Задание 2. Накопление красок в вакуолях

Одним из способов изучения проницаемости мембран является прижизненное окрашивание, т.е. проникновение красителя из наружной среды во внутренние области живой клетки и постепенное их окрашивание. Катионные (основные) красители (нейтральный красный или метиленовый синий) проникают в живую клетку в молекулярной форме и проходят через плазмалемму, основной цитоплазматический матрикс, тонопласт в вакуоль, где они под влиянием кислой среды переходят в ионную форму. Поскольку мембраны не пропускают ионы красителя, они накапливаются в вакуоли и окрашивают её.

Клетки могут оставаться живыми в окрашенном состоянии в течение нескольких часов или дней. В мертвых клетках мембраны становятся легко проницаемы для любой формы красителя, поэтому в вакуоли не происходит его накопления.

Об избирательности проницаемости мембран свидетельствует также плазмолиз. В гипертоническом растворе вода выходит из клетки, вакуоль сокращается в результате потери воды, цитоплазма отстает от жесткой клеточной стенки и сжимается вслед за вакуолью. Однако, если плазмалемма и тонопласт проницаемы для плазмолитика, то через некоторое время он проникает в вакуоль и происходит деплазмолиз. Скорость деплазмолиза зависит от проницаемости мембран для данного вещества, поэтому её можно использовать для определения проницаемости мембраны.

Рис. 1. Степени плазмолиза. 1 - уголковый, 2 - вогнутый, 3 - выпуклый,

4 - судорожный, 5 - колпачковый; а - цитоплазма, b - вакуоль.

Цель работы: показать, что живая протоплазма способна пропускать в вакуоль из внешней среды некоторые вещества, например витальные красители.

Ход работы. На предметное стекло в каплю 0,01% водного раствора нейтрального красного поместить эпидермис с выпуклой поверхности неокрашенного лука, закрыть препарат покровным стеклом и сразу же рассмотреть под микроскопом при малом увеличении. Если видны равномерно окрашенные в розовый цвет клетки, значит, краситель проник в вакуоль. Для доказательства того, что краска проникла через плазму, надо вызвать плазмолиз содержимого клеток. Для этого, не поднимая покровного стекла, в препарат вводится плазмолитик, например 1 М раствор KNO₃. Наступивший плазмолиз говорит о том, что клетки, окрашенные нейтральным красным - живые, краситель проник через живую протоплазму. Мертвые клетки имеют окрашенную протоплазму и ядро и не плазмолизируются в растворе солей.

Пользуясь тем, что в работе применяется нейтральный красный, обладающий индикаторными свойствами, можно определить, какова реакция клеточного сока. Для этого под покровное стекло вводят каплю щелочи, например NH₄OH. Если окраска препарата изменится, значит, клеточный сок имеет кислую реакцию.

При оформлении работы зарисовать клетку, накопившую краску, плазмолизированную клетку и клетку при действии на нее аммиака, сделать подписи к рисункам и выводы из наблюдений.

Задание 3. Наблюдение колпачкового плазмолиза

Цель работы: показать неоднородность строения протоплазмы и различную проницаемость ее отдельных слоев.

Ход работы. Срез эпидермиса выпуклой стороны чешуи окрашенного лука поместить на предметное стекло в каплю 1 М раствора KCNS и накрыть покровным стеклом. Следить, чтобы на срезе были клетки, содержащие в клеточном соке антоциан. Препарат рассмотреть под микроскопом сначала на малом увеличении (окуляр х15, объектив х8), а затем - на большом (окуляр х15, объектив х40).

Поскольку взят гипертонический раствор, во всех клетках будет наблюдаться сильный плазмолиз. Слой протоплазмы, окружающий вакуоль, имеет заметную толщину. Со стороны поперечных стенок протоплазма имеет вид колпачков на полюсах.

Колпачковый плазмолиз возникает под действием солей, проникающих через плазмалемму в мезоплазму и вызывающих её набухание. Сквозь тонопласт за время опыта соли не проникают.

Зарисовать клетку в состоянии колпачкового плазмолиза, сделать вывод о проницаемости мембран протоплазмы.

Задание 4. Определение жизнеспособности семян по окрашиванию цитоплазмы

Принцип метода основан на свойстве живой протоплазмы не пропускать красящие вещества в клетку. У мертвой и поврежденной ткани изменяется структура протоплазмы и увеличивается ее сродство с красителями. Жизнеспособность семян гороха, фасоли, льна, тыквы, люпина и конопли определяется методом Нелюбова, семян пшеницы – методом Иванова.

Ход работы (по Нелюбову). Семена гороха намочить в течение 18 часов при комнатной температуре, затем освободить их от семенной оболочки и залить в стакане 0,2%-м раствором индигокармина на 2-3 часа. Через установленное время краску слить, промыть семена водой и установить их жизнеспособность. Семена с неокрашенными зародышами и частично окрашенными семядолями относятся к жизнеспособным. Семена с полностью окрашенными зародышами и семядолями нежизнеспособны. Для большей наглядности работу можно провести в двух вариантах: партию семян разделить на две части, одну из которых убить кипячением, другую оставить неповрежденной. В конце опыта сравнить, как выглядят живые и убитые кипячением семена.

Ход работы (по Иванову). Для определения взять семена пшеницы, замоченные на 10 часов. Часть семян убить кипячением, опыт проводить в два варианта – с живыми и мертвыми. Взять по 8-10 зерновок каждого варианта, разрезать бритвой вдоль бороздки пополам и поместить на 15 мин в 0,2%-й раствор фуксина кислого, налитый в стаканчики. Далее краску слить, семена пинцетом разместить на фильтровальную бумагу и определить у них жизнеспособность. У жизнеспособных семян зародыши не окрашены или окрашен только верхний слой, который легко стирается пальцем. У нежизнеспособных семян краска глубоко проникает в ткань зародыша, сильно окрашивает их.

При оформлении работы зарисовать жизнеспособные и мертвые семена и сделать вывод по результатам наблюдений.

Занятие 2. Изучение осмотических свойств растительной клетки.