Проницаемость протоплазмы

1. Проницаемость протоплазмы - это способность протоплазмы поглощать определенные вещества из внешней среды и выделять некоторые вещества, содержащиеся в ней, во внешнюю среду.

Степень проницаемости протоплазмы

Протоплазма проницаема для различных веществ не в одинаковой степени. Вещество может пройти через плазмалемму, попасть в цитоплазму, но может быть задержано тонопластом. Вещество может также пройти через всю толщу протоплазмы и попасть в клеточный сок.

Как в первом, так и во втором случае вещество попадает в клетку и может принимать участие в ее обмене. В случае полной непроницаемости плазмалеммы вещество в клетку попасть не может.

Плазмолиз

Проникновение вещества в цитоплазму можно наблюдать на примере колпачкового плазмолиза, который получают, погружая срез эпидермиса лука в концентрированный раствор какой-либо соли калия.

Калий легко проходит через плазмалемму, но задерживается тонопластом, в результате чего получается плазмолиз. Под влиянием ионов калия, проникших в цитоплазму, она набухает и сосредоточивается на концах клетки в виде колпачков. Колпачковый плазмолиз:

1. - раствор KCl, проникающий через оболочку,
2. - цитоплазма, разбухшая под влиянием калия,
3. - вакуоль.

Проникновение вещества в клеточный сок можно наблюдать при погружении ткани в слабый раствор метиленового синего или нейтрального красного. Краски легко проходят через цитоплазму и окрашивают клеточный сок.

Одновалентные ионы калия вызывают гидратацию (обводнение) протоплазмы, и она делается более жидкой, а двухвалентные ионы оказывают противоположное действие, обезвоживая протоплазму. Такое различное действие ионов легко наблюдается при получении плазмолиза, форма и время получения которого зависят от плазмолитика - вещества, вызывающего плазмолиз.

Приготовленные срезы ткани выдерживают в слабых растворах изотонических солей калия или кальция в течение нескольких часов. После этого срезы ткани переносят в мольный раствор сахарозы и наблюдают под микроскопом момент наступления и форму плазмолиза. Рисунок 1 - выпуклый плазмолиз; рисунок 2 - вогнутый плазмолиз

Плазмолиз очень быстро наступает в клетках, выдержанных в растворе калийной соли, причем протоплазма отстает от оболочки, округляется и получается выпуклый плазмолиз (рис. 1).

На срезах ткани, выдержанных в растворе кальциевой соли, плазмолиз наступает значительно позднее, при этом сгустившаяся под влиянием кальция протоплазма неравномерно отстает от оболочки. Плазмолизированная протоплазма образует ряд вогнутых поверхностей (рис. 2), а в некоторых объектах это явление может быть выражено так резко, что говорят не о вогнутом, а о судорожном плазмолизе.

На проницаемость протоплазмы большое влияние оказывает температура: низкая температура понижает, а высокая увеличивает проницаемость. Свет и аэрация также изменяют проницаемость протоплазмы в сторону ее повышения, поэтому на уплотненных почвах, где аэрация затруднена, поступление воды в растение замедлено.

Проницаемость протоплазмы изменяется с возрастом клеток. Протоплазма молодых клеток менее проницаема. В старых клетках вследствие укрупнения коллоидных частиц проницаемость возрастает.

Поступление веществ в растительную клетку

Поступление веществ в растительную клетку из водных растворов происходит путем обменной адсорбции. При этом вещества сначала адсорбируются плазмалеммой, затем они передаются в цитоплазму, а иногда из нее и в клеточный сок. Главную роль при поступлении веществ играет процесс дыхания, происходящий в клетке. Образующиеся в процессе дыхания ионы угольной кислоты Н⁺

и НСО₃ обмениваются на катионы и анионы окружающего раствора.

Поступившие ионы связываются с белками протоплазмы, но эти соединения непрочны и могут распадаться. Освободившиеся катионы и анионы могут обмениваться на Н⁺

и НСО₃ клеточного сока. Поступление ионов в клетку может продолжаться даже тогда, когда концентрация иона внутри клетки будет во много раз больше, чем вне клетки.

Протоплазма обладает избирательной способностью по отношению к ионам, близким по своим свойствам. Так, например, у водоросли валонии содержание калия в клетках во много раз больше, а натрия в 5-6 раз меньше, чем в окружающей ее воде. С помощью меченых атомов было установлено, что в протоплазму могут поступать вещества, имеющие большие молекулы, например сахара, аминокислоты, некоторые белки и др.

Поступление веществ в клетку связано с активной деятельностью протоплазмы. На это указывает то обстоятельство, что избирательная проницаемость протоплазмы свойственна только живым клеткам.