Клетки и ткани растения: от стенки и вакуоли до плазмолиза
Свяжем строение клеток с задачами тканей и разберём, что реально происходит с мембраной и водой при плазмолизе и деплазмолизе.
Федеральная программа · углублённый уровень · 7 класс
Архепластидные, или «растения»
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Особенности растительной клетки и тканей
- Простые и сложные ткани: образовательные, покровные, основные, механические и проводящие
- Органы и системы органов; растение как единое целое
- Практика: микропрепараты клеток и тканей, плазмолиз и деплазмолиз
Как это устроено
Строение растительной клетки включает мембрану, цитоплазму, ядро у типичных живых эукариотических клеток, стенку и часто крупную вакуоль; пластиды есть у многих клеток, но не обязательно видимы или одинаковы в каждом органе. У зрелых проводящих элементов ксилемы содержимое клетки может отсутствовать. Поэтому «каждая растительная клетка зелёная и имеет видимое ядро» — неверная универсальная схема.
Клетки образуют ткани, а ткани — органы. Образовательная ткань поставляет новые клетки; покровная защищает; основная может фотосинтезировать или запасать; механическая поддерживает; проводящие ксилема и флоэма переносят разные вещества. «Простая» ткань преимущественно состоит из сходных типов клеток, а «сложная» включает несколько клеточных типов, работающих совместно. Эти слова описывают состав, а не «важность» ткани.
При погружении живой растительной клетки в более концентрированный раствор вода может выходить через мембрану. Объём вакуоли и содержимого уменьшается, мембрана отходит от части жёсткой стенки — это плазмолиз. При возвращении клетки в подходящую воду движение воды меняет направление и может наступить деплазмолиз. Сама стенка при этом не исчезает и не «разрывается» автоматически.
Урок об осмосе требует контроля: сравнить клетки до добавления раствора, после него и после возвращения воды, отметить концентрацию, время и число клеток с наблюдаемым эффектом. Один нерезкий кадр не доказывает механизм; разные клетки могут реагировать неодинаково. Практику с растворами проводят под руководством учителя, а вывод ограничивают жизнеспособностью клеток и условиями опыта.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Клеточная стенка растения
Расположенная снаружи плазматической мембраны прочная оболочка растительной клетки, основой которой обычно служат целлюлозные волокна.
Пример: Стенки клеток кожицы лука образуют видимые границы между соседними клетками.
Важно: Стенка не заменяет избирательную мембрану и отличается составом у разных групп организмов.
- Вакуоль
Ограниченный мембраной внутриклеточный отсек; в зрелых растительных клетках крупная центральная вакуоль содержит клеточный сок и участвует в поддержании объёма.
Пример: Вакуоль листовой клетки помогает поддерживать давление содержимого на стенку.
- Тургор
Состояние напряжения растительной клетки, связанное с давлением её содержимого на клеточную стенку при достаточном поступлении воды.
Пример: При достатке воды листья травянистого растения обычно более упругие.
- Осмос
Самопроизвольное движение воды через избирательно проницаемую мембрану, связанное с различием химического потенциала воды по её сторонам.
Пример: При помещении клетки в более концентрированный раствор вода может выходить из неё.
Важно: Школьная фраза «вода всегда идёт к соли» удобна, но не описывает все условия и свойства мембраны.
- Плазмолиз
Отделение содержимого живой растительной клетки, ограниченного мембраной, от части клеточной стенки вследствие потери воды в более концентрированной внешней среде.
Пример: На учебном препарате кожицы лука после добавления подходящего раствора может стать заметен зазор между стенкой и содержимым.
- Деплазмолиз
Обратное восстановление контакта содержимого клетки со стенкой при возвращении воды после плазмолиза, если клетка сохранила жизнеспособность.
Пример: После замены концентрированного раствора водой у части клеток содержимое снова прилегает к стенке.
Важно: Сильно повреждённая клетка может не восстановиться; результат не гарантирован.
- Меристема
Образовательная ткань растения, клетки которой способны делиться и создавать новые клетки для роста и развития органов.
Пример: В верхушке корня меристема образует клетки, из которых возникнут ткани растущего корня.
- Покровная ткань
Ткань на поверхности органов, защищающая их и участвующая в обмене с внешней средой.
Пример: Эпидерма листа защищает его и несёт устьица.
- Основная ткань
Ткани растения, клетки которых выполняют фотосинтез, запасание, газообмен и другие функции в зависимости от расположения и строения.
Пример: Клетки мякоти листа с хлоропластами участвуют в фотосинтезе.
- Механическая ткань
Ткань с клетками и стенками, придающими органу прочность и устойчивость.
Пример: Волокна луба поддерживают стебель льна.
- Ксилема
Сложная проводящая ткань, по которой вода и растворённые минеральные вещества в основном перемещаются от корня к надземным частям; она также поддерживает органы.
Пример: Сосуды ксилемы входят в древесину стебля.
- Флоэма
Сложная проводящая ткань, переносящая продукты фотосинтеза от мест образования или запаса к другим частям растения.
Пример: Сахара из листа могут перемещаться по флоэме к растущему корню.
- Орган растения
Часть растения из нескольких тканей с определёнными основными функциями и связями с другими частями.
