Лабораторная работа 2. Плазмолиз и деплазмолиз в клетках кожицы лука

Определения и обозначения

Плазмолиз — отделение цитоплазмы вместе с плазматической мембраной от клеточной стенки при потере клеткой воды. Он возникает, когда клетку помещают в более концентрированный раствор, например солевой: вода выходит наружу, а содержимое клетки уменьшается. По плазмолизу можно увидеть последствия движения воды.

Деплазмолиз — восстановление исходного состояния клетки после поступления воды. Если плазмолизированную клетку перенести в воду, направление движения воды меняется: она проходит внутрь через мембрану. Поэтому цитоплазма с мембраной снова прилегает к клеточной стенке.

Осмос — направленное движение воды через избирательно проницаемую мембрану, пропускающую одни вещества легче, чем другие. Вода перемещается в сторону более концентрированного раствора. Осмос меняет объём клеточного содержимого и объясняет появление плазмолиза или деплазмолиза.

Тургор — давление содержимого клетки на клеточную стенку, возникающее при поступлении воды. Наполненные водой клетки упираются содержимым в стенки, и ткань сохраняет упругость. Когда воды становится меньше, тургор ослабевает, поэтому растение или его часть может увядать.

Как это устроено

Кожицу лука удобно исследовать потому, что её можно снять тонким прозрачным слоем и рассмотреть отдельные клетки. Для работы нужны микроскоп, предметное и покровное стёкла, вода и концентрированный раствор соли. Сравнение клеток в разных растворах позволяет связать видимое изменение с движением воды. При этом клеточная стенка и мембрана выполняют разные роли: стенка сохраняет форму, а мембрана участвует в избирательном обмене.

Сначала с внутренней стороны чешуи лука снимают небольшой прозрачный участок кожицы и помещают его в каплю воды на предметном стекле. Препарат накрывают покровным стеклом, чтобы слой оставался ровным и не высыхал слишком быстро. При малом увеличении находят клетки, а затем рассматривают их подробнее. В исходном состоянии содержимое клетки прилегает к стенке: поступающая вода поддерживает тургор.

Затем к краю покровного стекла добавляют концентрированный раствор соли, а с противоположного края прикладывают полоску фильтровальной бумаги. Раствор постепенно затягивается под стекло и заменяет воду вокруг клеток. Снаружи оказывается более концентрированная среда, чем внутри, поэтому вода выходит из клеток через плазматическую мембрану. Объём содержимого уменьшается, и оно отходит от стенки — это плазмолиз; сама стенка обычно сохраняет очертания.

Чтобы проследить обратное изменение, к препарату добавляют воду, снова используя край покровного стекла и фильтровальную бумагу для замены раствора. Теперь снаружи меньше растворённых веществ, чем в клеточном содержимом, поэтому вода поступает внутрь. Клеточное содержимое увеличивается и постепенно приближается к стенке. Такое восстановление исходного состояния называют деплазмолизом; оно показывает, что изменение при плазмолизе может быть обратимым.

Результаты удобно записать в таблицу: для каждого условия указать направление движения воды, положение содержимого клетки и её состояние. Сначала фиксируют наблюдения в воде, затем — в солевом растворе и после добавления воды. В выводе связывают изменения с осмосом и избирательной проницаемостью мембраны, а не только перечисляют увиденное. Так опыт показывает, почему смена окружающего раствора меняет водное состояние растительной клетки.

Изменения клеток кожицы лука при плазмолизе и деплазмолизе

Читайте строки таблицы как последовательность условий одного опыта: от воды к солевому раствору, а затем обратно к воде. Сопоставляйте направление движения воды с положением содержимого, чтобы отличать наблюдение от его объяснения. Если клетка не успела полностью восстановиться, отмечайте именно то, что видно в микроскоп, не приписывая ей завершённый деплазмолиз.

Разбор задач

Задача 1. При рассмотрении кожицы лука в воде содержимое клеток прилегает к клеточной стенке. Назовите наблюдаемое состояние и объясните его.

