Yra 2 vakuolių susidarymo ląstelėje būdai. Golgi komplekso endoplazminis tinklas ir tikriausiai pūslelės bei diktiozomų cisternos dalyvauja formuojant vakuoles.

1 būdas. Granuliuoto ER pratęsimai netenka ribosomų, tampa izoliuoti, suapvalinti ir virsta mažomis vakuolėmis, o ER membrana tampa tonoplastu. Mažos vakuolės susilieja ir sudaro vieną centrinę vakuolę.

2 būdas. Golgi komplekso cisternos sudaro pūsleles su vandeningu turiniu, kurios susilieja ir sudaro mažas vakuoles, kurios savo ruožtu sudaro didelę vakuolę.

Vakuolės turinys ląstelių sultys - dažniausiai tai yra vandeninis medžiagų tirpalas, protoplastų atliekų produktai. Iš esmės tai yra ergastinės medžiagos (rezervas ir šlakas).

Ląstelių sulčių pagrindas vandens (70% ir daugiau). Jame yra ekologiškų ir mineralai, susidaro koloidinis tirpalas, gali būti kietų intarpų.

Taigi vakuolių viduje susikaupia didelė organinių medžiagų atsarga. Jie lemia ląstelių sulčių aplinkos rūgštingumą. Dažniausiai ląstelių sultys turi silpnai rūgštinę reakciją, rečiau – neutralią, labai retai – šarminę.

Autorius cheminė sudėtis ir medžiagų koncentracija ląstelių sultyse labai skiriasi nuo citoplazmos. Taip yra dėl aktyvaus tonoplasto darbo, kuris turi selektyvų pralaidumą ir taip kontroliuoja ląstelių sulčių sudėtį.

Ląstelių sulčių sudėtis skiriasi skirtinguose augaluose. Pirmieji pagal skaičių angliavandenių , atstovaujama mažos molekulinės masės tirpiais sacharidais (monosacharidai – gliukozė, fruktozė; disacharidai – sacharozė) ir polisacharidais.

Dažnai yra angliavandenių dariniai, kurie sudaro kompleksą organiniai junginiai su alkoholiais, aldehidais, fenoliais - glikozidai .

Glikozidų grupė apima ląstelių sulčių pigmentai – flavonoidų. Patys svarbiausi – antocianinai . Antocianinai suteikia mėlyną, raudoną, rožinę, violetinę, o didelė koncentracija – juodą spalvą. Be to, antocianinų spalva priklauso nuo ląstelės sulčių aplinkos. (Tai pigmentai – chameleonai).

Jei trečiadienis rūgštus- raudonos ir rožinės spalvos.

Jeigu šarminis Aš esu mėlynas.

Jeigu neutralus- violetinės spalvos, iki juodos.

Antocianinai nudažo daugelio gėlių (pavyzdžiui, plaučių, neužmirštuolės, mėlynžiedžių varpelių), vaisių (mėlynių, mėlynių), rudeninių lapų žiedlapius.

Antocianinų funkcijos: 1) prisitaikantis (signalas); 2) apsauginis (kuo žemesnė temperatūra, tuo daugiau antocianinų kaupiasi augale – apsauga nuo užšalimo).

Kiti glikozidiniai pigmentai - flavonai, nuspalvinti gėlių žiedlapius geltona. Pavyzdžiui, pigmento flavonas antochloras spalvos Compositae (kiaulpienių), ankštinių augalų (rangas), rupūžės, devyniažuvės, raktažolės žiedai.

Rečiau paplitęs rudas pigmentas - antofeinas, dėl ko atsiranda rudų dėmių spalva ant orchidėjų ir kai kurių kitų augalų žiedlapių.

Glikozidai gerai tirpsta vandenyje ir ištirpsta ląstelių sultyse. Daugelis glikozidų yra nuodingi. Medicinoje naudojama nemažai glikozidų (pavyzdžiui, rusmenės ir pakalnutės širdies glikozidai). Glikozidai - saponinų vandenyje sudaro putas, jos naudojamos kaip muilo pakaitalas (muilo košė).

Kita svarbi grupė medžiagos - taninai . Tai didelės molekulinės masės fenolio junginiai. Daugelio augalų (ąžuolo, gluosnio, tuopos, eukalipto, arbatos ir kt.) žievės, medienos, lapų ir vaisių ląstelių sultyse yra. Ypač daug taninų yra tulžyje (iki 75%) ant ąžuolo lapų. Taninų funkcijos: 1) fiziologinis (ne iki galo suprastas); 2) apsauginis – taninai turi dezinfekuojančių savybių (antiseptikų) ir saugo augalų ląsteles nuo irimo bei infekcijos.

Kai kurie taninai naudojami kaip vaistai ir rauginant odą (sulenktiniai baltymai). Galls ("rašalo riešutai") anksčiau buvo naudojami rašalui gauti.

alkaloidai- didelė grupė natūralių azoto turinčių bazinio pobūdžio (t. y. šarminių savybių) junginių, dažnai kartaus skonio. Akkaloidų yra daugelio aukštesnių augalų, dažniau dviskilčių, ląstelių sultyse. Yra žinoma daugiau nei 2000 alkaloidų. Tam tikri alkaloidai būdingi tos pačios genties augalams.

Pavyzdžiui, kofeino (kavos sėklose, arbatos lapeliuose), chininas (cinko žievėje), atropinas (belladonna šaknyse, gumbuose ir vaisiuose) ir kt. Dauguma alkaloidų yra stiprūs nuodai, daugelis turi narkotinių savybių (morfijus). Daugelis alkaloidų yra naudojami medicinoje.

