Что произойдет с клеткой если ее поместить в изотонический раствор

Что происходит с клеткой в ​​изотоническом растворе

Жизнь зависит от воды, а клетки очень чувствительны к жидкой среде, окружающей их. Они реагируют на состав внеклеточной жидкости (ECF), и если условия выходят за пределы диапазона равновесия, это может легко привести к повреждению или смерти. Организм стремится сохранить все свои системы в равновесии, и регулирование баланса жидкости начинается на клеточном уровне.

осмос

В биологии осмос это движение воды через полупроницаемая мембрана от области более высокой концентрации к более низкой концентрации, чтобы достигнуть равновесия. Осмос – это спонтанный и пассивный процесс, который не требует энергии, в отличие от ионных насосов в клеточная мембрана которые требуют АТФ (аденозинтрифосфат) для функционирования.

Движение воды в осмосе обусловлено разницей в растворенное вещество концентрация между ECF и внутриклеточная жидкость (МКФ). Под растворимыми веществами понимаются все вещества, растворенные в ICF и ECF, такие как белки, ионы, углеводы, ферменты, жиры и т. Д. Не имеет значения, что растворено, сколько там и количество внутри него больше. клетка или за пределами клетки. Разница между концентрацией растворенного вещества в ICF и ECF заключается в осмотическом градиенте. Осмотический градиент создает осмотическое давление, сила, которая управляет движением воды.

Изотоническое Решение

изотонический раствор (например, ECF) имеет такое же осмотическое давление, как и ICF. В этих условиях вода проходит назад и вперед через полупроницаемую мембрану, чтобы держать клетку в равновесии с окружающей средой. Добавление большего количества растворенных частиц в ECF изменяет осмотический градиент, так что осмотическое давление увеличивается внутри клетки и больше воды вытекает через мембрану. Если не остановить, клетка сморщится и в конечном итоге сморщится и умрет. И наоборот, большее количество растворенных частиц в ICF вызывает попадание большего количества воды в клетку, что может привести к ее взрыву.

Растение клетки имеют клеточная стенка окружающий плазматическая мембрана, Эффект изотонический решение то же самое, но не так очевидно, из-за жесткой стены. Есть заметные изменения в гипертонический а также гипотонический решения, однако, если есть достаточная разница в осмотическом градиенте.

Растительные клетки в гипотоническое решение раздувается, когда клеточная мембрана внутри набухает и давит на клеточную стенку. гипертонический раствор заставит воду покинуть клетки, но растительная клетка выглядит скорее как подушечка для булавок, чем морщинистый клетка животного, Это потому, что внутри клеточная мембрана прикреплена к клеточной стенке в различных точках, называемых плазмодесмами. Сжатая клеточная мембрана тянет плазмодесмы, заставляя клеточную стенку сжиматься внутрь в местах прикрепления.

Изображение выше показывает, что происходит с красным кровь клетки в гипертонических, изотонических и гипотонических растворах.

Источник

Что произойдет с клеткой если ее поместить в изотонический раствор

Известно, что одним из продуктов реакции медного купороса и желтой кровяной соли является полупроницаемая мембрана ферроцианида меди (II), которая хорошо пропускает молекулы воды и не пропускает молекулы CuSO4. Такая избирательная проницаемость мембраны способствует протеканию процесса осмоса, характерного, в том числе и для жизнедеятельности растительной клетки [4, c.306]. А сам эксперимент, проведенный в XIX веке Морицем Траубе, продемонстрировал, что в неживой природе неорганических веществ можно найти такие химические соединения, которые при взаимодействии образуют совершенное подобие растительной клеточки, способной вбирать в себя одни вещества из окружающей среды и выделять другие. По теории Траубе, рост полученных им искусственных клеточек происходит вследствие внутреннего гидростатического давления (тургор), которое играет важную роль в жизни растений. Таким образом, клеточки Траубе принято считать моделям живой клетки [9].