Пример: Лист — орган, где часто сосредоточен фотосинтез; корень — орган закрепления и поглощения.
Пример по шагам
После добавления солевого раствора на препарате стенка осталась на месте, а окрашенное содержимое уменьшилось и отошло от неё. Как назвать явление?
- Отметьте отдельно стенку и ограниченное мембраной содержимое.
- Свяжите уменьшение содержимого с выходом воды в более концентрированную среду.
- Проверьте, отделилось ли содержимое от стенки и возможен ли обратный ход при возвращении воды.
Вывод: Наблюдение соответствует плазмолизу; для вывода о восстановлении нужен отдельный этап деплазмолиза.
Практическая работа
Наблюдаем плазмолиз на готовом или учебном препарате
- Под руководством учителя рассмотрите тонкую кожицу красного лука в капле воды и зарисуйте положение стенки и содержимого нескольких клеток.
- Добавьте только разрешённый учителем раствор заданной концентрации у края покровного стекла и наблюдайте те же клетки через оговорённое время.
- Если инструкция допускает, замените раствор водой и сравните клетки; запишите, сколько из наблюдаемых клеток показали обратное изменение.
Что можно заключить: Различие положения мембраны и стенки после изменения внешней среды поддерживает объяснение осмотического движения воды; отсутствие восстановления у части клеток требует осторожного вывода.
Безопасность: Стекло и растворы применяйте только с учителем, ничего не пробуйте, не используйте концентрированные бытовые химикаты и не давите объективом на покровное стекло.
Практическая работа
Изучение строения растительных клеток на готовых и временных микропрепаратах
- Сравните подписанный готовый препарат листовой ткани и временный препарат эпидермы лука, изготовленный под руководством учителя; запишите масштаб, окраску и ткань каждого образца.
- Найдите клеточную стенку, цитоплазму, вакуоль и ядро только там, где они различимы; хлоропласты ищите в фотосинтезирующей ткани, а не требуйте от эпидермы луковицы.
- Зарисуйте по нескольку клеток каждого препарата и составьте таблицу «наблюдалось — известно по дополнительному источнику — не видно данным методом».
Что можно заключить: Набор видимых структур зависит от ткани и подготовки, поэтому отсутствие хлоропластов в клетках луковицы не исключает их растительную природу.
Безопасность: Используйте пищевой растительный материал и готовые препараты; не режьте образцы острыми инструментами без учителя и соблюдайте правила работы со стеклом.
Практическая работа
Наблюдение процесса плазмолиза и деплазмолиза в растительных клетках под микроскопом
- На одном поле зрения клеток эпидермы красного лука отметьте исходное положение содержимого относительно клеточной стенки в воде и запишите время наблюдения.
- Под руководством учителя внесите у края покровного стекла подходящий раствор соли и проследите отход протопласта от стенки; при возвращении воды наблюдайте возможное восстановление, не требуя его от каждой повреждённой клетки.
- Сравните начальное, солевое и повторно водное состояния в одинаковом поле, объясняя движение воды различием водного потенциала; запишите, почему стенка остаётся, а мембрана и содержимое меняют положение.
Что можно заключить: Плазмолиз и возможный обратный процесс показывают изменение объёма живого содержимого при осмотическом переносе воды, но обратимость зависит от условий и состояния клеток.
Безопасность: Используйте только предложенный учителем солевой раствор и пищевой лук, берегите стекло и не применяйте концентрированные неизвестные реактивы.
Практическая работа
Изучение особенностей строения тканей растений на готовых и временных микропрепаратах
- По подписанным срезам корня, стебля и листа найдите области покровной, основной, проводящей, механической и образовательной ткани там, где они представлены на конкретном препарате.
- У каждого образца сравните форму клеток, толщину стенок и взаимное расположение; ксилему и флоэму различайте по подготовленной ориентации среза, а не по одному цвету окраски.
- Для трёх выбранных тканей заполните таблицу «структура — функция — что реально видно — предел вывода», отдельно указав, почему ткань не определяется одной клеткой без контекста.
Что можно заключить: Ткани растений различаются организованными группами клеток и функциями, а надёжное распознавание требует ориентированного среза.
Безопасность: Используйте готовые или подготовленные учителем безопасные препараты; не изготовляйте тонкие срезы острым лезвием самостоятельно.
Практическая работа
Изучение строения органов растений на живых объектах и гербарных образцах
- На комнатном растении без повреждения найдите корень, стебель, листья и при наличии цветок или плод; запишите вид растения, возрастную стадию и части, скрытые субстратом.
- Сравните с подписанным гербарным экземпляром того же или другого вида, отличая сохранённую форму от отсутствующих сведений о движении воды, газообмене и живых тканях.
- Постройте схему связей органов: поглощение, транспорт, фотосинтез и размножение; каждый функциональный вывод подкрепите отдельным источником, а не только сухим образцом.
Что можно заключить: Живой и гербарный материал дополняют друг друга: морфологию можно сравнить напрямую, а процессы требуют дополнительных измерений.
Безопасность: Не выдёргивайте растения с территории школы или ООПТ; используйте разрешённые комнатные и подготовленные гербарные образцы.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.