Ląstelių sultyse taip pat gali būti organinės rūgštys : vyno, obuolių, oksalo, gintaro, citrinos ir kt. Jų druskos kartu su kalio ir natrio katijonais atlieka svarbų vaidmenį ląstelės osmosiniuose procesuose.

Daug ląstelių sulčių mineralinės druskos, kurios yra ištirpusios jonų pavidalu.

Be to, ląstelių sultyse gali būti baltymų (amorfinės ir kristalinės būsenos), druskos kristalų (daugiausia Ca oksalato).

Ląstelių sulčių medžiagų svarba augalams.

1) Ląstelių sulčių medžiagas augalai retkarčiais naudoja, dalyvaudami medžiagų apykaitoje.

2) Ląstelių sulčių medžiagos turi didelę reikšmę vandens judėjimui augale ir lemia ląstelės osmosines savybes.

Todėl ląstelių sultys lemia ląstelės osmosines savybes.

Osmosinės ląstelės savybės

Ryžiai. 1. Augalų ląstelės kaip osmosinės sistemos schema:

π*-osmosinis slėgis, Р - turgorinis slėgis, -Р - ląstelės sienelės priešslėgis.

Pagal cheminę sudėtį ir medžiagų koncentraciją ląstelių sultys labai skiriasi nuo ląstelės protoplasto, nes vakuolinė membrana yra tonoplastas jis turi selektyvų pralaidumą įvairioms medžiagoms ir daugiausia atlieka transportavimo ir barjerines funkcijas (praleidžia kai kurias medžiagas, o kitas neprasiskverbia arba beveik nepraleidžia).

Štai kodėl jonų ir organinių medžiagų koncentracija vakuolinės ląstelės sultyse dažniausiai yra didesnė nei ląstelės membranoje, todėl vanduo difuzijos būdu pateks į vakuolę, bandydamas suvienodinti aplinkos ir ląstelių sulčių koncentraciją.

Toks vienpusis, vienakryptis, pasyvus vandens prasiskverbimas per pusiau pralaidžią tirpioms medžiagoms membraną vadinamas osmosas.

Kai ląstelės vakuolė tampa prisotinta vandens, Vakuolės slėgis ant protoplasto – osmosinis slėgis (π*) . Kuo labiau koncentruota ląstelės sultys, tuo aktyviau vyksta vandens difuzija į ląstelę, todėl tuo didesnė π* narve.

Ląstelei prisotinus vandens, protoplastas tampa elastingas ir susidaro hidrostatinis (turgorinis) protoplasto slėgis ant ląstelės membranos. R).

Ląstelės elastinga būsena, kai ji yra maksimaliai prisotinta vandeniu, vadinama turgoro būsena , arba turgoras . Netekus vandens, augalas praranda turgorą ir nuvysta.

Tai yra turgoro slėgis yra slėgis, atsirandantis augale dėl osmosas .

Turgoro slėgiui priešinasi mechaninis slėgis, lygus jam pagal dydį ir priešingas ženklu, kurį sukelia elastingas ląstelės membranos tempimas, nukreiptas į ląstelės vidų. Tai vadinama ląstelės sienelės priešslėgis (-R).

Ląstelei reikalingas vandens kiekis, jo suvartojimas priklauso nuo osmosinių ( π* ) ir turgoras ( R) spaudimas.

π* - P = S - siurbimo jėga , - jėga, kuria vanduo patenka į ląstelę .

Jo vertę lemia ląstelės sulčių osmosinis slėgis (π*) ir turgoro slėgis ląstelėje ( R) (kuris lygus ląstelės sienelės priešslėgiui, atsirandančiam ją elastingai ištempus).

Kai ląstelė visiškai prisotinta vandens, jos S = 0 a P = π* (turgoro slėgis lygus osmosiniam slėgiui).

Pilnas turgoras atsiranda esant pakankamai oro ir dirvožemio drėgmei.

Ilgalaikis vandens trūkumas P = 0(augalas nuvysta) ir S = π*.

Priklausomai nuo siurbimo jėgos, vanduo patenka į šaknų plaukelius, nes šaknų ląstelių sultys yra labiau koncentruotos nei aplinkiniai dirvožemio mineralinių druskų tirpalai.

Jei ląstelė dedama į labiau koncentruotą tirpalą, stebima būsena plazmolizė - protoplasto atsilikimas nuo ląstelės sienelių (dėl vandens pasišalinimo). Šis procesas yra grįžtamas ir kai ląstelė dedama į tokios pačios koncentracijos tirpalą su ląstelių sultimis, deplazmolizė - ląstelės turgorinės būklės atkūrimas.

Osmosas yra vandens difuzija per pusiau laidžias membranas. Dėl osmoso vanduo pereina iš didelio vandens potencialo tirpalo į mažo vandens potencialo tirpalą.

Dėl to, kad vakuolėse yra stiprių druskų ir kitų medžiagų tirpalų, augalų ląstelės nuolat osmosiškai sugeria vandenį ir sukuria hidrostatinį slėgį ląstelės sienelėje, vadinamą turgoriniu slėgiu. Turgoro slėgiui priešinasi vienodas ląstelės sienelės slėgis, nukreiptas į ląstelės vidų. Dauguma augalų ląstelių egzistuoja hipotoninėje aplinkoje. Bet jei tokia ląstelė bus patalpinta į hipertoninį tirpalą, vanduo pradės išeiti iš ląstelės pagal osmoso dėsnius (kad išlygintų vandens potencialą abiejose membranos pusėse). Tuo pačiu metu vakuolės tūris sumažės, sumažės jo slėgis protoplastui, o membrana pradės tolti nuo ląstelės sienelės. Protoplasto atsiskyrimo nuo ląstelės sienelės reiškinys vadinamas plazmolize. Natūraliomis sąlygomis toks turgoro praradimas ląstelėse lems augalo nuvytimą, lapų ir stiebų nusileidimą. Tačiau šis procesas yra grįžtamas: jei ląstelė patalpinama į vandenį (pavyzdžiui, laistant augalą), įvyksta reiškinys, priešingas plazmolizei – deplazmolizė.