Еще в 1750г. русский ученный М.В. Ломоносов получал с помощью желтой кровяной соли удивительные по окраске малорастворимые в воде соединения, которые иногда называют «ферроцианидными солями Ломоносова», или «ферроцианидные кустарники Ломоносова». Эти изумительные растения, похожие на нитевидные водоросли формируются благодаря образованию на поверхности кристалликов желтой кровяной соли полупроницаемой пленки [1, c.126-127].

2. Теоретическая часть

Явление осмоса наблюдается при наличии двух систем с различной концентрацией веществ, где подвижность растворителя больше подвижности растворённых веществ. Важным частным случаем осмоса является осмос через полупроницаемую мембрану, когда они сообщаются с помощью полупроницаемой мембраны. В этом случае по законам термодинамики выравнивание концентраций происходит за счет вещества, для которого мембрана проницаема.

Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя [13, с.228]. (Подвижность растворённых веществ в мембране относительно мала). Как правило, это связано с размерами и подвижностью молекул, например, молекула воды меньше большинства молекул растворённых веществ. Если такая мембрана разделяет раствор и чистый растворитель, то концентрация растворителя в растворе оказывается менее высокой, поскольку там часть его молекул замещена на молекулы растворённого вещества. Вследствие этого переходы частиц растворителя из отдела, содержащего чистый растворитель, в раствор, будут происходить чаще, чем в противоположном направлении. Соответственно, объём раствора будет увеличиваться (а концентрация вещества уменьшаться), тогда как объём чистого растворителя будет, соответственно, уменьшаться (рис.1).

При рассмотрении двух систем с различной концентрацией по сторонам полупроницаемой мембраны выравнивание концентраций в системе 1 и 2 возможно только за счет перемещения воды. В системе 1 концентрация воды выше, поэтому поток воды направлен от системы 1 к системе 2. По достижении равновесия реальный поток будет равен нулю [12, с.188]

Рис. 1 Схема формирования осмотического давления

В случаях, когда мембрана проницаема не только для растворителя, но и для некоторых растворённых веществ, перенос последних из раствора в растворитель позволяет осуществить диализ, применяемый как способ очистки полимеров и коллоидных систем от низкомолекулярных примесей, например электролитов [15, c.38-56].

Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, некоторых из растворённых в крови питательных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности; для больших белковых молекул, находящихся в растворённом состоянии внутри клетки, она непроницаема. Поэтому белки, столь важные для биологических процессов, остаются внутри клетки.

Осмос участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев, где капиллярный перенос не способен выполнить эту функцию [3,с. 117].

Клетки растений используют осмос также для увеличения объёма вакуоли, чтобы она распирала стенки клетки (тургорное давление). Клетки растений делают это путём запасания сахарозы. Увеличивая или уменьшая концентрацию сахарозы в цитоплазме, клетки могут регулировать осмос [6, с.66]. За счёт этого повышается упругость растения в целом. С изменениями тургорного давления связаны многие движения растений (например, движения усов гороха и других лазающих растений).

Таким образом, осмос играет важную роль в жизни растительной клетки.

Б) Растительная клетка как осмотическая система

Рис.2 Растительная клетка

Растительную клетку можно рассматривать как осмотическую систему. Клеточная стенка обладает определенной эластичностью и может растягиваться. В вакуоли накапливаются растворимые в воде вещества (сахара, органические кислоты, соли), которые обладают осмотической активностью. Клеточный сок вакуоли является высококонцентрированным раствором. Тонопласт (от греч. tonos – натяжение, напряжение и plastos – оформленный, вылепленный) – мембрана, ограничивающая вакуоль растительной клетки [12, с.138].

Тонопласт и клеточная мембрана выполняют в данной системе функцию полупроницаемой мембраны, поскольку эти структуры избирательно проницаемы, и вода проходит через них значительно легче, чем вещества, растворенные в клеточном соке и цитоплазме [17, c.98].

