Юлия Килякова - Водные растения

Цель: отработать навыки приготовления временных препаратов, научиться находить на препарате отдельные клетки и их основные органоиды, изучить свойства клеточных стенок на примере плазмолиза и деплазмолиза.

Оборудование и материалы: микроскопы, предметные и покровные стекла, препаровальные иглы, пипетки, скальпели, пинцеты, листья элодеи канадской, 10 % раствор NaCl, фильтровальная бумага.

Задание:

1. Зарисовать внешний вид листа элодеи канадской.

2. Приготовить временный препарат и рассмотреть под микроскопом строение клетки элодеи канадской.

3. Зарисовать строение клетки элодеи канадской и обозначить основные органоиды.

4. Изучить явление плазмолиза и деплазмолиза, сделать соответствующие рисунки.

Теоретический материал. Строение растительной клетки

Клетка – основная форма организации живой материи, элементарная единица организма. Она представляет собой самовоспроизводящуюся систему, которая обособлена от среды и сохраняет определенную концентрацию химических веществ, но одновременно осуществляет постоянный обмен с ней. Растительные клетки чрезвычайно разнообразны по форме, размеру и внутреннему строению. Это связано с разделением функций в многоклеточном организме. Клетка одноклеточного организма универсальна и выполняет все функции, необходимые для обеспечения жизнедеятельности и самовоспроизводства.

Типичная растительная клетка состоит из протопласта, или живого содержимого, и клеточной оболочки. Протопласт содержит органоиды: цитоплазму, ядро, митохондрии, пластиды и вакуоли. Характерной особенностью растительной клетки (в отличие от клеток животных и грибов) является наличие пластид, вакуолей, заполненных клеточным соком, жесткой целлюлозопектиновой клеточной оболочки, расположенной кнаружи от цитоплазматической мембраны, и отсутствие центриолей при делении (рисунок 1).

1 – ядро; 2 – ядерная оболочка (две мембраны – внутренняя и внешняя и перинуклеарное пространство); 3 – ядерная пора; 4 – ядрышко; 5 – хроматин; 6 – ядерный сок; 7 – клеточная стенка; 8 – плазмалемма; 9 – плазмодесмы; 10 – эндоплазматическая агранулярная сеть; 11 – эндоплазматическая гранулярная сеть; 12 – митохондрии; 13 – свободные рибосомы; 14 – лизосомы; 15 – хлоропласт; 16 – диктиосома аппарата Гольджи; 17 – гиалоплазма; 18 – тонопласт; 19 – вакуоль с клеточным соком

Рисунок 1 – Схема строения растительной клетки (электронная микроскопия)

Молодые клетки почти полностью заполнены цитоплазмой. Многочисленные вакуоли мелкие, слабо заметны, стенка клетки тонкая. Постепенно накапливается клеточный сок, число вакуолей уменьшается, а их объем увеличивается. Ядро окружено цитоплазматическим мешком, который тяжами соединен с постенным слоем цитоплазмы. В полностью сформированных старых клетках ядро оттеснено в постенный слой цитоплазмы, почти вся полость клеток занята крупной центральной вакуолью. Площадь клеточной стенки и ее толщина увеличились. Такой рост клеток и изменения в них показывают, что цитоплазма и ядро составляют ее живое содержимое – протопласт, а клеточная стенка и клеточный сок являются производными протопласта, продуктами его жизнедеятельности. От клеточного сока протопласт отделен мембраной, которая называется тонопластом, от клеточной стенки – другой мембраной – плазмалеммой. Протопласт состоит из двух структурных систем – цитоплазмы и ядра. В протопласте осуществляются все основные процессы обмена веществ (рисунок 1).

Особенности строения растительной клетки изучают на временном препарате листа элодеи канадской. Элодея канадская – многолетнее растение, полностью погруженное в воду (рисунок 2). Элодею еще называют ―водяной чумой‖ за способность к быстрому размножению. Родина растения – Северная Америка, где она растёт в обилии по стоячим и медленно текущим водам, в прудах, глубоких канавах, речных заводях, старицах, каналах. В России встречается в европейской части и Западной Сибири.

Рисунок 2 – Элодея канадская (Elodea canadensis)

Для приготовления препарата выполните следующие действия:

1. Предметное и покровное стекла протрите салфеткой.

2. Пипеткой капните 1-2 капли воды на предметное стекло.

3. Пинцетом аккуратно отделите один листочек от веточки, положите его в каплю воды на предметное стекло выпуклой стороной вверх и накройте покровным стеклом.

4. Рассмотрите приготовленный вами препарат при увеличении в 56 раз (объектив x 8, окуляр x 7).

5. Рассмотрите клетки при увеличении микроскопа в 300 раз (объектив x20, окуляр x15). Найдите на препарате отдельные клетки и их основные органоиды (рисунок 3).

Рисунок 3 – Клетки листа элодеи канадской под микроскопом

На препарате, приготовленном в капле воды, хорошо видны светлые стенки клеток, в которых иногда заметны неутолщенные места – поры. Внутри каждой клетки в бесцветной зернистой цитоплазме можно наблюдать ядро с одним-двумя ядрышками. В более молодых клетках ядро находится в центральной части и окружено цитоплазмой, расходящейся тяжами к стенке. Между тяжами цитоплазмы расположены вакуоли, заполненные клеточным соком.

Плазмолиз в клетках листа элодеи канадской

Плазмолиз – это отделение протопласта от оболочки при воздействии на растительную клетку гипертонических растворов, то есть раствора вещества, концентрация которого больше концентрации веществ в клеточном соке. Плазмолиз обратим (возвращение протопласта в исходное положение получило название деплазмолиза). Динамика плазмолиза следующая: сначала этим процессом охватываются крайние клетки среза, а затем – остальные, протопласт сжимается и отходит от клеточных стенок.

Причина плазмолиза – диффузия воды через перегородку в сторону раствора с более высокой концентрацией из области раствора с более низкой концентрацией.

В клетках листа элодеи канадской цитоплазма обладает большой вязкостью, поэтому сначала будет наблюдаться отставание от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называют уголковым (рисунок 4, Б). Затем протопласт продолжает отставать от клеточных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверхность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называют вогнутым (рисунок 4, В).

Постепенно протопласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и принимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название выпуклого (рисунок 4, Г). Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильную форму. Протопласт остается связанным с оболочкой многочисленными нитями Гехта. Такой плазмолиз носит название судорожного (рисунок 4, Д).