Ход работы:

В стеклянных бюксах с крышками приготовить по 10 мл 0,5 М; 0,4 M; 0,3 М; 0,2 М; 0,1 М растворов азотнокислого калия, разбавляя одномолярный раствор этой соли дистиллированной водой в соответствии со схемой записи опыта. Растворы тщательно перемешать, бюксы отметить этикетками с указанием концентрации раствора в них.

В каждый раствор последовательно от большей концентрации к меньшей поместить срез эпидермиса окрашенного лука. Следить, чтобы препараты были окрашены и смочены раствором! Через 30 мин после погружения срезов в первую бюксу просмотреть их под микроскопом в капле раствора, в котором находился срез. Определить степень плазмолиза клеток и сделать записи в соответствующую графу таблицы 4 (схемы записи опыта) (сильный, слабый, чуть заметный, по уголкам клетки, нет плазмолиза).

По результатам наблюдений определить изотоническую концентрацию, значение которой подставить в расчетную формулу. Изотоническую концентрацию найти как среднее арифметическое концентрации, при которой плазмолиз еле заметен, и той, которая не вызывает плазмолиза.

Расчеты осмотического потенциала делать по формуле (1).

Таблица 4

Схема записи опыта

Концентрация растворов	На 10 мл раствора		Продолжительность экспозиции		Степень плазмо-лиза	Изотони- ческая концен- трация
	1 M KNO3, мл	H2O, мл	время погруже-ния	время наблюде-ния
0,5 М	5	5
0,4 М	4	6
0,3 М	3	7
0,2 М	2	8
0,1 М	1	9

Изотонический коэффициент определять по формуле

i = 1+ α (n – 1), (2)

где α – степень диссоциации электролита (значение ее для различных концентраций растворов KNO₃ приведено в табл. 2; n – число ионов, на которое диссоциирует молекула вещества.

В таблице 5 отражена степень диссоциации растворов.

Таблица 5

Степень диссоциации растворов

Концентрация раствора (М)	0,5	0,4	0,3	0,2	0,1
Степень диссоциации	0,71	0,74	0,76	0,79	0,83

На основе полученных результатов необходимо определить изотоническую концентрацию, изотонический коэффициент и рассчитать значение осмотического давления.

Опыт 4. Определение водного потенциала растительной ткани методом полосок по Лилиенштерн или методом Уршпрунга

Теоретические основы исследования

Из курса ботаники известно, что растительная клетка (РК) представляет собой протопласт, окруженный клеточной стенкой. Кле­точная стенка наряду с опорной и защитной функцией участвует в динамическом процессе водообмена, так как в ее состав вводит целлюлоза, обладающая гидрофильными свойствами за счет образования водородных связей с водой. Но важную роль в оводненности взрослой РК играет вакуоль - резервуар, ограниченный тонопластом, в котором находится вакулярный сок, состоящий из растворенных в воде сахаров, солей, органических кислот и др. Вещества вакуолярного сока представлены истинными и коллоидными растворами, создающими осмотический потенциал клеточного сока.

Осмотическое потенциальное давление прямо пропорционально числу частиц в единице объема (ионов и молекул) независимо от их размеров и свойств.

Избирательная проницаемость поверхностных мембран цитоплазмы и эластичность клеточной стенки позволяют рассматривать РК как осмотическую систему. Вода поступает в РК извне вследствие того, что химический потенциал (активность) воды окружающего клетку раствора выше, чем водный потенциал в клеточном соке.

Силу, с которой клетка способна поглощать воду, называют сосущей силой клетки, она равна потенциальному осмотическому давлению клеточного сока минус давление (упругость), создающееся клеточными стенками, которые препятствуют поступлению воды в РК. В целом эти силы создают тургорное давление клетки.

Следовательно, математически сосущая сила клетки выражается так: S = П-Р, где S - сосущая сила клетки; П - осмотическое клеточное давление; Р - тургорное противодавление клеточной стенки.

