§15. Су потенциялы.

11 сынып КГБ №20

ДӘІЖО___________

Қазақстан Республикасының Білім және ғылым министрлігі
«А.Байжанов атындағы орта мектеп» КММ
(білім беру ұйымының атауы)
Қысқа мерзімді (сабақ) жоспары
Зертханалық жұмыс "Түрлі концентрациялы тұз ерітінділеріндегі жасушалардың су потенциалын анықтау"

§15. Су потенциялы.

(Сабақ тақырыбы)

Сабақтың барысы:

ҚЫСҚА МЕРЗІМДІ ЖОСПАРҒА ҚОСЫМША

«Қызықты деректер мен мысалдар»

Қоректік заттар мен ауыл шаруашылығы:

Топырақтың тұздылығы – әлемдегі көптеген ауыл шаруашылық жерлеріне әсер ететін мәселе. Жасушалардың су потенциалы тұз концентрациясының жоғары болуынан төмендеген кезде, өсімдік жасушалары су мен қоректік заттарды сіңіруде қиындықтарға тап болады. Бұл өнімділіктің төмендеуіне және өсімдіктердің өсуінің баяулауына әкеледі.

Қызыл қан жасушалары (эритроциттер):

Адамның қан жасушалары түрлі ортаға түскен кезде олардың көлемі мен формасы өзгереді. Егер гипотониялық ерітіндіге орналастырса, эритроциттер су сіңіріп, ісініп, жарылады. Ал гипертониялық ерітіндіде олар суды жоғалтып, жиырылып қалады.

«Бейнетүсіндіру» әдісі. мұғалім жаңа сабақты бейне сурет, кесте арқылы түсіндіру.

Оқушыға беретін мәтін

Кез келген жасуша құрамында цитоплазма мен қабықша болады. Тірі ағзаларда жасуша қабықшасы сыртқы мембранадан тұрады. Бірақ жануар жасушасында тек мембрана, ал өсімдіктер, саңырауқұлақтар мен көптеген бактерияларда мембранасының сыртында жасуша қабырғасы болады. Барлық жасуша мембраналары сұйықтық-мозаикалы құрылымды және фосфолипидтердің екі молекулалы бір қабатынан және нәруыз молекулаларының батып және жартылай батып тұратын екі қабатынан тұрады. Сонымен қатар олардың құрамында көмірсулар (гликопротеидтер) мен батып тұратын нәруыздар болады.

Мембрана арқылы зат тасымалы жүзеге асырылады: энергия жұмсалатын белсенді (фагоцитоз, пиноцитоз, Nа+/K+-сорғылар) және энергия жұмсалмайтын енжар (осмос және диффузия). Ерекше құрылымдар – Nа+/K+-сорғылар – тірі жасушаларға тән мембрананың тұрақты зарядын қамтамасыз етеді. Егер жасуша мембранасы сыртынан оң, ал цитоплазма жағынан теріс зарядталмаса, демек, жасуша тіршілігін тоқтатқан. Nа+/K+-сорғысының жұмыс механизмі аяғына дейін зерттелмесе де, мынадай жағдайлар анық:

1) Nа+ иондары сыртқа, ал K+ иондары ішке, концентрация градиентіне қарсы тартылады. Әртүрлі деректер бойынша калийдің 2 ионына натрийдің 3 ионы тура келеді, ал басқа деректер бойынша арақатынас 1:2 құрайды. Қалай болса да натрий көп тартылады және сәйкесінше сыртында заряд едәуір оң болады;

2) Nа+/K+-сорғысы үш құрамбөліктен тұратын, АТФазалық белсенділігіне ие – АТФ молекуласын ыдыратып, осы үдерістен алынған энергия есебінен иондарды концентрация градиентіне қарсы тартуға қабілетті ерекше нәруызды кешен болып табылады;

3) Nа+/K+–сорғысының міндетті үш бөлігі: 1) ферментті орталық (АТФ ыдырауын қамтамасыз ететін); 2) ионды канал (иондардың мембрананың фосфолипидті қабаты арқылы өтуін қамтамасыз ететін) және 3) қандай да бір «қақпақ» (концентрация градиенті бойынша иондардың кері ағуына кедергі келтіретін).

