Осмотические процессы в растительной клетке

Осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному обводнению клеток и межклеточных структур. Возникающее при этом осмотическое давление обеспечивает тургор клеток, т. е. их упругость. Наличие воды необходимо для нормального течения различных процессов. У клетки или оболочка, или прилегающая к ней плазмалемма обладают свойствами полупроницаемой мембраны. [c.145]

Термин мембранао используется вот уже более 100 лет для обозначения клеточной границы, служащей, с одной стороны, барьером между содержимым клеткн н внешней средой, а с другой — полупроницаемой перегородкой, через которую могут проходить вода и некоторые из растворенных в ней веществ. В 1851 г. немецким физиолог X. фон Моль описал плазмолиз клеток растений, предположив, что клеточные стенки функционируют как мембраны. В 1855 г. ботаник К. фон Негели наблюдал различия в проникновении пигментов в поврежденные н неповрежденные растительные клетки и исследовал клеточную границу, которой он дал название плазматическая мембрана. Он предположил, что клеточная граница ответственна за осмотические свойства клеток. В 1877 г. немецкий ботаник В. Пфеффер опубликовал свой труд Исследование осмоса , где постулировал существование клеточных мембран, основываясь на сходстве между клетками и осмометрами, имевэщими искусственные полупроницаемые мембраны. В 80-х годах прошлого столетия датский ботаник X. де Фриз продолжил осмометрические исследования растительных клеток, предположив, что неповрежденный слой протоплазмы между плазмалеммой и тонопластом функционирует как мембрана. Его исследования послужили фундаментом при создании физико-химических теорий осмотического давления и электролитической диссоциации голландцем Я. Вант-Гоффом и шведским ученым С. Аррениусом. В 1890 г. немецкий физикохимик и философ В. Оствальд обратил внимание на возможную роль мембран в биоэлектрических процессах. Между 1895 и 1902 годами Э. Овертон измерил проницаемость клеточной мембраны для большого числа соединений и наглядно показал зависимость между растворимостью этих соединений в липидах и способностью их проникать через мембраны. Он предположил, что мембрана имеет липидную природу и содержит холестерин и другие липиды. Современные представления о строении мембран как подвижных липопротеиновых ансамблей были сформулированы в начале 70-х годов нашего столетня. [c.549]

Биологическое значение осмотического давления. Осмос имеет большое значение для растительных и животных организмов, способствуя достаточному оводнению клеток и межклеточных структур. Возникающее при этом осмотическое давление обусловливает тургор клеток, т. е. их своеобразную упругость, способствуя тем самым поддержанию эластичности тканей, сохранению определенной формы органами и т. п. Обилие воды в клетках и тканях необходимо для нормального течения многообразных физических и химических процессов гидратации и диссоциации веществ, реакций гидролиза, окисления и т. п. [c.25]

Осмотические процессы также присущи животным тканям и клеткам. Поскольку животные клетки обычно представляют собой уплотненный слой цитоплазмы, постольку внешне осмос проявляется несколько иначе, однако принципиально картина не отличается от описанной в случае растительных клеток. Если поместить эритроциты в концентрированный раствор того или иного вещества, они вследствие экзосмоса уменьшаются в объеме, сморщиваются, что хорошо можно наблюдать под микроскопом. Когда эритроциты помещены в раствор с меньшим осмотическим давлением, чем давление клеточного раствора, наблюдается значительное увеличение объема клеток. Если эритроциты поместить в дистиллированную воду, то идет настолько интенсивный эндосмос, что в результате тургора эритроциты лопаются. Во внешнюю среду выделяется гемоглобин, благодаря чему раствор окрашивается в красный цвет. Такое явление называется гемолизом. Поэтому кровоточащие раны нельзя обрабатывать водой, так как это усиливает кровотечение. Клетки сохраняют нормальное состояние и в том случае, когда осмотическое давление внутриклеточного и внешнего раствора одинаково. [c.97]