В настоящее время для характеристики энергетического уровня молекул воды (их способности диффундировать или испаряться) используется термодинамический показатель - водный потенциал, который для чистой воды принят за нуль (Ψ_воды = 0), а для любого раствора - меньше нуля. При замене осмотических показателей растительной клетки термодинамическими вышеприведенное уравнение примет следующий вид:

- Ψ _кл = - Ψп +Ψр

где Ψ _кл - водный потенциал клетки;

Ψп - осмотический потенциал клеточного сока;

Ψр- потенциал тургорного давления.

Из уравнения видно, что осмотический потенциал понижает водный потенциал клетки, а потенциал давления повышает его. Как правило, Ψ _кл  отрицателен, и лишь при полном насыщении клетки водой, когда Ψр = Ψп, этот показатель равен нулю.

Сосущая сила есть отражение водного потенциала растительной клетки, поэтому его определяют для того, чтобы вовремя уловить признаки обезвоживания растений и правильно выбрать время полива.

Метод полосок основан на подборе наружного раствора такой концентрации, при погружении в который длина полоски растительной ткани не меняется. Если осмотический потенциал наружного раствора превышает водный потенциал ткани, то раствор отнимает воду от клеток, в результате их объем и длина уменьшаются. Если осмотический потенциал раствора меньше водного потенциала ткани, то клетки, всасывая воду из раствора, увеличиваются в объеме, а, следовательно, длина полоски возрастает. В растворе, где осмотический потенциал равен водному потенциалу ткани, длина полоски не изменяется.

Цель исследования: Определение водного потенциала растительной ткани в зависимости от содержания в ней запасных веществ.

Материалы и оборудование: реактивы: 1 М раствор сахарозы; оборудование - штативы с 12 пробирками, градуированные пипетки на 10 мл, пинцеты, ланцеты, ножи, часы, миллиметровые линейки, стан­дартная стеклянная пластинка длиной в 50 мм (предметное стекло).

Растения: клубни картофеля (Solatium tuberosum), корнеплоды свеклы (Beta vulgaris).

Схема исследования

1. Полоски из клубня картофеля, опущенные в растворы сахарозы согласно методике исследования.

2.  Полоски из корнеплода сахарной или красной свеклы, опущенные в растворы сахарозы согласно методике исследования.

Ход работы:

В 12 пронумерованных пробирках - в двукратной повторности (6 х 2) готовят по 10 мл 0,6 М; 0,5; 0,4; 0,3 0,2; 0,1 М растворов сахарозы (схема приготовления приведена в табл. 4). Из клубня картофеля по стандарту длиной 50 мм (предметное стекло) вырезают две пластины толщиной в 5 мм и из них нарезают двенадцать полосок с сечением 5 х 5 мм и опускают по 2 шт. в пробирку и засекают время опускания. Работать следует быстро, чтобы исключить подсыхание полосок. Подобную операцию проводят с корнеплодом свеклы.

Через 20 мин полоски вынимают, обсушивают фильтровальной бумагой и измеряют их длину.

Для расчета величины водного потенциала берут концентрацию, при которой длина полосок не изменилась. Величину водного потенциала рассчитывают по формуле:

Ψ _Ψ = - П = -R · Т · С · I · 101,3,

где и - газовая постоянная (0,00831 кДж/град ∙ моль),

Т - абсолютная температура по Кельвину (273 + комнатная);

С - изотоническая концентрация в молях;

I - изотонический коэффициент Вант-Гоффа;

101,3 - множитель для перевода атмосфер в килопаскали;

Ψ _Ψ - водный потенциал в килопаскалях (кПа).

Для неэлектролитов изотонический коэффициент равен единице, а для растворов электролитов зависит от числа ионов, на которые распадается молекула и степени диссоциации. В таблице 6 приведено значение I для растворов солей, которые наиболее часто используются в виде плазмолитиков.

Таблица 6