Работа 2. Определение потенциала осмотического давления клеточного
сока методом плазмолиза
Клеточный сок – это водный раствор разных органических и неорганических веществ. Его потенциальное осмотическое давление есть ничто иное, как максимальная способность клетки всасывать воду. Оно зависит от числа частиц, находящихся в этом растворе, то есть от концентрации и степени диссоциации растворенных молекул. Величина потенциального осмотического давления клеточного сока указывает на возможность произрастания растения на почвах разной водоудерживающей силы. Величина осмотического давления (Po) определяется осмолярностью − суммарной концентрацией всех имеющихся в растворе осмотически активных веществ. Осмолярность мезофитов составляет в среднем 0,3 моль/дм3. Из них (моль/дм3): 0,1 − ионы К+, 0,1 − Cl- и 0,1 − сахара, органические кислоты, аминокислоты и др. Осмотическое давление такого раствора составляет при стандартных условиях 0,73 МПа. Повышение осмотического давления клеточного сока при засухе служит критерием обезвоживания растения и необходимости полива.
Применяемый в данной работе метод основан на подборе такой концентрации водного раствора, которая вызывает самый начальный (уголковый) плазмолиз в клетках исследуемой ткани. В этом случае осмотическое давление раствора примерно равно осмотическому давлению клеточного сока. Такой раствор называют изотоническим.
Материалы и оборудование. Луковица с пигментированными чешуями, 1,0 М раствор нитрата кальция, 1,0 М раствор сахарозы, дистиллированная вода, химические пробирки (5 шт.), стеклянный стакан на 50 см3, предметные стекла (5 шт.), стеклянные пипетки на 5 и 10 см3, фильтровальная бумага, пинцет анатомический, набор для препарования, дозатор, стеклограф, штатив для пипеток, штатив для пробирок, песочные часы на 3 мин, микроскоп «Биолам 70-Р».
Ход работы. Приготовьте по 10 см3 0,1 М, 0,3 М, 0,5 М, 0,7 М и 1,0 М растворов азотнокислого кальция (сахарозы) путем разбавления в пробирках 1,0 М раствора дистиллированной водой. В каждую пробирку, начиная с меньшей концентрации, с интервалом в 3 мин поместите по 2 среза нижнего эпидермиса синего лука, размером 5
5 мм.
Через 20 мин после погружения кусочков ткани в первую пробирку, начиная с нее, с интервалом в 3 мин рассмотрите срезы под микроскопом на малом увеличении в капле раствора из той же пробирки, из которой они были взяты. Отметьте степень плазмолиза большинства клеток в каждом растворе и внесите полученные данные в таблицу 3. По результатам наблюдений найдите изотоническую концентрацию, как среднее арифметическое между концентрацией, при которой плазмолиз только начинается, и концентрацией, которая еще не вызывает плазмолиза.
Таблица 3
Определение изотонической концентрации
|
Концентрация опытных растворов, моль/л |
Схема приготовления опытных растворов |
Форма плазмолиза |
Изотоническая концентрация (расчет), моль/дм3 |
|
|
1,0 М исходный раствор, см3 |
Дист. вода, см3 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рассчитайте величину потенциального осмотического давления клеточного сока по уравнению Вант-Гоффа: 
, где Po – потенциальное осмотическое давление, атм; R – универсальная газовая постоянная (0,0821 дм3атм/(градмоль); C – концентрация изотонического раствора, моль/дм3; T – абсолютная температура по Кельвину (273° + комнатная температура); i – изотонический коэффициент Вант-Гоффа.
Коэффициент Вант-Гоффа для неэлектролитов равен единице, а для электролитов его вычисляют по формуле: 
, где 
– степень диссоциации (см. таблицу 4); n – число ионов, на которое диссоциирует молекула.
Таблица 4
Степень диссоциации растворов Ca(NO3)2 разной концентрации1
|
Концентрация раствора, моль/дм3 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
|
Степень диссоциации |
0,488 |
0,429 |
0,397 |
0,378 |
0,365 |
0,356 |
0,349 |