1. Устанавливаем условие: клетка находится в воде, то есть снаружи нет концентрированного солевого раствора.
2. Содержимое прилегает к стенке, следовательно, заметного отхождения цитоплазмы с мембраной не произошло.
3. Вода поступает в клетку, а давление её содержимого на стенку поддерживает тургор. Это состояние не является плазмолизом.

Ответ: клетка сохраняет тургор; поступление воды помогает содержимому прилегать к клеточной стенке.

Задача 2. После добавления концентрированного раствора соли содержимое клеток отошло от клеточной стенки. Определите процесс и укажите направление движения воды.

1. Сравниваем условия: снаружи клетки теперь концентрированный раствор, а внутри клеточный сок менее концентрирован.
2. Вода проходит через мембрану из клетки наружу, поэтому объём её содержимого уменьшается.
3. Отхождение содержимого от стенки — характерный признак плазмолиза, а не просто изменения формы всей клетки.

Ответ: произошёл плазмолиз; вода перемещается из клетки в солевой раствор.

Задача 3. К препарату с клетками, претерпевшими плазмолиз, добавили воду. Предскажите изменения и объясните, почему они происходят.

1. После добавления воды раствор снаружи становится менее концентрированным, чем содержимое клетки.
2. Поэтому вода движется внутрь через плазматическую мембрану, а объём клеточного содержимого увеличивается.
3. Содержимое клетки приближается к стенке, и состояние постепенно становится похожим на исходное.

Ответ: может произойти деплазмолиз, потому что после смены раствора вода поступает обратно в клетку.

Типичные ошибки

Называть плазмолизом любое уменьшение клетки — неточно: решающий признак состоит в том, что содержимое отходит от клеточной стенки из-за выхода воды. Ошибку допускают, когда судят только по общему виду клетки и не различают стенку и цитоплазму. Проверьте себя: можно ли указать, что именно отошло и куда перемещалась вода? Если это неясно, наблюдение ещё не доказывает плазмолиз.

Некоторые считают, что клеточная стенка препятствует осмосу, потому что она окружает клетку. Но движение воды связано прежде всего с прохождением через избирательно проницаемую плазматическую мембрану, а стенка сохраняет форму клетки. Чтобы проверить объяснение, проследите, какая структура остаётся очерченной, а какая меняет положение. Не приписывайте мембране и стенке одинаковые функции.

Плазмолиз и деплазмолиз иногда путают, поскольку оба процесса связаны с изменением объёма содержимого клетки. Первый происходит при потере воды, второй — при её поступлении после смены раствора. Самопроверка проста: сначала назовите условие опыта, затем направление движения воды и только после этого процесс. Такая последовательность не даст перепутать противоположные изменения.

Вывод только по форме клетки может быть ошибочным: клеточная стенка способна сохранять очертания даже при уменьшении содержимого. Если не сравнить препарат до и после воздействия раствора, нельзя уверенно установить, что именно изменилось. Всегда отмечайте исходное положение цитоплазмы, затем её состояние в соли и после добавления воды. В выводе свяжите наблюдения с условиями, а не ограничивайтесь фразой «клетка изменилась».

Связь с другими темами

Для объяснения опыта нужно знать строение растительной клетки, различать клеточную стенку и плазматическую мембрану, а также понимать принцип осмоса. Наблюдение связывает эти знания с водным обменом растений: поступление воды поддерживает тургор и упругость тканей, а потеря воды может приводить к увяданию. Поэтому опыт с кожицей лука помогает понять процессы, которые происходят в клетках целого растения.

Что запомнить

• Вода проходит через избирательно проницаемую мембрану клетки.
• В концентрированном растворе вода выходит из клетки.
• При плазмолизе содержимое клетки отходит от клеточной стенки.
• После переноса плазмолизированной клетки в воду может произойти деплазмолиз.
• Изменение поступления воды связано с изменением тургора.
• В выводе лабораторной работы указывают условия опыта и наблюдаемые изменения.