Жоғары сатыдағы өсімдіктерде су мен сулы ерітінділер арнайы өткізгіш ұлпалар мен элементтер арқылы ғана жылжымайды. Тасымалдың едәуір үлесі өткізгіш ұлпаларға жатпайтын тірі жасушалар арқылы жүзеге асырылады. Тірі жасуша қабаттары арқылы тасымалдың үш түрін бөліп көрсету қабылданған:

1) апопласты тасымал – жасуша қабырғалары арасында жүреді, жасушааралық заттардан бос жасушааралық кеңістік арқылы тасымал. Тірі өсімдік жасушалары арқылы өтетін су мен ерітінділердің 50%-дан астамы осы ең маңызды әдіс арқылы тасымалданады;

2) симпласты тасымал – плазмодесма, сыртқы мембранадағы саңылау немесе басқа жасушааралық байланыс арқылы жасуша цитоплазмасы арасындағы зат алмасу;

3) вакуольді тасымал – шамамен 5%-ды иелейді, себебі заттар вакуоль мембранасынан да өтуі керек – тонопласт және жасушадан жасушаға баруы үшін цитоплазма арқылы өтуі тиіс.

Өсімдік жасушаларының физиологиялық күйінің маңызды көрсеткіші – олардың сумен қамтамасыз етілуі. Осы мәселені егжей-тегжей қарастыру үшін өсімдік физиологтары су потенциалы деген түсінікті қолданады. Бұл көрсеткішке тағы да екі – осмостық және гидростатикалық потенциал кіреді.

Су потенциалы – су молекуласы концентрациясы көп аймақтан концентрациясы аз аймаққа ұмтылу үшін кез келген жартылай өткізгіш кедергіні (тірі жасуша мембранасын) жоятын күш. Су молекуласының максимал концентрациясы қайда? Қоспасы жоқ таза суда (дистилденген), яғни су 100% құрайтын және басқа молекулалар болмайтын жүйе. Таза судың су потенциалы максимал және 0-ге тең. Су 100%-дан аз барлық жүйенің су потенциалы аз, 0-ден аз теріс мәнмен белгіленеді.

Су әрдайым су потенциалы жоғары жүйеден су потенциалы едәуір төмен аймаққа өтеді.

Осмос

Осмос өздігінен өтуі немесе су диффузиясы немесе жартылай өткізгіш мембрана арқылы басқа еріткіштердің өтуі (ол ерітілген заттардың, яғни ерітілген заттардың өтуін тежейді).

Осмос-бұл еріткіш молекулаларының іріктелген жартылай өткізгіш мембрана арқылы ерітілген заттың жоғары концентрациясы бар аймаққа, екі жағынан ерітілген заттың концентрациясын теңестіруге ұмтылатын бағытта өздігінен таза қозғалысы.

Оны сондай-ақ кез келген еріткіш селективті өткізбейтін мембрана арқылы қозғалатын ,физикалық процесті сипаттау үшін қолдануға болады (еріткіш үшін өткізілмейтін, бірақ ерітілген зат үшін емес), әр түрлі концентрациялары бар екі ерітіндіні бөле отырып. Осмосты эксперименттік жұмыста құруға болады.

Су потенциалы

Су потенциалы термині осмосты қарау кезінде өте пайдалы. ψ грек әрпі су сотенциалын белгілеу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Сіздің су потенциалы туралы былай ойлауыңызға болады : судың ерітіндіден шығу тенденциясы. Бұл екі факторға байланысты:

* ерітілген заттарға қатысты ерітіндіде қанша су бар

• оған қандай қысым көрсетіледі.

Су әрдайым су потенциалы төмен облыстан жылжиды. Біз су әрқашан су потенциалының градиенті бойынша төмен қарай жылжиды деп айтамыз. Бұл су потенциалы барлық жүйеде бірдей болғанша болады және осы сәтте тепе-теңдікке қол жеткізілді деп айта аламыз

Мысалы, көп су бар ерітінді (сұйылтылған ерітінді) аз ғана суды (концентрацияланған ерітінді) қамтитын ерітіндіге қарағанда жоғары су потенициалына ие. Суретте А ерітіндісі В ерітіндісінен гөрі су потенциалына ие, өйткені А ерітіндісі В ерітіндісіне қарағанда сұйылтылған, сондықтан судың жалпы қозғалысы А-дан В-ге дейін.