Чтобы попасть в вакуоль, вода должна пройти через клеточную стенку, плазмалемму, цитоплазму и тонопласт. Клеточная стенка хорошо проницаема для воды [8, c.65]. Плазмалемма и тонопласт обладают избирательной проницаемостью, являются полупроницаемой мембраной, а вакуоль с клеточным соком – концентрированным раствором. Поэтому, если клетку поместить в воду, то вода по законам осмоса начнет поступать внутрь клетки.

Тургорное давление – внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку [6, с.66].

Эластическое растяжение ткани благодаря тургорному давлению ее клеток придает твердость неодревесневшим частям растений. Завядающие побеги становятся дряблыми, так как при потере воды тургорное давление падает. Тургорное давление противодействует притоку воды в клетку. Давление, с которым вода осмотически притекает в клетку, равно, таким образом, разности осмотического давления и тургорного давления.

В связи с этим, если клетка попадает в окружающую среду, где концентрация осмотически активных веществ (электролиты, неэлектролиты, белки) будет меньше по сравнению с концентрацией внутри клетки (или клетка помещена в воду), вода по законам осмоса должна поступать внутрь клетки.

Наблюдения за явлениями плазмолиза и тургора позволяют ученым изучать многие свойства клетки. Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и протоплазма сохранила полупроницаемость. По скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости протоплазмы. Также явление плазмолиза позволяет определить величину осмотического давления (плазмолитический метод) [7, с. 135].

Осмотическое давление различно у разных жизненных форм. У древесных пород оно выше, чем у кустарников, а у кустарников выше, чем у травянистых растений. Разные экологические группы различаются по величине осмотического давления. Особенное значение имеет снабжение растений водой. У растений пустынь осмотическое давление больше, чем у степных растений. У степных — больше, чем у луговых. Еще меньше осмотическое давление у растений болотных и водных местообитаний. У светолюбивых растений осмотическое давление больше, чем у теневыносливых. Растение в определенной степени регулирует величину осмотического давления. Ферментативное превращение сложных нерастворимых веществ в растворимые (крахмала в сахара, белков в аминокислоты) приводит к возрастанию концентрации клеточного сока и по­вышению осмотического давления.

Однако, говоря о поступлении воды в клетку, надо учитывать, что наряду с осмотическим давлением в клетках существует давление набухания. Давление набухания связано со способностью гидрофильных коллоидов притягивать к себе молекулы воды. Сила, с которой коллоиды притягивают воду, и представляет собой давление набухания. Большое значение давление набухания имеет для молодых меристематических клеток, в которых отсутствуют вакуоли и которые заполнены коллоидным веществом [2, с.407].

В) Мориц Траубе, изучение тургорного давления

По окончании гимназии занимался в Берлине естественными науками и специально химией под руководством Е. Митчерлиха, Г. Розе и Раммельсбурга. Из Берлина Траубе перешел в Гиссен, где занимался в лаборатории Либиха. В 1846 г. Траубе. снова вернулся в Берлин, и через род получил степень доктора философии за химическую диссертацию «De nonnullis Chromii connubiis». Чтобы приобрести практические сведения. Траубе поступил на одну берлинскую красильню, но вскоре вернулся в Ратибор.

После смерти отца, он продолжал его дело (виноторговля) и досуги посвящал любимым занятиям теоретической химией. Его работы, сделанные в маленьком Ратиборе, вдали от общения с учеными, поразительны, отличаясь замечательной ясностью, логичностью мышления и новизной идей.

С 1851 по 1894 г. Траубе опубликованы 42 монографии, в которых он высказал совершенно новые взгляды на процессы брожения, нашедшие блестящее подтверждение в работах последних десятилетий. Процессы брожения вызываются, по мнению Траубе, не самими организмами брожения (дрожжами), но теми ферментами, которые эти организмы вырабатывают и выделяют в окружающую среду.

Громадное влияние на общую физиологию оказало открытие Траубе, касающееся образования растительных клеток. До того существовало представление, что в образовании, питании и росте клеток играют главную роль исключительно жизненные процессы.

