Опыт 3. Определение осмотического давления клеточного сока методом плазмолиза

Теоретические основы исследования

В природе широко распространено явление диффузии, т.е. тепловое движение частиц вещества из области его большей концентрации в область меньшей концентрации. При возникновении на пути диффундирующего вещества полупроницаемой мембраны движение вещества становится ограниченным, возникает односторонний ток воды через мембрану. Это явление называется осмосом. Чтобы воспрепятствовать поступлению растворителя через мембрану в раствор, надо приложить определенное давление, которое и называется осмотическим давлением, или потенциалом.

По Вант-Гоффу, осмотическое давление в случае разбавленных растворов подчиняется газовым законам. Поэтому для определения осмотического потенциала раствора можно применять формулу

P = RTCi, (1)

где P – осмотический потенциал, атм;  R – газовая постоянная (0,082); T – абсолютная температура (273 + t°С); C – концентрация раствора, моли; i – изотонический коэффициент Вант-Гоффа, характеризующий степень диссоциации растворенного вещества.

Взрослая растительная клетка представляет собой осмотически активную систему, у которой роль полупроницаемой мембраны выполняет живая протоплазма, а осмотически активного раствора – клеточный сок вакуоли; поэтому каждая клетка обладает осмотическим потенциалом, который важен при водообмене растений.

Как видно из приведенной выше формулы, осмотическое давление можно рассчитать, зная концентрацию раствора C. Поэтому все методы определения осмотического давления сводятся к установлению равновесной концентрации раствора.

Принцип предлагаемого в настоящей работе метода основан на подборе концентрации наружного раствора, равной концентрации клеточного сока; ее находят по наблюдению степени плазмолиза, т. е. отставания содержимого клетки от клеточной оболочки.

Ход работы:

В стеклянных бюксах с крышками приготовить по 10 мл 0,5 М; 0,4 M; 0,3 М; 0,2 М; 0,1 М растворов азотнокислого калия, разбавляя одномолярный раствор этой соли дистиллированной водой в соответствии со схемой записи опыта. Растворы тщательно перемешать, бюксы отметить этикетками с указанием концентрации раствора в них.

В каждый раствор последовательно от большей концентрации к меньшей поместить срез эпидермиса окрашенного лука. Следить, чтобы препараты были окрашены и смочены раствором! Через 30 мин после погружения срезов в первую бюксу просмотреть их под микроскопом в капле раствора, в котором находился срез. Определить степень плазмолиза клеток и сделать записи в соответствующую графу таблицы 4 (схемы записи опыта) (сильный, слабый, чуть заметный, по уголкам клетки, нет плазмолиза).

По результатам наблюдений определить изотоническую концентрацию, значение которой подставить в расчетную формулу. Изотоническую концентрацию найти как среднее арифметическое концентрации, при которой плазмолиз еле заметен, и той, которая не вызывает плазмолиза.

Расчеты осмотического потенциала делать по формуле (1).

Таблица 4

Схема записи опыта

Изотонический коэффициент определять по формуле

i = 1+ α (n – 1), (2)

где α – степень диссоциации электролита (значение ее для различных концентраций растворов  KNO₃ приведено в табл. 2;  n – число ионов, на которое диссоциирует молекула вещества.

В таблице 5 отражена степень диссоциации растворов.

Таблица 5

Степень диссоциации растворов

На основе полученных результатов необходимо определить изотоническую концентрацию, изотонический коэффициент и рассчитать значение осмотического давления.

Опыт 4. Определение водного потенциала растительной ткани методом полосок по Лилиенштерн или методом Уршпрунга