Вакуоль наполнена клеточным (вакуолярным) соком, в кото-ро.м содержатся различные метаболиты,— продукты жизнедеятельности протоплазмы, различные неорганические и органические соединения, в их числе органические кислоты, свободные аминокислоты, растворимые белки, алкалоиды и глюкозиды, воднорастворимые пигменты (антоцианы и др.), дубильные вещества и т. п. В последние годы установлено присутствие в клеточном соке ряда ферментов, что указывает на его физиологическую активность. С наличием вакуоли в большой степени связаны осмотические свойства растительной клетки, являющиеся одним из факторов, регулирующих процессы поступления и передвижения воды и минеральных солей. [c.34]

Если растительную клетку перенести в концентрированный раствор какого-нибудь вещества (например сахара или хлорида натрия), молярная концентрация которого будет выше, чем концентрация растворенных веществ в клетке, то наблюдается осмотическое высасывание воды из клетки в окружающий ее внешний раствор (экзосмос). Протоплазма уменьшается в объме и отстает от стенок целлюлозной оболочки. Объем протоплазмы делается тем меньше, чем большей концентрации был раствор, в который погружена клетка. При соответствующих условиях протоплазма принимает шарообразную форму, уменьшаясь в несколько раз. Это явление называется плазмолизом. Если плазмоли-зированную клетку поместить снова в раствор обычной для нее концентрации или в дистиллированную воду, клетка, благодаря осмотическому всасыванию растворителя, увеличивает свой объем, возвращаясь в свое исходное положение. Таким образом, плазмолиз является обратимым процессом. [c.181]

Запасные полисахариды присутствуют в растениях в коллоидном состоянии или в водонерастворимой форме, благодаря чему они могут накапливаться в растительных клетках в большом количестве, не влияя на осмотическое давление. Крахмал — наиболее важный и накапливающийся в наибольшем количестве запасный полисахарид в мире растений. У всех растений — от низших водорослей до некоторых высших растений, главным образом двудольных,— углеводы, образовавшиеся в процессе фотосинтеза в хлоропластах, немедленно превращаются в крахмал (фото 46). Такой крахмал называют ассимиляционным. Согласно Смиту [160], у подсолнечника в крахмал превращается почти весь ассимилированный углерод. Однако ассимиляционный крахмал представляет собой довольно лабильную, переходную форму он либо довольно быстро используется в процессах метаболизма, либо превращается в ряде органов, например в семенах, плодах, стеблях, листовых влагалищах и корнях, в запасный крахмал. Эти общие метаболические особенности присущи так называемому крахмалистому листу. Напротив, в сахаристом листе злаков (однодольные растения) крахмал почти не обнаруживается. Сахара здесь представлены главным образом сахарозой и различными моносахаридами они транспортируются в другие части растения и превращаются в запасный крахмал в специальных органах. Например, энергичный синтез крахмала обычно имеет место в листовых влагалищах и в семенах злаков, начиная от периода цветения и кончая периодом созревания зерна. В ряде работ показано, что образование крахмала в зерне ячменя, риса и ржи в стадии налива специфически связано с ассимиляционной активностью верхних листьев и колоса, но не с ассимиляционной активностью расположенных ниже листьев [8, 144]. [c.140]

В целях физического анализа процесса клеточного роста растительную клетку можно рассматривать как осмотическую ячейку, мембрана которой проницаема для воды, но непроницаема для осмотически активных веществ, растворенных в воде (фиг. 211). Эта мембрана в высокой степени эластична и почти или совсем пе оказывает сопротивления деформации. Мембрану окружает клеточная оболочка. Степень и скорость нормального увеличения размеров клетки [c.506]