Опыты Траубе показали, что можно найти такие неорганические химические соединения, которые при взаимодействии образуют совершенное подобие растительной клеточки, способной вбирать в себя одни вещества из окружающей среды и выделять другие. По теории Траубе, рост клеточек происходит вследствие внутреннего гидростатического давления (тургор).

Во внимание к трудам Траубе университет в Галле преподнес ему в день празднования своего 300-летнего юбилея в 1874 г., диплом на степень Dr. med. et chir. Не занимая никогда профессорского места, числясь корреспондентом Берлинской академии наук в течение всей своей жизни, Траубе не прерывал занятий наукой и умер среди начатых работ [5].

3. Практическая часть

А) Эксперимент с медным купоросом и желтой кровяной солью

Данный эксперимент имеет недостаток – в нём используются редкий, токсичный реактив – желтая кровяная соль [10, c.90]. Поэтому этот эксперимент ученики не смогут при желании повторить дома.

Используемые реактивы и оборудование:

В химическом стакане приготовим 5% раствор CuSO4. Для этого растворим при помешивании 15 г соли в 285 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Наблюдаем появление голубого мутного раствора CuSO4 в воде. Для подавления гидролиза сульфата меди по катиону в водном растворе, добавляем в стакан несколько крупинок лимонной кислоты. Наблюдаем, что раствор стал прозрачным. Это очень удобно для наблюдения процессов формирования клеточек Траубе.

После этого пинцетом поместим небольшой кристаллик желтой кровяной соли на дно стакана. Наблюдаем рост клеточки Траубе.

Рис.4. Рост клеток Траубе в растворе медного купороса.

Объяснение наблюдаемых процессов:

2 CuSO4 + K4[Fe(CN)6] ®Cu2[Fe(CN)6] + 2 K2SO4

Концентрация желтой кровяной соли внутри клетки больше, чем концентрация сульфата меди снаружи. В результате вода проникает в клетку, тем самым увеличивая ее до тех пор, пока концентрации желтой кровяной соли и сульфата меди не уравняются. За счет давления мембрана из гексацианоферрата(II) меди постоянно разрывается. На месте разрыва опять взаимодействуют сульфат меди и желтая кровяная соль, и пленка образуется снова. Поэтому клеточка Траубе растет неравномерно.

Б) Эксперимент с хлоридом железа (III) и силикатным клеем

Данный эксперимент еще называется «Силикатный сад» и имеет преимущество перед предыдущим в плане большей доступности реактивов. Так силикатный клей можно приобрести в канцелярском магазине, а реактив FeCl3 в магазине для радиолюбителей (он используется при пайке радиодеталей). Поэтому этот эксперимент ученики смогут при желании повторить у себя дома неограниченное количество раз, наблюдая, как на скорость и размер «водорослей» влияет разная концентрация силикатного клея в воде и размеры кристаллов хлорида железа (III).

Реактивы и оборудование:

Смешиваем силикатный клей и воду в соотношении 1:1. Насыпаем в полученный раствор немного соли FeCl3. Наблюдаем, как из кристалликов соли постепенно вырастают красивые «водоросли».

Рис.5. Рост клеток Траубе в силикатном растворе.

Объяснение наблюдаемых процессов:

Силикаты многих металлов плохо растворить в воде. Клей содержит относительно хорошо растворимые силикаты калия и натрия. В реакции обмена образуются силикаты железа, которые в водном растворе сразу же подвергаются гидролизу с образованием нерастворимого гидроксида железа (III)

2FeCl₃ +3Na₂SiO₃ ® Fe₂(SiO₃)₃ + 6NaCl

Fe₂(SiO₃)₃ + 6H₂O ® 2Fe(OH)₃¯ + 3H₂SiO₃

Клеточная мембрана живой клетки обладает свойством полупроницаемости. Это явление демонстрируется в опыте с искусственной клеткой Траубе.

Изучена сущность осмотических процессов и проведены эксперименты по воздействию гипертонических, гипотонических и изотонических растворов на живые клетки с применением модельной клеточки Траубе.

