lungul gradientului de concentrație, unii ioni trec prin canale speciale ale membranei (de exemplu, ionul de potasiu părăsește celula).
În plus, transportul substanțelor prin membrană este efectuat de pompa de sodiu-potasiu: mută ionii de sodiu din celulă și ionii de potasiu în celulă împotriva unui gradient de concentrație cu cheltuirea energiei ATP.
Fagocitoza, pinocitoza și pompa de sodiu-potasiu sunt exemple de transport activ, în timp ce osmoza și difuzia sunt exemple de transport pasiv.

BILANTUL DE APĂ AL PLANTELOR

Raportul dintre cantitatea de apă pe care o primesc plantele și cantitatea de apă pe care o folosesc în aceeași perioadă de timp.

Echilibrul apei și ofilirea. Unul dintre cele mai dinamice procese dintr-o plantă este metabolismul apei, care este în strânsă corelație cu alte procese ale vieții plantelor. Bilanțul apei este aportul și consumul de apă de către o plantă. Cu transpirație moderată și aprovizionare suficientă cu apă a plantei, un favorabil echilibrul apei. Într-o zi senină și însorită, acest echilibru este perturbat și apare un deficit de apă în plantă, care este de obicei de 5-10%. O astfel de deficiență este considerată destul de normală și nu dăunează mult plantei.

Odată cu transpirația intensă sau uscarea solului, atunci când curgerea apei în plantă se oprește, există o pierdere semnificativă. celule vegetale apa care nu se reface prin absorbtie din sol, rezultand un deficit de apa, observat adesea in cele mai calduroase ore ale zilei la plante.

Cu deficiența de apă, frunzele își pierd turgul, se ofilesc, atârnă.

Unele plante care au în organe un numar marețesuturile mecanice, cum ar fi imortelle (genul Helichrysum), nu își schimbă aspect cu deficit de apă, cu o pierdere semnificativă de apă și chiar moarte.

Observațiile au arătat că de obicei în zori, gradientul intern în plantă și sol este aproape egalizat, potențialele de apă ale plantei și solului sunt echilibrate. În orele dimineții, când frunzele încep să transpire, potențialul de apă devine oarecum mai scăzut decât în ​​zori, dar începe curgerea apei în plantă; când se creează gradientul necesar al potenţialelor de apă de la frunze până la interfaţa rădăcină-sol.

Ofilirea este temporară și pe termen lung.

Data adaugarii: 2015-02-02 | Vizualizari: 1725 | încălcarea drepturilor de autor