Жасушаның гипертониялық ерітіндіде суының жоғалуы (Plasmolysis)

Кіріспе

Жасушалардың гипертоникалық ерітіндіде су жоғалту процесі – плазмолиз. Плазмолиз – жасушалардың гипертоникалық ерітіндіде су жоғалту процесі. Кері процесс, деплазмолиз немесе цитолиз, егер жасуша гипотоникалық ерітіндіде болса, сыртқы осмостық қысым төмендеп, жасушаға судың таза ағыны байқалып, пайда болуы мүмкін. Плазмолиз бен деплазмолизді бақылау арқылы жасушаның ортасының тониктігін, сондай-ақ ерітінді молекулаларының жасушалық мембранадан өту жылдамдығын анықтауға болады.

Этимология

Плазмолиз термині латын тіліндегі «плазма» сөзінен шыққан, ол «матрица» деген мағынаны білдіреді, және грек тіліндегі «лизис» сөзінен, «еріту» немесе «босату» мағынасында.

Қаттылығы

Гипотоникалық ерітіндідегі өсімдік жасушасы эндосмоз арқылы суды сіңіреді, сондықтан жасушадағы судың көлемі артып, қысым күшейеді, бұл протоплазманы жасуша қабырғасына қарсы итеріп, тургор деп аталатын күйге жеткізеді. Тургор өсімдік жасушаларын бір-біріне теңдей итеріп, ағаш емес өсімдік тіндеріндегі негізгі тіреу тәсілі болып табылады. Өсімдік жасушаларының қабырғалары белгілі бір деңгейден кейін судың әрі қарай енуіне қарсы тұрады, бұл толық тургор деп аталады, және бұл өсімдік жасушаларының жануар жасушалары сияқты жарылуына жол бермейді. Өсімдіктердің тік тұруының себебі де осы. Егер өсімдік жасушаларының беріктігі болмаса, өсімдік өз салмағынан құлап түсер еді. Тургор қысымы өсімдіктерге мықты және тік болуға мүмкіндік береді, ал тургор қысымы жоқ өсімдіктер (салмақты) солып қалады. Жасуша тургор қысымын жоғалта бастайды, егер оны ауа қуыстары қоршамаса, содан кейін жасушаның осмостық қысымы одан асып кетеді. Вакуольдер де тургор қысымында маңызды рөл атқарады, судың маннит, сорбит және сахароза сияқты ерітінділер бар гиперосмотикалық ерітінділерге өтуіне байланысты жасушадан шығуына себеп болады.