Сделано заключение о том, что получение клеточки Траубе с применением силикатного водного раствора и хлорида железа (III) более доступно и безопасно для школьников, чем способ с использованием медного купороса и желтой кровяной соли при проведении подобного эксперимента в домашних условиях.

Источник

Что происходит с клеткой в ​​гипертоническом растворе

Понимание градиентов клеточного давления

У животных клетки всегда стремятся поддерживать равновесие между своей внутренней (внутриклеточной) средой и окружающей (внеклеточной) средой. Барьер между клетка и внешний мир полупроницаемая мембрана называется клеточная мембрана, Помимо воды, внеклеточная среда для клеток человеческого организма включает плазму, белки, жиры, глюкозу, продукты жизнедеятельности, ионы и другие вещества. Эти растворенные вещества называются растворенными веществами. Подобные растворы также присутствуют внутри клеток.

осмос это спонтанный гомеостатический процесс, когда вода движется из области низких растворенное вещество концентрация до высокой концентрации растворенного вещества через полупроницаемую мембрану. Это естественный процесс, отражающий предпочтение систем для достижения и поддержания равновесия. Количество воды вне клетки по сравнению с внутренней создает осмотическое давление градиент, который заставляет воду двигаться. Другими словами, если снаружи клетки больше растворенных веществ, чем внутри, вода выйдет из клетки, чтобы выровнять уровень растворенного вещества внутри. И наоборот, большее количество растворенных веществ внутри клетки по сравнению с внешней средой вызывает попадание воды в клетку. Процесс, с помощью которого организмы поддерживают водный баланс, называется осморегуляцией.

Гипертонические решения

Для обсуждения того, что происходит с клеткой в гипертонический раствор ‘решение ’Относится к внеклеточной среде. Hyper – латинский префикс, означающий более или выше. Следовательно, гипертонический раствор содержит больше растворенных веществ, чем внутриклеточная среда, поэтому вода покидает клетку, пытаясь достичь равновесия. Если потеряно достаточное количество воды, клетка приобретет морщинистый или сморщенный вид. В красном кровь Клетки это называется приобретение зазубренных очертаний и поверхность клеток приобретает зубчатый вид. Большая потеря воды может быть вредной или даже смертельной для клетки.

Как некоторые организмы преодолевают гипертонические растворы

Морские организмы часто живут в гипертонических средах по сравнению с химией их внутреннего тела. вид могут жить в таких условиях, потому что они разработали адаптивные механизмы. Например, рыбы используют большую площадь поверхности жабр для газообмена с соленой водой. Однако из-за осмоса клетки в жабрах постоянно теряют воду в море. Рыба преодолевает это, выпивая большое количество соленой воды и выделяя излишки соли. Этот процесс позволяет им поддерживать жидкость гомеостаз живя в гипертонической среде.

Изотонические и гипотонические решения

изотонический раствор имеет концентрацию растворенного вещества, равную концентрации внутри клетки. Это состояние равновесия, и вода не проникает внутрь или наружу через полупроницаемую мембрану. В отличие от гипотоническое решение имеет меньше растворенного вещества, чем внутри клетки, как положить клетку в дистиллированную воду. В этой ситуации вода попадает в клетку, и если ее не контролировать, она может взорваться (лизируют и умереть

Источник

Что произойдет с клеткой если ее поместить в изотонический раствор

Изучить информацию по теме «Осмос, осмотическое давление»

Познакомиться осмотической системой на основе растительной клетки.

Исследовать роль Морица Траубе в изучении тугорного давления

Узнать, что называется клеточка Траубе

Провести эксперименты по получению клеточки Траубе двумя способами

Ответить на вопрос: что произойдет с клетками крови, если их помесить в гипотонический или гипертонический раствор хлорида натрия?

Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя [13, с.228]. (Подвижность растворённых веществ в мембране относительно мала). Как правило, это связано с размерами и подвижностью молекул, например, молекула воды меньше большинства молекул растворённых веществ. Если такая мембрана разделяет раствор и чистый растворитель, то концентрация растворителя в растворе оказывается менее высокой, поскольку там часть его молекул замещена на молекулы растворённого вещества. Вследствие этого переходы частиц растворителя из отдела, содержащего чистый растворитель, в раствор, будут происходить чаще, чем в противоположном направлении. Соответственно, объём раствора будет увеличиваться (а концентрация вещества уменьшаться), тогда как объём чистого растворителя будет, соответственно, уменьшаться (рис.1).

Рис. 1 Схема формирования осмотического давления

Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, некоторых из растворённых в крови питательных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности; для больших белковых молекул, находящихся в растворённом состоянии внутри клетки, она непроницаема. Поэтому белки, столь важные для биологических процессов, остаются внутри клетки.

Таким образом, осмос играет важную роль в жизни растительной клетки.

Б) Растительная клетка как осмотическая система

Рис.2 Растительная клетка

Растительную клетку можно рассматривать как осмотическую систему. Клеточная стенка обладает определенной эластичностью и может растягиваться. В вакуоли накапливаются растворимые в воде вещества (сахара, органические кислоты, соли), которые обладают осмотической активностью. Клеточный сок вакуоли является высококонцентрированным раствором. Тонопласт (от греч. tonos – натяжение, напряжение и plastos – оформленный, вылепленный) – мембрана, ограничивающая вакуоль растительной клетки [12, с.138].

Тургорное давление – внутреннее давление, которое развивается в растительной клетке, когда в неё в результате осмоса входит вода, и цитоплазма прижимается к клеточной стенке; это давление препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку [6, с.66].

Эластическое растяжение ткани благодаря тургорному давлению ее клеток придает твердость неодревесневшим частям растений. Завядающие побеги становятся дряблыми, так как при потере воды тургорное давление падает. Тургорное давление противодействует притоку воды в клетку. Давление, с которым вода осмотически притекает в клетку, равно, таким образом, разности осмотического давления и тургорного давления.

В связи с этим, если клетка попадает в окружающую среду, где концентрация осмотически активных веществ (электролиты, неэлектролиты, белки) будет меньше по сравнению с концентрацией внутри клетки (или клетка помещена в воду), вода по законам осмоса должна поступать внутрь клетки.

Наблюдения за явлениями плазмолиза и тургора позволяют ученым изучать многие свойства клетки. Явление плазмолиза показывает, что клетка жива и протоплазма сохранила полупроницаемость. По скорости и форме плазмолиза можно судить о вязкости протоплазмы. Также явление плазмолиза позволяет определить величину осмотического давления (плазмолитический метод) [7, с. 135].

Осмотическое давление различно у разных жизненных форм. У древесных пород оно выше, чем у кустарников, а у кустарников выше, чем у травянистых растений. Разные экологические группы различаются по величине осмотического давления. Особенное значение имеет снабжение растений водой. У растений пустынь осмотическое давление больше, чем у степных растений. У степных — больше, чем у луговых. Еще меньше осмотическое давление у растений болотных и водных местообитаний. У светолюбивых растений осмотическое давление больше, чем у теневыносливых. Растение в определенной степени регулирует величину осмотического давления. Ферментативное превращение сложных нерастворимых веществ в растворимые (крахмала в сахара, белков в аминокислоты) приводит к возрастанию концентрации клеточного сока и по­вышению осмотического давления.

Однако, говоря о поступлении воды в клетку, надо учитывать, что наряду с осмотическим давлением в клетках существует давление набухания. Давление набухания связано со способностью гидрофильных коллоидов притягивать к себе молекулы воды. Сила, с которой коллоиды притягивают воду, и представляет собой давление набухания. Большое значение давление набухания имеет для молодых меристематических клеток, в которых отсутствуют вакуоли и которые заполнены коллоидным веществом [2, с.407].

