Клеточная мембрана пропускает воду

Цитоплазматическая мембрана выполняет многие функции, обеспечивающие жизненные потребности клетки и, в частности, ряд функций необходимых для восприятия и передачи клеткой информационных сигналов.

Среди важнейших функций плазматической мембраны можно выделить:

отграничение клетки от окружающей се среды с сохранением формы, объема и существенных различий между клеточным содержимым и внеклеточным пространством;
перенос веществ внутрь клетки и из нее на основе свойства избирательной проницаемости, активного и других видов транспорта;
поддержание трансмембранной разности электрических потенциалов (поляризации мембраны) в покое, ее изменение при различных воздействиях на клетку, генерация и проведение возбуждения;
участие в обнаружении (рецепции) сигналов физической природы, сигнальных молекул за счет формирования сенсорных или молекулярных рецепторов и передаче сигналов внутрь клетки;
образование межклеточных контактов (плотный, щелевой и десмосомальный контакт) в составе образуемых тканей или при адгезии клеток различных тканей;
создание гидрофобного микроокружения для проявления активности ферментов, связанных с мембраной;
обеспечение иммунной специфичности клетки за счет наличия в структуре мембраны антигенов белковой или гликопротеиновой природы. Иммунная специфичность имеет значение при объединении клеток в ткань и взаимодействии с клетками, осуществляющими иммунный надзор в организме.

осмос

Диффузия воды через мембрану называется осмосом .

Осмос — односторонняя диффузия растворителя (воды) через полупроницаемую мембрану в более концентрированный раствор.

Из-за того, что более концентрированный раствор содержит меньшую концентрацию молекул растворителя, в него путем диффузии просачивается растворитель из менее концентрированного раствора и разбавляет его до тех пор, пока концентрация не станет равной по обе стороны мембраны.

механизм осмоса

Рассмотрим искусственную полупроницаемую мембрану — проницаемую для растворителя, например, воды и непроницаемую для растворенных веществ, например, сахара. Поры мембраны, пропуская маленькие молекулы растворителя (1), одновременно блокируют доступ больших молекул сахара (2).

Если полупроницаемая мембрана отделяет раствор сахара от емкости с чистой водой (3), то изначально концентрация молекул воды в растворе сахара ниже, чем в чистой воде. Поэтому

количество молекул воды, проникающих из чистой воды в раствор сахара, больше, чем количество молекул воды, проникающих в обратном направлении.

Спустя некоторое время молекулы воды перейдут через мембрану, распространяясь по сосуду с раствором сахара, и так как поры слишком малы для того, чтобы пропускать сахарный раствор через мембрану, уровень жидкости в той части, где находится сахарный раствор, повышается. Если над раствором поместить поршень, то можно измерить оказываемое на него давление, которое в этом случае называется осмотическим давлением . Осмотическое давление раствора тем больше, чем больше суммарная концентрация осмотически активных (гидрофильных) веществ в этом растворе.

изо-, гипо- и гипертонические растворы

Среда, осмотическое давление которой равно осмотическому давлению внутри клетки, называется изотонической. В такой среде вода не поступает в клетку и не выводится из клетки.

Среда, осмотическое давление которой меньше осмотического давления внутри клетки, называется гипотонической. В такой среде вода поступает через мембрану внутрь клетки. Клетка без стенки в такой среде раздувается и может лопнуть. Если у клетки есть стенка, то клетка давит на стенку, но не лопается.

Среда, осмотическое давление которой больше осмотического давления внутри клетки, называется гипертонической . В такой среде вода выходит через мембрану из клетки, и клетка сжимается.

Если ввести в человеческий организм гипотонический раствор, то клетки крови будут лопаться, а если ввести гипертонический раствор, то клетки крови будут сжиматься. Поэтому для внутривенных вливаний больших объемов веществ их разбавляют изотоническим раствором — так называемым физиологическим раствором , например, 0.9% NaCl.

Клетка растений состоит из стенки и протопласта (клетки без стенки). Клетки растений в гипертоническом растворе претерпевают плазмолиз — явление, когда протопласт сжимается и отходит от стенки. Плазмолиз может быть обратимым и необратимым (если клетка вследствие резкого плазмолиза погибает). Обратный плазмолизу процесс называется деплазмолизом.

Плазмолиз в клетках кожицы пурпурного лука. Сверху — клетки в воде, снизу — в гипертоническом растворе.
Различают разные типы плазмолиза:

Плазмолиз растительной клетки: А – клетка в состоянии тургора; Б – уголковый; В – вогнутый; Г – выпуклый; Д – судорожный, E — колпачковый.