Абсолютты потенциал және қысым потенциалы

Біз ерітіндінің су потенциалын анықтайтын екі фактор бар екенін көрдік - ерітіндінің концентрациясы және оған қолданылатын қысым.

Ерітінді концентрациясының су потенциалына қосқан үлесі еріген потенциал деп аталады. Ерітілген потенциал туралы ерітіндінің су потенциалы қаншалықты төмендейтіні туралы ойлауға болады. Неғұрлым сұйық болса, судың ерітіндіден кетуге бейімділігі төмендейді.

Судың потенциалы сияқты, ерітіндінің потенциалы таза су үшін 0 болады және ерітіндінің теріс мәні бар. Ерітіндіге көбірек ерітінді қосу оның су потенциалын төмендетеді. Осылайша, еріген заттың концентрациясы неғұрлым жоғары болса, еріген потенциалдың теріс мәні соғұрлым көп болады. Пси символы еріген потенциалды көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін, бірақ бұл жолы s - ψ индексімен

Ерітіндінің су потенциалына қысымның қосындысы, қысым потенциалы деп аталады. Суретте біз В-ге қысымның жоғарылауы судың кету тенденциясын арттыратындығын, яғни оның су потенциалын арттыратынын көреміз. Қысым потенциалын ψp ​​белгісімен көрсетуге болады.

Өсімдік жасушасындағы осмос

Өсімдіктердің, прокариоттардың, саңырауқұлақтардың және кейбір протисттердің жасушалары жасуша қабырғасымен қоршалған. Мұндай камераны гипотоникалық ерітіндіге батырған кезде - мысалы, жаңбыр суында - жасуша қабырғасы жасушаның су балансын сақтауға көмектеседі. Өсімдік жасушасын қарастырайық. Өсімдік жасушасы осмос нәтижесінде су алған кезде ісінеді (сурет). Алайда, салыстырмалы түрде серпімді емес жасуша қабырғасы суды сіңіруге кедергі келтіретін тургор қысымы деп аталатын камераға қысым жасамас бұрын кеңейеді.

Қазіргі уақытта жасуша қышқыл болып табылады, бұл көптеген өсімдік жасушалары үшін пайдалы жағдай. Ағаштектес емес өсімдіктер, мысалы, көптеген бөлме өсімдіктері айналадағы гипотоникалық ерітіндіге байланысты қатты болып қала беретін жасушалардың механикалық сүйемелдеуіне байланысты. Егер өсімдік жасушалары мен олардың айналасы изотоникалық болса, онда судың енуінің айқын тенденциясы байқалмайды және жасушалар летаргиялық күйге түседі.

ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

Оқушының аты-жөні: _____________________________________________сыныбы___________

№4 зертханалық жұмыс. «Түрлі концентрациялы тұз ерітінділеріндегі жасушалардың су потенциалын анықтау».

Мақсаты: түрлі концентрациялы тұз ерітінділеріндегі жасушалардың су потенциалын зерттеу.

Құрал-жабдықтар: пияз қабыршағы бар микропрепараттар, дистилденген су, физиологиялық ерітінді және ас тұзының не сахарозаның концентрлі ерітіндісі.

Жұмыс барысы

1. Әртүрлі сынауықтарға дистилденген су (№1), физиологиялық ерітінді (№2) және ас тұзының не сахарозаның концентрлі ерітіндісін (№3) құй.

2. Заттық шыныға пияздың тірі қабыршағының препаратын орналастыр. Дистилденген су құйып, жабын шынысымен жабу керек. Препаратты қарау, №1 суретті салу.

3. Бақылауды жалғастырып, жабын шынысын алмай салфетканың немесе сүзгі қағазының ұшымен дистилденген суды сорғызып алып, тамшуырмен концентрлі ерітіндіні (сахароза немесе NаСl) тамыз. Препаратты қарау, №2 суретті салу.

4. Концентрлі ерітіндіні физиологиялық ерітіндіге ауыстыру. Препаратты қарау, №3 суретті салу.