В) Мориц Траубе, изучение тургорного давления

По окончании гимназии занимался в Берлине естественными науками и специально химией под руководством Е. Митчерлиха, Г. Розе и Раммельсбурга. Из Берлина Траубе перешел в Гиссен, где занимался в лаборатории Либиха. В 1846 г. Траубе. снова вернулся в Берлин, и через род получил степень доктора философии за химическую диссертацию «De nonnullis Chromii connubiis». Чтобы приобрести практические сведения. Траубе поступил на одну берлинскую красильню, но вскоре вернулся в Ратибор.

После смерти отца, он продолжал его дело (виноторговля) и досуги посвящал любимым занятиям теоретической химией. Его работы, сделанные в маленьком Ратиборе, вдали от общения с учеными, поразительны, отличаясь замечательной ясностью, логичностью мышления и новизной идей.

С 1851 по 1894 г. Траубе опубликованы 42 монографии, в которых он высказал совершенно новые взгляды на процессы брожения, нашедшие блестящее подтверждение в работах последних десятилетий. Процессы брожения вызываются, по мнению Траубе, не самими организмами брожения (дрожжами), но теми ферментами, которые эти организмы вырабатывают и выделяют в окружающую среду.

Громадное влияние на общую физиологию оказало открытие Траубе, касающееся образования растительных клеток. До того существовало представление, что в образовании, питании и росте клеток играют главную роль исключительно жизненные процессы.

Опыты Траубе показали, что можно найти такие неорганические химические соединения, которые при взаимодействии образуют совершенное подобие растительной клеточки, способной вбирать в себя одни вещества из окружающей среды и выделять другие. По теории Траубе, рост клеточек происходит вследствие внутреннего гидростатического давления (тургор).

Во внимание к трудам Траубе университет в Галле преподнес ему в день празднования своего 300-летнего юбилея в 1874 г., диплом на степень Dr. med. et chir. Не занимая никогда профессорского места, числясь корреспондентом Берлинской академии наук в течение всей своей жизни, Траубе не прерывал занятий наукой и умер среди начатых работ [5].

3. Практическая часть

А) Эксперимент с медным купоросом и желтой кровяной солью

Используемые реактивы и оборудование:

5%-ный раствор медного купороса CuSO ₄;

кристаллы желтой кровяной соли K ₄[ Fe ( CN )₆];

лимонная кислота HOOC-CH₂-C(OH)COOH-CH₂-COOH

В химическом стакане приготовим 5% раствор CuSO ₄. Для этого растворим при помешивании 15 г соли в 285 мл дистиллированной воды при комнатной температуре. Наблюдаем появление голубого мутного раствора CuSO ₄ в воде. Для подавления гидролиза сульфата меди по катиону в водном растворе, добавляем в стакан несколько крупинок лимонной кислоты. Наблюдаем, что раствор стал прозрачным. Это очень удобно для наблюдения процессов формирования клеточек Траубе.

После этого пинцетом поместим небольшой кристаллик желтой кровяной соли на дно стакана. Наблюдаем рост клеточки Траубе.

Рис.4. Рост клеток Траубе в растворе медного купороса.

Объяснение наблюдаемых процессов:

Концентрация желтой кровяной соли внутри клетки больше, чем концентрация сульфата меди снаружи. В результате вода проникает в клетку, тем самым увеличивая ее до тех пор, пока концентрации желтой кровяной соли и сульфата меди не уравняются. За счет давления мембрана из гексацианоферрата(II) меди постоянно разрывается. На месте разрыва опять взаимодействуют сульфат меди и желтая кровяная соль, и пленка образуется снова. Поэтому клеточка Траубе растетнеравномерно.

Б) Эксперимент с хлоридом железа ( III ) и силикатным клеем

Данный эксперимент еще называется «Силикатный сад» и имеет преимущество перед предыдущим в плане большей доступности реактивов. Так силикатный клей можно приобрести в канцелярском магазине, а реактив FeCl ₃ в магазине для радиолюбителей (он используется при пайке радиодеталей). Поэтому этот эксперимент ученики смогут при желании повторить у себя дома неограниченное количество раз, наблюдая, как на скорость и размер «водорослей» влияет разная концентрация силикатного клея в воде и размеры кристаллов хлорида железа ( III ).