При судорожном плазмолизе клетка приобретает игольчатый вид, так как протопласты соседних клеток остаются соединённым плазмодесмами (цитоплазматическими мостиками).

ЗНАЧЕНИЕ ОСМОСА

Осмос является важным клеточным процессом. Мембраны всех живых клеток используют осмос для контроля поглощения необходимых веществ. Искусственные мембраны используются в аппаратах искусственной почки для очистки крови от токсинов.

Осмотическое давление играет важную роль в многоклеточных организмах. Корни растений впитывают влагу, так как она поступает туда путем осмоса. Поскольку концентрация растворенных веществ внутри клетки растения больше, чем вне клетки, если растение получает досаточно воды, то вода поступает в клетку, и она может лопнуть. Клетка оказывает на стенку давление, которое называется тургорным давлением , или тургором . Клеточная стенка противостоит этому давлению. В клетках бактерий, живущих в пресной воде или в почве, также оказывается давление на стенку.

У пресноводных одноклеточных (например, инфузории-туфельки, обыкновенной амебы) для выведения избытка поступающей в клетку из-за осмоса воды существуют сократительные вакуоли . Одноклеточные, обитающие в морях, выкачивают из клеток соли, и осмотическое давление в клетке выравнивается с осмотическим давлением морской воды.

Сократительные вакуоли инфузорий устроены сложно. Их обычно две. Сначала набухают приводящие каналы, затем вода из них перекачивается в основной резервуар. При сокращении резервуара он отделяется от приводящих каналов, а вода выбрасывается путём экзоцитоза. Две вакуоли работают в противофазе, каждая при нормальных физиологических условиях сокращается один раз в 12—15 с. За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.

У многоклеточных животных формируется внутренняя среда организма, изотоническая клеткам, а содержание солей во внутренней среде обеспечивается функционированием выделительной системы, кожи и легких. Регуляция осмотического состава внутренней среды организма называется осморегуляцией .

Источник

Лабораторная работа Изучение плазмолиза и деплазмолиза в клетках чешуи лука

Изучение плазмолиза и деплазмолиза в клетках чешуи лука

Цель: познакомиться с основным свойством мембраны – её полупроницаемостью.

Оборудование: микроскоп, предметное и покровное стекла, препаровальная игла, пинцет, пипетка, раствор йода, раствор поваренной соли, вода.

I. Приготовили препарат кожицы лука

II. Наблюдение явления плазмолиза в клетках кожицы лука

Плазмолиз -это отделение содержимого клетки (протопласта) от клеточной стенки в гипертоническом растворе (соленой воде). Плазмолиз происходит в случае, когда концентрация солей во внешней жидкой среде выше, чем в цитоплазме клетки.

Вода свободно выходит из клеток, т.е. они ее теряют.

Цитоплазма, обладая свойством полупроницаемости, не пропускает внутрь клеток растворенные в воде вещества (соль). Цитоплазма в силу эластичности следует за

сокращающейся вакуолью, и протопласт отделяется от клеточной стенки.

-при помощи салфетки убрали всю воду из готового препарата;

-добавили раствор поваренной соли;

-через 2-3 минуты мы смогли наблюдать плазмолиз в клетках кожицы лука

III. Наблюдение явления деплазмолиза в клетках кожицы лука

Деплазмолиз –восстановление нормального состояния клетки плазмолиза в исходное, при перенесении плазмолизированных клеток в воду. Плазмолизированные клетки остаются живыми, если они провели в состоянии плазмолиза короткое время. В условиях гипотонического раствора, концентрация солей в котором меньше, чем в клеточном соке, вода из внеклеточной среды поступает внутрь клеток (внутрь вакуолей). В результате увеличения объема вакуолей повысится давление клеточного сока на цитоплазму, которая, в свою очередь, которая начнет приближаться к стенкам клетки.

— не снимая покровного стекла, оттянули фильтрованной бумагой гипертонический раствор;

-добавили воду (гипотонический раствор);

-через 5 минут мы смогли наблюдать деплазмолиз в клетках кожицы лука

1. Клеточная мембрана полупроницаема, пропускает воду и не пропускает растворенные в ней вещества.

2. Цитоплазма эластична, вследствие этого она способна в гипертоническом растворе отставать от клеточной стенки, а в гипотоническом вновь восстанавливать первоначальное положение.

3. Плазмолиз и деплазмолиз можно наблюдать только в живых растительных клетках, так как они содержат прочные клеточные стенки

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Курс профессиональной переподготовки

Биология: теория и методика преподавания в образовательной организации

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

также Вы можете выбрать тип материала:

Краткое описание документа:

Лабораторная работа. Изучение плазмолиза и деплазмолиза в клетках чешуи лука.Цель: познакомиться с основным свойством мембраны – её полупроницаемостью. Оборудование: микроскоп, предметное и покровное стекла, препаровальная игла, пинцет, пипетка, раствор йода, раствор поваренной соли, вода.

Общая информация

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Похожие материалы

Презентация «Побег и почки» 6 класс

Текстовые задачи с биологическими сюжетами

Программа кружка «Мир удивительных растений» для 6 класса

Урок по теме «Видоизменения побегов»

Рабочая программа внеурочной деятельности «Занимательная физиология растений»

Внеклассное мероприятие «Можжевельники Крыма»

Лабораторная работа по теме «Наблюдение за передвижением животных»

Решение задания 28 ЕГЭ по биологии

Не нашли то что искали?

Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5221565 материалов.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Рособрнадзор оставил за регионами решение о дополнительных школьных каникулах

Время чтения: 1 минута

В Госдуму внесли проект о горячем питании для учеников средних классов

Время чтения: 2 минуты

Голикова предложила объявить выходные с 30 октября по 7 ноября

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

РАО учредит научно-образовательный центр для подготовки научных кадров

Время чтения: 1 минута

В России объявлены нерабочие дни с 30 октября по 7 ноября

Время чтения: 2 минуты

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник

Выяснен механизм «протечки» клеточных мембран

Ученые выяснили, каким образом в клеточной липидной мембране при воздействии ультразвука образуются поры, сквозь которые в клетку может проникать вода с растворенными в ней веществами. Статья исследователей появилась в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение доступно на портале Physical Review Focus.

Липидные мембраны окружают клетки живых организмов и состоят из двух слоев молекул фосфолипидов, представляющих собой «головастиков», «голова» которых обладает гидрофильными свойствами (то есть интенсивно взаимодействует с водой), а «хвост» — гидрофобными (стремится избежать контактов с молекулами воды). Гидрофобные «хвосты» изолируют себя от преимущественно водного окружения в клетке и поэтому «смотрят» друг на друга, а гидрофильные «головки» направлены внутрь и наружу от внутриклеточного пространства (схему типичной липидной мембраны можно увидеть здесь).

Мембрана защищает клетку от проникновения чужеродных веществ, и, для того чтобы «протащить» сквозь нее различные гидрофильные соединения (например, раствор ДНК или лекарства), ученые различными способами пробивают мембрану. Одним из популярных способов является применение ультразвука, но как именно он способствует формированию пор, до сих пор неясно.

Процесс появления брешей в мембране протекает очень быстро, поэтому наблюдать его непосредственно невозможно. Авторы новой работы разработали компьютерную модель поведения молекул липидной мембраны и воды при воздействии ультразвука. Ученые «размещали» в гидробофном слое мембраны (между «хвостами»), состоящей из 128 молекул фосфолипидов, от 400 до 2000 молекул воды — вода попадает туда под воздействием ультразвука.

Оказалось, что через несколько пикосекунд (одна пикосекунда — это 10 -12 секунды) молекулы воды формировали плотную группу, или кластер, в центре бислоя, то есть там, где его плотность минимальна. Таким образом молекулы воды минимизировали контакты с «недружественным» гидрофобным окружением. После образования водный кластер начинал притягивать гидрофильные «головки» фосфолипидов, и постепенно в мембране начинала образовываться «ямка», которая углублялась до тех пор, пока не превращалась в сплошную пору. Видео этого процесса можно посмотреть здесь.

Исследователи выяснили, что важным параметром при формировании пор является число «атакующих» молекул. В том случае, когда ученые «использовали» 400 молекул воды, кластеры быстро рассеивались и мембрана оставалась нетронутой. При увеличении числа молекул H₂O до 800 или 1200 образовывалась пора размером около 1,4 нанометра, которая существовала в течение нескольких секунд. Еще большее количество воды приводило к более существенным деформациям мембраны и формированию множества пор.

В прошлом году другой коллектив исследователей выполнил еще одну интересную работу, связанную с изучением свойств клеточной мембраны. Ученым удалось проложить в ней электрическую проводку.

Источник