На основании изложенных выше литературных и экспериментальных данных можно предложить следующую гипотетическую схему биохимических процессов, возникающих в простейшем случае лод действием ауксина в растительной клетке, находящейся в фазе растяжения. Молекула ИУК, являющаяся донором электрона, образует лабильный комплекс с гипотетическим рибонуклеопротеидом-переносчиком поверхностной мембраны. Образование такого комплекса приводит к увеличению количества фосфатных групп, освобождающихся от связи с белком. Активированный таким образом переносчик связывает кальций пектатов клеточных стенок свободными фосфатными группами и транспортирует его на внутреннюю сторону мембран. Эта реакция идет с использованием энергии АТФ, в результате чего усиливается окислительное фосфорилирование и дыхание. В реакции переноса кальция принимают участие сократительные белки, содержащие сульфгидрильные группы. Перемещение кальция сопровождается изменением мембранного потенциала и активности ферментов, локализованных в мембранах и клеточных стенках (аскорбатоксидазы, метилпектинэстеразы). Изменяется также поглощение и выделение ряда катионов и анионов, в частности, увеличивается поглощение калия. В результате удаления части кальция клеточная стенка становится более пластичной, вследствие чего возрастают сосущая сила и поступление воды в вакуоль. Начинается растяжение клеточной оболочки. Переносчик под действием РНК-азы распадается на внутренней стороне мембраны и затем ресинтезируется для переноса новых ионов кальция. Растяжение клеточной стенки индуцирует системы синтеза пектинов, целлюлозы и других компонентов оболочки. Эти процессы также сопровождаются затратой энергии и усилением интенсивности дыхания. Растяжение и увеличение гидратации цитоплазмы приводит к уменьшению ее вязкости и активизации гидролитических ферментов. Вслед за поглощением воды в вакуоль поступают осмотически активные вещества, поддерживающие сосущую силу клетки. [c.42]

ОСМОТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКЕ [c.68]

ГИИ надо назвать дыхание, при котором вследствие окисления питательных веществ освобождающаяся энергия запасается уже упоминавшимся соединением — АТФ. В итоге эта форма энергии используется для выполнения биологической работы. Вероятно, еще со школьных времен вы помните, что работу определяют как произведение силы и расстояния. Если происходит сокращение белковых фибрилл, то это — механическая работа, тогда как в основе изменений положения листьев мимоз и других растений лежит осмотическая (связанная с транспортом веществ) работа. Если происходят процессы биосинтеза, то говорят о химической работе. Она играет определенную роль не только при движениях, обусловленных ростом, но и при действии механизмов набухания и молекулярного сцепления, которые могут совершаться лишь в тех случаях, когда имеются растительные структуры сложного строения. Все эти разнообразные виды работы совершаются в растительных клетках, располагающих такой системой превращения энергии, эффективности которой до сих пор не удалось достигнуть (превысить) ни одной из машин. [c.174]

Массоперенос веш/еств от поверхности растительного материала в раствор является последней стадией процесса экстрагирования. В результате высокой концентрации первичного сока внутри клетки создается значительное осмотическое давление, вызывающее диффузионный обмен между содержимым клеток и окружающей их жидкостью с меньшим осмотическим давлением. Вначале из клеток диффундируют более подвижные молекулы с меньшей молекуляр- [c.77]

Увеличение размера делящихся клеток происходит за счет Растяжение клеток синтеза структур цитоплазмы и поддерживается поступлением в клетки значительных количеств соединений азота и других питательных веществ. Прекратившие деление клетки многоклеточных растений переходят к более быстрому типу роста — росту растяжением, существующему только у растительных клеток. Он служит важнейшим механизмом, обеспечивающим увеличение площади листовой поверхности, длины стебля и корневой системы, что необходимо для оптимизации процессов питания и других целей. При этом типе роста значительное увеличение объема клеток достигается за счет образования большой центральной вакуоли (см. рис. 1.1). Поглощение воды вакуолью обеспечивается высокой концентрацией осмотически активных веществ в вакуолярном соке. Одновременно с возрастанием объема вакуоли клеточные стенки размягчаются и растягиваются. [c.329]

Растения также регулируют величину осмотического давления в клетках, но иным путем, чем животные. Внутри растительных клеток протекают различные химические процессы, которые в одних случаях приводят к увеличению числа молекул в клетке, в других случаях — к их уменьшению. Содержащийся в клетках сахар в результате неполного окисления превращается в низкомолекулярные кислоты, например в щавелевую кислоту НаСаО,. [c.28]