Реактивы и оборудование:

хлорид железа ( III ) FeCl ₃ ;

Смешиваем силикатный клей и воду в соотношении 1:1. Насыпаем в полученный раствор немного соли FeCl ₃. Наблюдаем, как из кристалликов соли постепенно вырастают красивые «водоросли».

Рис.5. Рост клеток Траубе в силикатном растворе.

Объяснение наблюдаемых процессов:

Силикаты многих металлов плохо растворить в воде. Клей содержит относительно хорошо растворимые силикаты калия и натрия. В реакции обмена образуются силикаты железа, которые в водном растворе сразу же подвергаются гидролизу с образованием нерастворимого гидроксида железа ( III )

Клеточная мембрана живой клетки обладает свойством полупроницаемости. Это явление демонстрируется в опыте с искусственной клеткой Траубе.

В данной работе двумя независимыми способами была получена искусственная полупроницаемая оболочка (пленка коллоида), формирующаяся на поверхности клеточки Траубе  модели живой клетки.

Изучена сущность осмотических процессов и проведены эксперименты по воздействию гипертонических, гипотонических и изотонических растворов на живые клетки с применением модельной клеточки Траубе.

Сделано заключение о том, что получение клеточки Траубе с применением силикатного водного раствора и хлорида железа ( III ) более доступно и безопасно для школьников, чем способ с использованием медного купороса и желтой кровяной соли при проведении подобного эксперимента в домашних условиях.

Большая детская энциклопедия: Химия. / сост. К.Люуис. – М.: Русское энциклопедическое товарищество, 2001. – 640с.

Большая медицинская энциклопедия Т.6. Вывихи-Гимза / гл.ред. Н.А. Семашко. – М.: Советская энциклопедия, 2013.- 452с.

Ефимова Т.М. Биология. Общие биологические закономерности. 9 класс: учебник общеобразовательных организация / Т.М. Ефимова, А.О. Шубин, Л.Н. Сухорукова. – 9-е изд., стер. – М.: Мнемозина, 2019. – 320с.

Мориц Траубе. Статья из Википедии. / https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D1%80%D0%B0%D1%83%D0%B1%D0%B5,_%D0%9C%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%86

Нефедьева Е.Э. Давление как фактор регуляции у растений: монография / Е.Э. Нефедьева. – М.-Берлин: Директ-Медиа, 2015. – 133с.

Омелянский В.Л. Практическое руководство по микробиологии / В.Л. Омелянский, ред. проф. Б.Л. Исаченко. – изд.2-е, перераб.- М.-Л.:Изд. Академии наук Союза ССР,1940. – 433с.

Свойство полупроницаемой пленки в искусственной клеточке Траубе / http://biologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000028/st199.shtml

Спектор А.А. Химия для каждого образованного человека / А.А. Спектор. –М.: АСТ Пресс, 2019.- 208с.

Стволинская Н.С. Цитология. / Н.С. Стволинская, ред.В.П. Викторов, М.В. Кондрашевская. – М.: Прометей, 2012. – 305с.

Томпсон Р.Б. Иллюстрированная энциклопедия: Биологические эксперименты / Р.Б. Томпсон, Б.Ф. Томпсон, пер. с англ. М.А. Райтмана –М.: ДМК Пресс, 2019. – 442с.

Хванг С.-Т. Мембранные процессы разделения. / С.-Т. Хванг, К.Каммермейер. – М.: Химия, 1981. – 464с.

Энциклопедия для детей. Том 16. Физика. Ч.2. Электричество и магнетизм. Термодинамика и квантовая механика. Физика ядра и элементарных частиц. / Глав. ред. В.А. Володин. –М.: Аванта плюс, 2002. – 432с.

Энциклопедия для детей. Том 18. Человек. Ч.1. Происхождение и природа человека. Как работает тело. Искусство быть здоровым / Глав. ред. В.А. Володин. –М.: Аванта плюс, 2002. – 464с.

Источник