Augalų audinių ir organų samprata. Augalų audinių klasifikacija.

Organas – tai tam tikras funkcijas atliekanti ir specifinę sandarą turinti augalo dalis. Vegetatyviniai organai, įskaitant šaknį ir ūglį, sudaro aukštesnių augalų kūną; jie suteikia individualų individo gyvenimą.

Grybuose ir žemesniuosiuose augaluose kūnas nesiskirsto į organus. Jų kūną vaizduoja grybienos arba talio sistema.

Organų susidarymas aukštesniuosiuose augaluose evoliucijos procese yra susijęs su jų patekimu į žemę ir prisitaikymu prie sausumos egzistavimo.

audiniai- tai stabilūs, reguliariai pasikartojantys ląstelių kompleksai, panašūs savo kilme, struktūra ir pritaikyti vienai ar kelioms funkcijoms atlikti.

Pagal atliekamas funkcijas skiriami 6 audinių tipai: lavinamieji (arba meristemos – iš graikiško meristos – dalijami) ir nuolatiniai, įskaitant vientisuosius, bazinius, mechaninius, laidžius, šalinamuosius audinius.

Audinys vadinamas paprastu, jei visos jo ląstelės yra vienodos formos ir funkcijos (parenchima, sklerenchima, kolenchima). Sudėtingi audiniai (laidūs) susideda iš nevienodos formos ląstelių, vidinė struktūra ir funkcijos, tačiau yra susijusios su bendra kilme (pavyzdžiui, kambio suformuota ksilema).

Taip pat yra audinių klasifikacija pagal jų kilmę. Pagal šią klasifikaciją audiniai skirstomi į pirminius ir antrinius.

Pirminiai nuolatiniai audiniai (epidermas, kolenchima, sklerenchima, asimiliacinis audinys, epiblema) susidaro iš pirminės meristemos, esančios ūglio viršuje ir šaknies gale, taip pat iš sėklos embriono. Nuolatinės audinių ląstelės negali toliau dalytis. Pirminiai laidūs audiniai (pirminis ksilemas, pirminis floemas) susidaro iš specializuotos meristemos – prokambiumo ląstelių.

Iš antrinės meristemos ląstelių susidaro: iš kambio - antriniai audiniai (antrinė ksilema, antrinė floema), iš felogeno - periderma (kamštiena, feloderma), atsirandanti sustorėjus stiebui ir šaknims. Antriniai audiniai dažniausiai randami gimnasėkliuose ir dviskilčiuose. gaubtasėkliai. Sumedėjusiems augalams būdingas galingas antrinių audinių (medienos ir bastos) vystymasis.

Mokomieji audiniai

Ugdomieji audiniai dėl nuolatinio mitozinio jų ląstelių dalijimosi užtikrina visų augalo audinių formavimąsi, t.y. iš tikrųjų formuoja jo kūną.

Integumentiniai audiniai

Epidermio ląstelės yra sandariai uždarytos, todėl ji atlieka keletą funkcijų:

1) neleidžia patogeniniams organizmams prasiskverbti į augalą;

2) apsaugo vidinius audinius nuo mechaniniai pažeidimai;

3) reguliuoja dujų mainus ir transpiraciją;

4) per jį išsiskiria vanduo ir druskos;

5) gali veikti kaip siurbiamasis audinys;

6) dalyvauja įvairių medžiagų sintezėje, dirginimo suvokime, lapų judėjime.

Pagrindiniai audiniai

Pagrindiniai audiniai sudaro daugumą visų augalų organų. Jie užpildo tarpus tarp laidžių ir mechaninių audinių ir yra visuose vegetatyviniuose ir generatyviniuose organuose. Šie audiniai susidaro diferencijuojant viršūnines meristemas ir susideda iš gyvų parenchiminių ląstelių, kurios skiriasi struktūra ir funkcija. Yra asimiliacijos, saugojimo, oro ir vandeningojo sluoksnio parenchima.

Asimiliacijoje, arba chlorofilą turinčioje, parenchimoje, vyksta fotosintezė. Šis audinys randamas augalų oro organuose (lapuose, jaunuose žaliuose stiebuose).

Stiebo, šaknies ir šakniastiebiuose vyrauja saugojimo parenchima. Šio audinio ląstelėse nusėda saugojimo medžiagos – baltymai, riebalai, angliavandeniai.

Orą nešanti parenchima arba aerenchima susideda iš orą laikančių ertmių (tarpląstelinių erdvių), kurios yra rezervuarai. dujinių medžiagų. Šios ertmės yra apsuptos pagrindinės parenchimo (chlorofilo turinčios arba saugyklos) ląstelės. Aerenchima yra gerai išvystyta vandens augaluose įvairūs kūnai ir gali atsirasti ant sausumos rūšių; pagrindinis jos tikslas – dalyvauti dujų mainuose, taip pat užtikrinti augalų plūdrumą.

Vandeningojo sluoksnio parenchimos ląstelėse vakuolėse yra gleivinių medžiagų, kurios padeda išlaikyti drėgmę. Dažniausiai šios ląstelės randamos sukulentuose (kaktusuose, alijošiuose, agavose).

mechaniniai audiniai

Mechaniniai audiniai – tai laikantys (sustiprinantys) audiniai, formuojantys augalo skeletą ir suteikiantys jam tvirtumo, dėl to augalas gali atlaikyti tempimo, gniuždymo ir lenkimo apkrovas. Yra mechaninių audinių su tolygiai ir netolygiai sustorėjusiomis ląstelių sienelėmis.