5. Плазмолиз бен деплазмолиз құбылысының су потенциалына тәуелділігіне көз жеткізіп, жасушадағы өзгерістер туралы қорытынды жасау. Осы үдерістердің осмос қысымына және қоршаған ортадағы заттар концентрациясына тәуелділігін анықтау.

ҚАЛЫПТАСТЫРУШЫ БАҒАЛАУ ТАПСЫРМАЛАР

Оқушының аты-жөні: _____________________________________________сыныбы___________

Зертханалық жұмыс "Түрлі концентрациялы тұз ерітінділеріндегі жасушалардың су потенциалын анықтау"

Су потенциалы – жасуша ішіндегі және сыртындағы судың қозғалыс бағытын анықтайтын фактор. Түрлі концентрациялы тұз ерітінділерін пайдаланып, жасушалардың су потенциалын анықтауға болады. Бұл зертханалық жұмыс барысында сіздер әртүрлі концентрациядағы ерітінділердің әсерін зерттеп, жасушалардың су потенциалын есептейсіздер.

Бос орынды толтырыңыз: Бос орынды дұрыс сөздермен толтырыңыз.

1. Су потенциалы судың _ бағытын анықтайды.

2. Жасуша ішіндегі су потенциалы _ байланысты өзгереді.

3. Концентрациясы жоғары ерітінділерде судың қозғалысы _ жүреді.

4. Осмос – бұл су молекулаларының _ арқылы қозғалысы.

5. Су потенциалының өлшем бірлігі болып _ табылады.

Кілт сөздер: қозғалыс, осмос, концентрацияға, пассивті, паскаль

Көп таңдаулы сұрақтар: Әр сұрақтың таңдауларынан дұрыс жауапты таңдаңыз.

1. Су потенциалының төмендеуі судың жасушаға:

   • a) Кірмей қалуына

   • b) Кірмеуіне

   • c) Кіруіне

   • d) Шығуына

2. Жоғары концентрациялы ерітіндіге жасуша орналастырылғанда оның көлемі:

   • a) Артады

   • b) Өзгермейді

   • c) Азаяды

   • d) Екі есе артады

3. Су потенциалының мәні _ болған сайын, судың жасушаға кіру қабілеті артады.

   • a) Жоғары

   • b) Теріс

   • c) Төмен

   • d) Нөлдік

4. Жасушадағы су молекулаларының қозғалысы _ процесі арқылы жүреді.

   • a) Дифузия

   • b) Активті тасымал

   • c) Осмос

   • d) Фильтрация

5. Су потенциалының жоғары мәні:

   • a) Суды жасушаға кіргізеді

   • b) Суды сыртқа шығарады

   • c) Жасуша көлемін өзгертпейді

   • d) Жасушадағы концентрацияны арттырады

Ашық сұрақтар: Келесі сұрақтарға толық сөйлемдермен жауап беріңіз:

1. Тұз ерітінділерінің концентрациясы жасушаның су потенциалына қалай әсер етеді?

2. Осмос процесі қандай жағдайларда белсенді түрде жүреді және оның биологиялық маңызы неде?

3. Жасуша су потенциалының өзгеруі қандай биологиялық процестерге әсер етеді?

Жауап кілті:

Бос орынды толтырыңыз:

1. қозғалыс

2. концентрацияға

3. пассивті

4. осмос

5. паскаль

Көп таңдаулы сұрақтар:

1. c) Кіруіне

2. c) Азаяды

3. c) Төмен

4. c) Осмос

5. a) Суды жасушаға кіргізеді

Ашық сұрақтар:

1. Тұз ерітінділерінің концентрациясы жоғары болған сайын, жасуша суын жоғалтуы мүмкін, себебі су жасушадан сыртқа қарай осмос арқылы шығады.

2. Осмос процесі концентрация градиенті болған жағдайда белсенді түрде жүреді. Бұл процесс жасушаның суды теңестіруіне және ішкі орта тұрақтылығын сақтауға көмектеседі.

3. Жасуша су потенциалының өзгеруі тургор қысымына, жасуша көлеміне және зат алмасу процестеріне әсер етеді.