Плазмолиз

Егер өсімдік жасушасы гипертоникалық ерітіндіге салынатын болса, ол суды жоғалтады, соның салдарынан плазмолиз арқылы тургор қысымы төмендейді: қысым жасушаның протоплазмасы жасуша қабырғасынан ажыралатын деңгейге дейін төмендейді, жасуша қабырғасы мен мембрана арасында бос кеңістіктер пайда болады, нәтижесінде өсімдік жасушасы қысқарып, қырысып қалады. Қысымның одан әрі төмендеуі циторризге алып келеді – жасуша қабырғасының толық құлауына. Мұндай жағдайдағы өсімдіктер көмейіп қалады. Плазмолизден кейін өсімдік жасушасындағы жасуша қабырғасы мен жасуша мембранасы арасындағы бос кеңістік гипертоникалық ерітіндімен толтырылады. Өйткені жасушаны қоршап тұрған ерітінді гипертоникалық болғандықтан, экзосмоз процесі жүзеге асады және жасуша қабырғасы мен цитоплазма арасындағы кеңістік еріген заттармен толады, себебі судың көп бөлігі шығып кетеді, осылайша жасуша ішіндегі концентрация гипертоникалық болады. Өсімдіктерде судың артық жоғалуын, сондай-ақ судың артық жиналуын болдырмау үшін белгілі бір механизмдер бар. Плазмолизді жасушаны гипотоникалық ерітіндіге салу арқылы кері қайтаруға болады. Жалбыз жапырақшалар (стоматалар) өсімдікте судың сақталуына көмектеседі, осылайша ол құрғап кетпейді. Жұқақ қабықша (воск) та өсімдікте судың сақталуын қамтамасыз етеді. Жануарлар жасушаларындағы осыған ұқсас процесс кренация деп аталады. Экзосмоз нәтижесінде жасушадан сұйық шығып кетеді. Жасуша құлайды және жасуша мембранасы жасуша қабырғасынан (өсімдіктерде) ажырап кетеді. Жануарлар жасушаларының көпшілігі жасуша қабырғасынан емес, тек фосфолипидтік екі қабаттан (плазмалық мембранадан) тұрады, сондықтан мұндай жағдайларда қысқарады. Плазмолиз тек қана өте қиын жағдайларда және сирек кездеседі. Ол зертханада экзосмозды тудыру үшін жасушаларды күшті тұзды немесе қант (сахароза) ерітінділеріне батыру арқылы шақырылады, көбінесе Elodea өсімдіктері немесе пияздың эпидермалық жасушалары қолданылады, олардың жасушалық шырыны боялғандықтан процесс анық көрінеді. Өсімдік жасушаларын бояу үшін метилен көк түсі қолданылуы мүмкін. Плазмолиз негізінен гипертоникалық ерітіндіде және жоғары қысымда жасуша мембранасының қысқаруы ретінде белгілі. Плазмолиз екі түрге бөлінеді: ойыс плазмолиз немесе дөңгелек плазмолиз. Дөңгелек плазмолиз әрқашан кері қайтарылмайды, ал ойыс плазмолиз көбінесе кері қайтарылады. Ойыс плазмолиз кезінде плазмалық мембрана мен жабық протопласт жасуша қабырғасынан жартылай шар тәрізді, ішке қарай иілген қалталардың пайда болуына байланысты ішінара ажырап қалады. Дөңгелек плазмолиз кезінде плазмалық мембрана мен жабық протопласт жасуша қабырғасынан толық ажырап қалады, плазмалық мембрананың шеттері симметриялық, шар тәрізді иілген түрінде болады.

If a plant cell is placed in a hypertonic solution, the plant cell loses water and hence turgor pressure by plasmolysis: pressure decreases to the point where the protoplasm of the cell peels away from the cell wall, leaving gaps between the cell wall and the membrane and making the plant cell shrink and crumple. A continued decrease in pressure eventually leads to cytorrhysis – the complete collapse of the cell wall. Plants with cells in this condition wilt. After plasmolysis the gap between the cell wall and the cell membrane in a plant cell is filled with hypertonic solution. This is because as the solution surrounding the cell is hypertonic, exosmosis takes place and the space between the cell wall and cytoplasm is filled with solutes, as most of the water drains away and hence the concentration inside the cell becomes more hypertonic. There are some mechanisms in plants to prevent excess water loss in the same way as excess water gain. Plasmolysis can be reversed if the cell is placed in a hypotonic solution. Stomata help keep water in the plant so it does not dry out. Wax also keeps water in the plant. The equivalent process in animal cells is called crenation. The liquid content of the cell leaks out due to exosmosis. The cell collapses, and the cell membrane pulls away from the cell wall (in plants). Most animal cells consist of only a phospholipid bilayer (plasma membrane) and not a cell wall, therefore shrinking up under such conditions. Plasmolysis only occurs in extreme conditions and rarely occurs in nature. It is induced in the laboratory by immersing cells in strong saline or sugar (sucrose) solutions to cause exosmosis, often using Elodea plants or onion epidermal cells, which have colored cell sap so that the process is clearly visible. Methylene blue can be used to stain plant cells. Plasmolysis is mainly known as shrinking of cell membrane in hypertonic solution and great pressure. Plasmolysis can be of two types, either concave plasmolysis or convex plasmolysis. Convex plasmolysis is always irreversible while concave plasmolysis is usually reversible. During concave plasmolysis, the plasma membrane and the enclosed protoplast partially shrinks from the cell wall due to half spherical, inwarding curving pockets forming between the plasma membrane and the cell wall. During convex plasmolysis, the plasma membrane and the enclosed protoplast shrinks completely from the cell wall, with the plasma membrane's ends in a symmetrically, spherically curved pattern.