Laidūs audiniai

Laidieji audiniai suteikia augalui kylančią ir besileidžiančią srovę. Kylanti srovė – tai vandenyje ištirpusių mineralinių druskų srovė, einanti nuo šaknų išilgai stiebo iki lapų. Kylanti srovė teka per ksilemos (medžio) indus ir tracheidus. Žemyn nukreipta srovė yra organinių medžiagų srovė, nukreipta iš lapų į šaknis išilgai floemo (bast) sieto elementų.

Laidieji ksilemos elementai. Seniausi laidūs ksilemo elementai yra tracheidai – tai pailgos ląstelės smailiais galais. Tracheidės turi lignifikuotą ląstelių sienelę. Pagal kriauklių sustorėjimo pobūdį, pirminių kriauklių pjūvių dydį ir išsidėstymą jose išskiriamos 4 tracheidų rūšys: žiedinės, spiralinės, porėtos ir laiptinės.

Laidžius floemo elementus archegoniniuose augaluose, išskyrus samanas, vaizduoja sieto ląstelės. Ant jų išilginių sienelių yra kiaurymės, primenančios sietą, todėl vadinamos sieto laukais. Gaubtasėkliuose evoliucijos procese susiformavo 2-ojo tipo laidūs elementai - sieto vamzdeliai, kurie yra išilginė ląstelių gijos, vadinamos segmentais.

Kraujagyslių pluoštiniai ryšuliai. Floemas ir ksilemas sudaro kraujagyslių pluoštinius pluoštus, kurie yra centriniame ašiniame cilindre ir yra atviri ir uždari.

Uždarieji ryšuliai susideda iš ksilemo ir floemo, tarp kurių nėra kambio, todėl nesusidaro nauji floemo ir ksilemo elementai. Vienaskilčių stiebuose ir šakniastiebiuose aptinkami uždari kraujagyslių pluoštiniai ryšuliai.

Atviri ryšuliai turi kambį tarp floemo ir ksilemo. Dėl kambio veiklos ryšulys auga ir organas sustorėja. Atviri kraujagysliniai-pluoštiniai ryšuliai randami visuose dviskilčių ir gimnazdžių sėklų ašiniuose organuose.

išskyrimo audiniai

Išskyrimo audinius reprezentuoja įvairūs dariniai (dažniau daugialąsčiai, rečiau vienaląsčiai), kurie išskiria

augalus arba izoliuojant medžiagų apykaitos produktus ar vandenį jo audiniuose. Augaluose išskiriami vidinės ir išorinės sekrecijos šalinimo audiniai.

Osmoliarumas

Osmoliarumas – tai katijonų, anijonų ir neelektrolitų koncentracijų suma, t.y. visų kinetiškai aktyvių dalelių 1 litre. sprendimas. Jis išreiškiamas miliosmoliais litre (mosm/l).

Osmoliarumo reikšmės yra normalios

Kraujo plazma - 280-300

CSF - 270-290

Šlapimas - 600-1200

Osmoliarumo indeksas – 2,0-3,5

Laisvo vandens klirensas - (-1,2) - (-3,0) ml / min

Osmoliarumo nustatymas padeda:

1. Diagnozuoti hiper- ir hipoosmolinius sindromus

2. Nustatyti ir tikslingai gydyti hiperosmolinę komą ir hipoosmolinę hiperhidrataciją.

3. Ankstyvuoju periodu diagnozuoti ūminį inkstų nepakankamumą.

4. Įvertinti transfuzinės-infuzinės terapijos efektyvumą.

5. Diagnozuoti ūminę intrakranijinę hipertenziją.

hipoosmoliariškumas, hiperosmoliariškumas

Osmoliarumo nustatymas yra labai sudėtingas laboratorinis ir diagnostinis tyrimas. Tačiau jo įgyvendinimas leidžia laiku aptikti tokių sutrikimų simptomus kaip hipoosmoliariškumas, tai yra kraujo plazmos osmoliarumo sumažėjimas ir hiperosmoliariškumas – priešingai, osmoliarumo padidėjimas. Osmoliariškumo sumažėjimo priežastis gali būti įvairūs veiksniai, pavyzdžiui, kraujo plazmoje esančio laisvo vandens kiekio perteklius, palyginti su joje ištirpusių kinetinių dalelių tūriu. Tiesą sakant, apie hipoosmoliarumą galima kalbėti net tada, kai kraujo plazmos osmoliarumo lygis nukrenta žemiau 280 mosm/l. Tarp simptomų, kurių atsiradimas gali rodyti tokį pažeidimą kaip hipoosmoliariškumas, galima išskirti nuovargį, galvos skausmas, pykinimas, sukeliantis vėmimą ir apetito praradimą. Išsivysčius sutrikimui pacientui, stebimi patologiniai refleksai, oligurija, bulbarinis paralyžius ir sąmonės depresija.

Kalbant apie tokį sutrikimą kaip hiperosmoliariškumas, tai, kaip jau minėta, sukelia padidėjęs kraujo plazmos osmoliariškumas. Tuo pačiu metu kritinis ženklas yra rodiklis virš 350 mosm, l. Ypač svarbu laiku nustatyti hiperosmoliariškumą, nes būtent šis pažeidimas yra dažniausia komos priežastis diabetas. Būtent hiperosmoliariškumas gali būti ne tik komos priežastimi diabetu sergantiems pacientams, bet ir jos atsiradimo priežastimi dėl pieno rūgšties acidozės ar ketoacidozės. Taigi kraujo plazmos osmoliariškumo lygio stebėjimas iš tiesų yra labai svarbus, nes tai leidžia kontroliuoti stabilią organizmo būklę ir laiku užkirsti kelią įvairiems sutrikimams.