Способность к росту — одна из гдавных характеристик всех живых организмов. Нередко рост представляют себе просто как увеличение в размерах однако, серьезно обдумав такое определение, приходится признать его неверным. Так, например, размеры растительной клетки могут увеличиться за счет осмотического поглошения воды, но этот процесс иногда оказывается обратимым и, следовательно, его нельзя считать истинным ростом. Определенное число делений зиготы сопровождается только увеличением числа клеток, а не увеличением обших размеров (объема или массы) раннего зародыша. Этот процесс, названный дроблением, представляет собой результат деления клеток, но без последу-юшего увеличения размеров дочерних клеток. Однако он включает развитие, и поэтому его все же следует рассматривать как рост. [c.119]

По данным А. С. Оканенко, надежным ориентиром при выбо-ре срока полива является величина водного дефицита листа. Имеется, вместе с тем, много данных, показывающих, что состояние устьичного аппарата хорошо отражает общефизиологическое состояние растительного организма. Поэтому регулярные наблюдения над изменением устьичных отверстий с успехом используются для установления сроков поливов Поливы вызывают значительное увеличение диаметра устьичного отверстия и общей площади отверстий на единицу листовой площади. Вода значительно снижает также величину осмотического давления в клетках листовой ткани, что также свидетельствует об улучшении водообмена растения. Следствием этого является усиление фотосинтетической деятельности листьев, интенсификация процессов накопления сухих веществ и т. д. [c.372]

При завядании растительных тканей значительно ухудшаются условия образования органических веществ и активизируются ферментативные процессы гидролиза, распада. Такие изменения углеводного и белкового обменов приводят к изменениям биологических функций организма. При ферментативном распаде крупиомолекулярных органических соединений значительно повышается осмотическое давление в клетках, которое задерживает фотосиитетическую деятельность. У засухоустойчивых растений такое нарушение процесса обмена при водном дефиците незначительно, а у неустойчивых к засухе форм гидролиз крупномолекулярных веществ может происходить до конца, вследствие чего резко повышается осмотическое давление, которое при недостаточном водоснабжении может привести к гибели растения. [c.502]

Осмотическое давление не зависит от природы мембран и вещества, а зависит от концентрации раствора и может быть большим. Например, раствор сахара при Т" —293 К концентрации 6 мае. долей, % имеет осмотическое давление 4,36-10 Па, морская вода — 2,83-10 Па. В клетках животных осмотическое давление достигает 300 кПа. Явление осмоса имеет огромное значение для жизнедеятельности животных и растительных организмов. Процессы поступления в клетки питательных и лекарственных веществ, а также вывод из клеток продуктов обмена связаны с осмосом. Действие многих лекарственных веществ связано с повышением или понижением осмотического давления. Например, действие слабительных средств основано на повышении концентрации солей в кишечнике, что вызывает приток воды. Для промывания ран применяют изотонический раствор Na l концентрации 0,9 мае. долей %, так как он имеет одинаковое осмотическое давление с клеточными растворами, благодаря чему клетки при промывании не разрушаются. [c.75]

Как работают такие регуляторные системы Эксперименты, проведенные с целью изучить быстрые реакции растительных клеток на изменения тургорного давления, показали, что тензодатчики , возможно, находятся в плазматической мембране. Так, напрнмер, внезапное понижение тургорного давления индуцирует активный перенос определенных молекул нли ионов, чаще всего ионов К , внутрь клетки, тогда как повыщение тургорного давления вызывает обратный эффект. Этн процессы протекают очень быстро и, по-видимому, связаны с какими-то изменениями в спещ1фнческих транспортных белках плазматической мембраны. В отличие от этого образование осмотически активных молекул из запасных полимеров происходит более медленно. [c.167]

Реальные электрохимические процессы, определяющие биоэлектрогенез мембран растительных клеток при возбуждении, по-видимому, не укладываются полностью ни в первую, ни во вторую схему. Так, отмечается, что в интактных клетках ацетабулярии во время ПД наблюдается более мощный, чем в покое, выходящий поток С1, который невозможно объяснить только выключением С1-помпы. Предполагается, что везикулы, содержащиеся в цитоплазме, переносят часть С1 при возбуждении в электронейтральном виде [409]. Согласно другой точке зрения, при генерации ПД у ацетабулярии в 4—6 раз увеличивается пассивный поток С1 наружу через каналы, регулируемые величиной осмотического давления [689]. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология