Тема 2. Поверхностный аппарат клетки. Плазматическая мембрана, ее строение и свойства

ИЗУЧЕНИЕ ИЗБИРАТЕЛЬНОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ МЕМБРАН.

ПЛАЗМОЛИЗ В РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКЕ (препарат 2)

Молекулы воды всегда передвигаются по градиенту свободной энергии - от более высокого значения к более низкому в соответст­вии с законами энтропии. Водный потенциал системы - это разность между значениями свободной энергии в данной системе и в чистой воде при обычном атмосферном давлении. Если две системы находятся в контакте друг с другом, вода будет переходить из системы с более высоким водным потенциалом в систему с более низким по­тенциалом. Таким образом, водный потенциал можно рассматривать как стремление воды к перемещению между двумя любыми системами, например клетками.

В растительной клетке клеточная стенка обычно полностью проницаема для веществ, находящихся в растворе, так что ее нельзя назвать осмотическим барьером. Поддержанию осмотического давле­ная способствует содержимое центральной вакуоли (клеточный сок). Вместе с плазматической мембраной клетки мембрана, окружающая вакуоль с клеточным соком – тонопласт, действует как одна полу­проницаемая мембрана, обеспечивающая избирательные свойства кле­точной поверхности. В нормальных условиях плазматическая мембрана растительной клетки плотно прижата к клеточной стенке.

Если клетка находится в контакте с гипертоническим раствором, т.е. раствором, имеющим более низкий водный потенциал, чем собст­венное содержимое клетки, вода начинает выходить из нее за счет осмоса через плазматическую мембрану. Сначала теряет воду цито­плазма, а затем через тонопласт выходит вода из вакуоли. Протопласт, живое содержимое клетки, окруженное клеточной стенкой, сморщивается и, в конце концов, отстает от клеточной стен­ки. Этот процесс называют плазмолизом, а клетку - плазмолизированной.

При начинающемся плазмолизе протопласт только-только перестает оказывать какое-то давление на клеточную стенку, а клетка становится вялой. Вода выходит из протопласта до тех пор, пока его содержимое не приобретет такой же водный потенциал, что и окружающий раствор. После этого клетка перестает сморщиваться дальше.

Процесс плазмолиза обычно обратим, клетка при этом не полу­чает никаких стойких повреждений. Если плазмолизированную клет­ку поместить в чистую воду или гипотонический раствор (раствор с более высоким, чем у содержимого клетки, водным потенциалом), во­да начинает поступать в метку путем осмоса. По мере того, как увеличивается объем протопласта, он начинает давить на клеточ­ную стенку и растягивает ее. Происходит деплазмолиз.

Для изучения плазмолиза снимают пинцетом небольшую полоску эпидермиса (около 0,3 см) с нижней поверхности мясистой чешуи луковицы. Быстро переносят ее на предметное стекло, капают 2-3 капли дистиллированной воды и аккуратно расправляют с помощью пре­паровальных игл. Накрывают препарат покровным стеклом и рассмат­ривают строение клеток при малом, а затем при большом увеличении. Отделяют другую полоску эпидермиса и повторяют процедуру, исполь­зуя вместо дистиллированной воды 1 М раствор сахарозы, и наблюда­ют при большом увеличении в течение 15 минут. Затем под покров­ное стекло капают дистиллированную воду и отмывают препарат от раствора сахарозы, удаляя избыток жидкости фильтровальной бумагой.

ИЗУЧЕНИЕ МИЕЛИНОВОЙ ОБОЛОЧКИ МЯКОТНОГО НЕРВНОГО ВОЛОКНА (препарат 3)

(окрашено осмием)

Нервные волокна представляют собой отростки нейронов, оде­тые оболочками из глиальных клеток (шванновских клеток). Различают безмякотные и сложно устроенные – мякотные, или миелиновые волокна. Миелиновые оболочки мякотного нервного волокна являются одной из дифференцировок плазматической мембраны шванновских клеток (леммоцитов). В центре такого волокна распо­лагается отросток нейрона, получивший название осевого цилиндра.

В оболочке мякотного нервного волокна различают два слоя: внутренний толстый (миелиновый), образованный несколькими слоя­ми плазматических мембран шванновских клеток, которые как бы на­мотаны вокруг аксона, и наружный, образованный цитоплазмой и яд­рами шванновских клеток. По ходу волокна на поверхности осевого цилиндра образуются узловые перехваты (перехваты Ранвье), в которых миелин сходит на нет, а осевой цилиндр истончается. Характерной особенностью миелина по срав­нению с другими плазматическими мембранами является чрезвычайно высокое содержание в нем липидов.

При малом увеличении в изолированном мякотном волокне хоро­шо видна миелиновая оболочка. Она окрашена на препарате осмием в черный цвет вследствие высокой концентрации в ней липидов. При большом увеличении в каждом волокне виден бледно окра­шенный осевой цилиндр, по бокам которого располагается темный миелиновый слой с узловыми перехватами.