Izotoninis tirpalai – vandeniniai tirpalai, izotoniški kraujo plazmai. Paprasčiausias tokio tipo tirpalas yra 0,9% vandeninis natrio chlorido (NaCl) tirpalas – vadinamasis fiziologinis tirpalas („fiziologinis tirpalas“). Šis pavadinimas yra labai sąlyginis, nes "druskų tirpale" nėra daug medžiagų (ypač kalio druskų), reikalingų kūno audinių fiziologiniam aktyvumui.

Izotoninis santykis(taip pat Van't Hoff faktorius; žymimas i) yra bematis parametras, apibūdinantis medžiagos elgseną tirpale. Jis skaitine prasme yra lygus tam tikros medžiagos tirpalo tam tikros koligatyvinės savybės vertės ir tos pačios koncentracijos neelektrolito tos pačios koligatyvinės savybės vertės santykiui, kai kiti sistemos parametrai nesikeičia:

kur Solut.– šis sprendimas nel. Solut.- tos pačios koncentracijos neelektrolitinis tirpalas, T bp yra virimo temperatūra ir T mp- lydymosi (užšalimo) temperatūra.

    Osmoso vaidmuo ir osmosinis slėgis biologines sistemas. Osmoso reiškinys vaidina svarbų vaidmenį daugelyje cheminių ir biologinių sistemų. Osmosas reguliuoja vandens patekimą į ląsteles ir tarpląstelines struktūras. Ląstelių elastingumas (turgoras), užtikrinantis audinių elastingumą ir tam tikros organų formos išsaugojimą, atsiranda dėl osmosinio slėgio. Gyvūnų ir augalų ląstelės turi apvalkalus arba paviršinį protoplazmos sluoksnį, turintį pusiau pralaidžių membranų savybių. Kai šios ląstelės dedamos į skirtingos koncentracijos tirpalus, stebimas pmos.

Osmosas vaidina svarbų vaidmenį daugelyje biologinių procesų. Įprastą kraujo ląstelę supanti membrana yra pralaidi tik vandens molekulėms, deguoniui, kai kurioms iš jų ištirpusioms kraujyje. maistinių medžiagų ir ląstelių gyvybinės veiklos produktai; didelėms baltymų molekulėms, kurios yra ištirpusios ląstelės viduje, jis yra nepralaidus. Todėl baltymai, kurie yra tokie svarbūs biologiniams procesams, lieka ląstelės viduje.

Osmosas yra susijęs su maisto medžiagų transportavimu aukštų medžių kamienuose, kur kapiliarinis transportas nepajėgus atlikti šios funkcijos.

Nuo seniausių laikų žmonija, nors ir nesuprato fizinės prasmės, sūdydama maistą naudojo osmoso poveikį. Dėl to įvyko patogeninių ląstelių plazmolizė.

Plazmolizė (iš kitos graikų kalbos πλάσμα – madingas, dekoruotas ir λύσις – skilimas, irimas), protoplasto atskyrimas nuo ląstelės sienelės hipertoniniame tirpale.

Prieš plazmolizę prarandamas turgoras.

Plazmolizė galima ląstelėse su tankia ląstelių sienele (augaluose, grybuose, didelėse bakterijose). Gyvūnų ląstelės, neturinčios standaus apvalkalo, patekusios į hipertoninę aplinką susitraukia, o ląstelių turinys nuo apvalkalo neatsiskiria. Plazmolizės pobūdis priklauso nuo kelių veiksnių:

dėl citoplazmos klampumo;

nuo skirtumo tarp osmosinio slėgio tarpląstelinio ir išorinė aplinka;

apie išorinio hipertoninio tirpalo cheminę sudėtį ir toksiškumą;

dėl plazmodesmų pobūdžio ir kiekio;

apie vakuolių dydį, skaičių ir formą.

Yra kampinė plazmolizė, kurios metu protoplastas atsiskiria nuo ląstelės sienelių atskirose srityse. Įgaubta plazmolizė, kai atsiskyrimas užfiksuoja reikšmingas plazmalemos sritis, ir išgaubta, visiška plazmolizė, kurios metu ryšiai tarp gretimų ląstelių sunaikinami beveik visiškai. Įgaubta plazmolizė dažnai yra grįžtama; hipotoniniame tirpale ląstelės atgauna prarastą vandenį, vyksta deplazmolizė. Išgaubta plazmolizė paprastai yra negrįžtama ir sukelia ląstelių mirtį.

Taip pat yra konvulsinė plazmolizė, panaši į išgaubtą, tačiau skiriasi nuo jos tuo, kad išsaugomi citoplazminiai siūlai, jungiantys suspaustą citoplazmą su ląstelės sienele, ir gaubtinė plazmolizė, būdinga pailgoms ląstelėms.

citolizė - eukariotinių ląstelių naikinimo procesas, išreikštas visišku arba daliniu jų ištirpimu, veikiant lizosomų fermentams. Citolizė gali būti tiek normalių fiziologinių procesų dalis, pavyzdžiui, embriogenezės metu, tiek patologinė būklė, kuri atsiranda, kai ląstelė yra pažeista išorinių veiksnių, pavyzdžiui, kai ląstelė yra veikiama antikūnų.

10. Joninis vandens produktas. Vandenilio indeksas. Vandeninių rūgščių, bazių ir druskų tirpalų pH nustatymas (taip yra, bet paklauskite Dimos) Pateikite įvairių biologinių terpių pH verčių pavyzdžių.

Joninis vandens produktas.

Vanduo yra labai silpnas elektrolitas. Jo elektrolitinė disociacija išreiškiama pusiausvyra:

Vandenilio indikatorius

Vandens aplinkos prigimties patogumui naudojama bedimensinė reikšmė – pH vertė.

Vandenilio indeksas – kiekybinė terpės rūgštingumo charakteristika, lygi neigiamam laisvųjų vandenilio jonų koncentracijos tirpale logaritmui: pH = -lg

pH = 7 – neutrali terpė

pH< 7 – кислая среда

pH > 7 – šarminė aplinka

Tik tuo atveju, jei hidrolizė.

Druskos hidrolizė. Hidrolizė katijonais ir anijonais, druskų pH skaičiavimas. Hidrolizę skatinantys veiksniai.

Druskos hidrolizė - Tai yra grįžtama medžiagos mainų reakcija su vandeniu, susidarant silpnam elektrolitui.

Yra 3 druskų hidrolizės galimybės:

Pagal anijoną

Pagal katijoną

Anijonas ir katijonas.

Veiksniai, skatinantys hidrolizę

elektrolitų- medžiagos, kurių molekulės skyla vandeniniuose tirpaluose ir lydosi susidarant įkrautoms dalelėms – jonams. Elektrolitams priskiriamos visos druskos, šarmai, tirpios rūgštys. Tikrieji elektrolitų tirpalai, priešingai nei neelektrolitiniai, savo savybėmis skiriasi nuo idealių. Taigi elektrolitų tirpalams eksperimentiškai nustatytos koligatyvinių charakteristikų vertės visada yra didesnės nei apskaičiuotos pagal van't Hoff ir Raoult dėsnius. Tai reiškia, kad elektrolitų tirpalai praktiškai elgiasi taip, tarsi juose būtų daugiau tirpių dalelių, nei rodo jų analitinė koncentracija. Remdamasis tuo, van't Hoffas pasiūlė naudoti pataisos koeficientą i, kuris buvo vadinamas van't Hoff koeficientu arba izotoninis santykis:

Rosm. = iCRT; Δtboil = iEm; Δt = iKm;

kur C yra ištirpusios medžiagos molinė koncentracija, m yra tirpios medžiagos molinė koncentracija, E ir K yra atitinkamai ebulioskopinės ir krioskopinės konstantos.

Izotoninis koeficientas parodo, kiek kartų tikrasis ištirpusios medžiagos dalelių skaičius yra didesnis nei teoriškai tikėtasi (darant prielaidą, kad medžiaga tirpale yra tik molekulių pavidalu).

Idealiems elektrolitų tirpalams i >1.

Izotoninis koeficientas taip pat parodo, kiek kartų daugiau, nei teoriškai apskaičiuota, stebima eksperimentinė vertė Rosm., Δtboil., Δtzam. Elektrolitų tirpalų nukrypimo nuo Raoult ir van't Hoffo dėsnių priežastį pirmasis paaiškino švedų mokslininkas S. Arrhenius. Jis parodė, kad dėl tirpiklio molekulių veikimo elektrolitai skyla į jonus. Šis procesas veda prie tikrojo ištirpusių dalelių skaičiaus padidėjimo.

Didžiausia bet kurio elektrolito izotoninio koeficiento vertė (i max) bus lygi jonų skaičiui, susidariusiam visiškai disociuojant jo molekulę (arba formulės vienetą), nes tiek kartų padidės elektrolito dalelių skaičius tirpale.

Taigi NaCl i max = 2, Na 3 PO 4 i max = 4.

Realiuose tirpaluose disociacija dažnai nevyksta visiškai, ypač jei elektrolitas yra silpnas. Be to, stebima interjoninė sąveika, dėl kurios mažėja kinetiškai aktyvių dalelių. Šiuo atveju i reikšmė bus mažesnė už galimą maksimalią vertę ir priklausys nuo elektrolitų disociacijos laipsnio:

i = 1 + α (m - 1)

čia α yra elektrolitų disociacijos laipsnis (vieneto dalimis); m – jonų, susidarančių visiškai suyrant vienai molekulei arba vienam elektrolito formulės vienetui, skaičius.

Taigi, iš dviejų tos pačios rūšies elektrolitų tirpalų (t. y. skylančių į tą patį jonų skaičių), kurių molinė (molinė) koncentracija, izotoninis koeficientas bus didesnis elektrolito tirpale su didesniu disociacijos laipsniu α. Atitinkamai, ir rosm., Δtboil., Δtzam. nes toks sprendimas taip pat turės dideles vertes. Jeigu tirpalo skirtingų tipų elektrolitų molinė koncentracija ir disociacijos laipsnis yra vienodi, tai elektrolitui, kuris disocijuoja į didesnį jonų skaičių m, i reikšmė bus didesnė.

5. Hipo-, hiper-, izotoniniai tirpalai. Izoosmijos (elektrolitų homeostazės) samprata. Biologinių skysčių osmoliškumas ir osmoliariškumas.

Vadinami tirpalai, kurių osmosinis slėgis lygus standartinio tirpalo osmosiniam slėgiui izotoninis . Medicinoje tirpalų osmosinis slėgis lyginamas su kraujo osmosiniu slėgiu. Izotoniniai kraujo atžvilgiu yra 0,9% (0,15 M) NaCl tirpalas ir 4,5-5% gliukozės tirpalas. Šiuose tirpaluose tirpių dalelių koncentracija yra tokia pati kaip kraujo plazmoje. Vadinami tirpalai, kurių osmosinis slėgis didesnis nei plazmos hipertenzija ir mažesnio slėgio tirpalai - hipotoninis . Su įvairiais medicininės procedūrosį žmogaus kraują dideliais kiekiais reikia švirkšti tik izotoninius tirpalus, kad nekiltų osmosinis konfliktas dėl didelio biologinio skysčio ir suleidžiamo tirpalo osmosinio slėgio neatitikimo.

