Плазмолиз — явление в клеточной биологии¶
Плазмолиз — это процесс отделения цитоплазмы от клеточной стенки растительной клетки под действием гипертонического раствора, сопровождающийся сморщиванием протопласта. Явление относится к классу осмотических процессов и наблюдается преимущественно у клеток растений, водорослей и некоторых бактерий, обладающих жёсткой клеточной стенкой. Термин ввёл голландский ботаник Гуго де Фриз в 1885 году.
¶Механизм явления
Плазмолиз возникает, когда концентрация растворённых веществ в окружающей среде превышает их концентрацию в клеточном соке. Вода через полупроницаемую плазматическую мембрану начинает выходить из вакуоли и цитоплазмы в гипертонический раствор, объём протопласта уменьшается, и он отходит от клеточной стенки. При этом сама клеточная стенка сохраняет форму, так как обладает высокой механической прочностью.
В зависимости от длительности воздействия различают три стадии плазмолиза:
- Начальный (инципиентный) плазмолиз — вакуоль уменьшается, но цитоплазма ещё не отходит от стенки.
- Обратимый плазмолиз — протопласт заметно отделён от стенки, но при переносе клетки в изотонический или гипотонический раствор он восстанавливает исходное состояние.
- Необратимый плазмолиз — мембраны повреждаются, клетка теряет способность к восстановлению и погибает.
¶Факторы, влияющие на процесс
Скорость и интенсивность плазмолиза зависят от нескольких параметров:
- Осмотического давления раствора: чем выше концентрация солей или сахаров, тем быстрее происходит обезвоживание клетки.
- Температуры: при повышенной температуре проницаемость мембран возрастает, процесс ускоряется.
- Видовой принадлежности растения: солелюбивые растения (галофиты) обладают более устойчивыми мембранами.
- Состояния клетки: старые и повреждённые клетки плазмолизируются быстрее.
¶Дедолазис и восстановление
Обратимый плазмолиз может переходить в дедолазис — процесс восстановления протопласта и его возвращения к клеточной стенке при помещении клетки в гипотонический раствор. Дедолазис сопровождается постепенным набуханием вакуоли и восстановлением тургора. Если клетка находилась в гипертоническом растворе слишком долго, дедолазис невозможен.
¶Значение и применение
Плазмолиз имеет как теоретическое, так и практическое значение:
- В ботанике и цитологии используется для определения осмотического давления клеточного сока методом плазмолиза (по Пфефферу и Угарову).
- В сельском хозяйстве объясняет повреждение растений при засолении почв и подкормках с высокой концентрацией удобрений.
- В медицине и фармакологии явление лежит в основе действия гипертонических растворов, применяемых для остановки кровотечений и дезинфекции ран.
- В пищевой промперации плазмолиз используется при засолке и мариновании овощей, а также при сушке продуктов.
¶Плазмолиз у бактерий
У бактерий, не имеющих выраженной клеточной стенки (например, у микоплазм), плазмолиз не наблюдается — вместо этого происходит лизис клетки. У бактерий со стенкой плазмолиз возможен, но из-за малых размеров клеток визуально определяется сложнее.
¶Методы наблюдения
Для демонстрации плазмолиза в лабораторных условиях обычно используются:
- Растительные клетки лука, элодеи, свёклы.
- Гипертонические растворы сахарозы (10–20%), NaCl, KNO₃.
- Микроскопия с наблюдением за изменением положения цитоплазмы.
¶Интересные факты
- Плазмолиз обратим, если клетка провела в гипертоническом растворе не более 10–15 минут.
- Метод плазмолиза Угарова позволяет определить осмотическое давление клеточного сока с точностью до 0,1 МПа.
- У растений-галофитов (солянки, солерос) плазмолиз наступает при концентрациях, губительных для большинства культурных растений.
Источники:
- Левченко И. П., Лапин Л. П. Ботаника: учебное пособие.
- Таубер В. Ботаника: учебник для вузов.
- Мамонтов С. А., Захаров В. Б., Сонин Н. И. Биология: общие закономерности.
- Пасечник В. В. Биология: 9 класс. Учебник для общеобразовательных организаций.