Žmogaus kraujas, limfa, audinių skysčiai yra daugelio medžiagų molekulių ir jonų vandeniniai tirpalai, todėl turi tam tikrą osmosinį slėgį. Be to, per visą organizmo gyvenimą biologiniai skysčiai išlaikyti pastovų slėgį, nepaisant išorinės aplinkos būklės. Šis reiškinys vadinamas izosmija žmogaus kūno ir yra neatskiriama bendresnio proceso dalis - homeostazė arba daugelio fizinių ir cheminių žmogaus vidinės aplinkos rodiklių pastovumas besikeičiančiomis išorinėmis sąlygomis. Izosmija ypač būdinga tokiems biologiniams skysčiams kaip kraujas ir limfa. Taigi, žmogaus kraujo osmosinis slėgis yra beveik pastovus ir 37 ° C temperatūroje svyruoja 740–780 kPa (ty beveik 8 kartus daugiau nei atmosferos slėgis). Pakitus kraujo osmosiniam slėgiui, organizmas siekia jį atstatyti, pašalindamas iš kraujo perteklinį ištirpusių dalelių kiekį (jei slėgis pakyla) arba, atvirkščiai, didindamas kinetiškai aktyvių dalelių skaičių (jei slėgis krenta). . Inkstai atlieka pagrindinį vaidmenį reguliuojant kraujo osmosinį slėgį. Izosmija reguliuoja pirmiausia centrinis nervų sistema ir endokrininių liaukų veikla.

Biologiniuose skysčiuose yra visa linija medžiagų. Jų bendra koncentracija vadinama osmoliariškumas (izotoninė koncentracija) ir reiškia visų kinetiškai aktyvių (t.y. galinčių savarankiškai judėti) dalelių (nepriklausomai nuo jų formos, dydžio ir pobūdžio), esančių 1 litre skysčio ir neprasiskverbiančių per pusiau pralaidžią membraną, cheminį kiekį. Osmoliarumas išreikštas miliosmoliais litre (mosm/l). Paprastai kraujo plazmos osmoliariškumas yra 280-300 mosm / l, smegenų skysčio - 270-290 mosm / l, šlapimo - 600-1200 mosm / l. Osmoliškumas yra tų pačių dalelių, ištirpusių kilograme biologinio skysčio, koncentracija, išreikšta miliosmoliais kilograme (mosm/kg). Paprastai bendras tarpląstelinis osmoliškumas daugiausia priklauso nuo K + jonų ir su jais susijusių anijonų koncentracijos ir yra lygus ekstraląstelinio skysčio osmoliškumui, nulemtam Na + jonų ir susijusių anijonų. Todėl nėra bendro vandens judėjimo į ląsteles ar iš jų. Osmolinę pusiausvyrą palaiko keli fiziologiniai mechanizmai, kurie gali sutrikti kritinėmis sąlygomis: vandens judėjimas link padidėjusios jonų koncentracijos, išskyrimas per inkstus osmosiškai veikliosios medžiagos(karbamidas, druskos), CO2 pašalinimas per plaučius, antidiurezinis hormonas.
6. Osmoso vaidmuo biologinėse sistemose. Plazmolizė ir citolizė. Eritrocitų hemolizės laipsnio priklausomybė nuo NaCl tirpalo koncentracijos.

Osmosinių reiškinių organizme atsiradimo priežastis yra ta, kad visi biologiniai skysčiai yra vandeniniai elektrolitų ir neelektrolitų tirpalai, o ląstelių membranos gali būti laikomos pusiau pralaidžiomis. Osmosas vaidina pagrindinį vaidmenį paskirstant vandenį tarp vidinio ir ekstraląstelinio turinio, tarp įvairių audinių ir audinių sistemos, kurios sudaro organus. Ląstelės membrana yra pusiau laidi ir vanduo pro ją praeina gana laisvai. Elektrolitų jonai ir kitų medžiagų molekulės per apvalkalą praeina griežtai selektyviai. Išorėje ląsteles plauna tarpląstelinis skystis, kuris taip pat yra vandeninis tirpalas. Be to, ląstelių viduje ištirpusių medžiagų koncentracija yra didesnė nei tarpląsteliniame skystyje. Dėl osmoso stebimas tirpiklio perėjimas iš išorinės aplinkos į ląstelę, dėl ko jos dalinis pabrinkimas arba turgoras. Tokiu atveju ląstelė įgauna atitinkamą elastingumą ir elastingumą. Turgor padeda išsaugoti tam tikros formos organus gyvūnų organizmuose, stiebus ir lapus augaluose.

Jei ląstelė patenka į tirpalo terpę, kurioje yra padidinta druskų ir kitų tirpių medžiagų koncentracija (hipertoninis tirpalas), tai sukelia osmosą, kurio metu vanduo difunduoja iš ląstelės į tirpalą. Jei ląstelė su stipria celiuliozės membrana patenka į tokį hipertoninį tirpalą, tada atsiranda reiškinys. plazmolizė - protoplasto suspaudimas ir atskyrimas nuo ląstelės sienelių. Gyvūnų ląstelių su plastikine membrana (pavyzdžiui, eritrocitų) atveju yra bendras susitraukimas, ląstelės raukšlėjimasis. Plačiai žinoma, kad maisto konservavimui naudojama didelė druskų ar cukraus koncentracija. Tokiomis sąlygomis mikroorganizmai yra plazmolizė ir tampa netvarus. Jei ląstelė patenka į tirpalo, kuriame yra sumažinta medžiagų koncentracija (hipotoninis tirpalas), aplinką, tai sukelia osmosą, kurio metu vanduo iš tirpalo difunduoja į ląstelę, o tai sukelia jos patinimą. Jei tarpląstelinių ir tarpląstelinių skysčių koncentracijų skirtumas yra pakankamai didelis ir ląstelė neturi tvirtų sienelių, įvyksta destrukcija. ląstelės membrana išleidus jo turinį į aplinkinį tirpalą - citolizė. Eritrocitų membranos sunaikinimo ir eritrocitų turinio patekimo į aplinką atveju reiškinys vadinamas osmosiniu šoku ( hemolizė ).

Eritrocitų stiprumo rodiklis yra jų osmosinis stabilumas, t.y. gebėjimas atsispirti osmosinio slėgio sumažėjimui. Eritrocitų osmosinio atsparumo matas yra NaCl koncentracija, nuo kurios prasideda hemolizė. Žmonėms tai pasireiškia 0,4 % NaCl tirpale (minimalus osmosinis atsparumas), o 0,34 %. tirpalas sunaikina visus eritrocitus ir įvyksta visiška kraujo hemolizė (maksimalus osmosinis atsparumas).

Kiekvieno individo kraujyje eritrocitai pagal osmosinio stabilumo kriterijų pasiskirsto pagal Gauso dėsnį. Todėl vienas iš pagrindinių parametrų, apibūdinančių eritrocitų osmosines savybes suspensijoje, yra vidutinė vadinamoji vertė. osmosinis trapumas, skaičiais lygus NaCl koncentracijai, kuriai esant lizuojama 50 % ląstelių (pav.).

Koks yra augalų osmosinis potencialas Ir kokiomis sąlygomis auga? aptarta ankstesniame straipsnyje.

Osmosinės ląstelės savybės

Osmosinės ląstelės savybės nėra nuolatiniai ir priklauso nuo daugelio veiksnių. Ląstelių sulos osmosinis potencialas yra glaudžiai susijęs su ląstelės gyvybine veikla, jos metabolizmu. Medžiagų transformacija ląstelėje lemia osmosinio potencialo dydžio pasikeitimą: krakmolui sucukruojant potencialas didėja, o konvertuojant – mažėja. Organinių rūgščių kaupimasis, (daugiau:), taip pat padidina osmosinį potencialą.

Osmosinio potencialo vertė

Osmosinio potencialo vertė priklauso nuo auginimo sąlygų:

• gėlame vandenyje augančių vandens augalų osmosinis potencialas yra 1-3 atm,
• drėgnų vietų sausumos augaluose - 5-10 atm.
• sausų vietų augaluose jis siekia 30 atm ar daugiau,
• ypač didelis augalų osmosinis potencialas druskingose ​​dirvose. Šiuo atveju jis yra 100 atm ir didesnis, o tai paaiškinama kaupimu ląstelių sultyse didelis skaičius druskos, daugiausia natrio chlorido.

Sausų vietų augalai. Todėl osmosinio potencialo vertė yra augalo prisitaikymo prie išorinių sąlygų rodiklis. Osmosinis potencialas augalo ląstelėse dažniausiai nėra iki galo realizuotas ir sukuria tik galimybę išsiurbti vandenį iš dirvožemio tirpalo, kurio koncentracija artima ląstelių sulčių koncentracijai. Ląstelės protoplazma patiria tik slėgio skirtumą tarp ląstelės sulčių ir dirvožemio tirpalo.

Osmosinio potencialo priklausomybė nuo mineralinės mitybos

Ant osmosinis potencialasįtakos turi ir sąlygos mineralinė mityba. Kai į dirvą patenka daug mineralinių maistinių medžiagų, padidėja osmosinis potencialas. Tačiau ne visi mineralinės mitybos elementai jį didina. Didelis azoto kiekis ląstelėje sukelia baltymų sintezę naudojant cukrų, dėl to jų koncentracija ląstelėje mažėja ir osmosinis potencialas. Įvedus kalio, kurio didžioji dalis augale yra laisvos būklės, padidėja osmosinis potencialas.

Osmosinio potencialo priklausomybė nuo augalų rūšių

Osmosinis potencialas taip pat priklauso nuo augalų rūšys. Kai kuriuose dykumos augaluose aukštas osmosinis potencialas išlaikomas net tada, kai jie auginami per didelės drėgmės sąlygomis (plunksnų žolė, pelynas).

Osmosinio potencialo priklausomybė nuo dirvožemio

Augaluose, augančiuose druskos tirpale dirvožemiai(halofitai), pasikeitus augimo sąlygoms, osmosinis potencialas.

Osmosinio potencialo priklausomybė nuo augalo amžiaus

NUO augalo amžiaus osmosinis potencialas sumažėja; jaunų lapų ląstelėse jis dažniausiai būna žymiai didesnis nei senų. To paties audinio ląstelėse taip pat galima pastebėti skirtingą osmosinio potencialo vertę.

Augalų osmosinio potencialo vertė

Osmosinis potencialas turi puikų svarba augalų gyvenime: jo dėka vanduo patenka į ląstelę, prisideda prie turgoro susidarymo, kuris palaiko augalų lapus įtemptus.
Gražūs augalai. Trūkstant augale vandens, dėl osmosinio potencialo su didele jėga sulaikomas likęs vanduo, kuris taip pat apsaugo augalą nuo vytimo. Augalų osmosinis potencialas taip pat vaidina svarbų vaidmenį vandens judėjimui per gyvus organizmus.