Плазмолиз – это процесс, при котором клетки теряют воду в гипертоническом растворе. Обратный процесс, деплазмолиз или цитолиз , может произойти, если клетка находится в гипотоническом растворе, что приводит к более низкому внешнему осмотическому давлению и чистому притоку воды в клетку. Наблюдая за плазмолизом и деплазмолизом, можно определить тоничность клеточной среды, а также скорость молекул растворенных веществ, пересекающих клеточную мембрану .
Термин «плазмолиз» происходит от латинского слова «плазма», означающего «матрица», и греческого слова «лиз», означающего «разрыхление».
Растительная клетка в гипотоническом растворе поглощает воду посредством эндосмоса , так что увеличенный объем воды в клетке увеличивает давление, заставляя протоплазму прижиматься к клеточной стенке – состояние, известное как тургор . Тургор заставляет растительные клетки прижиматься друг к другу одинаковым образом и является основным методом поддержки недревесных тканей растения. Стенки растительных клеток сопротивляются дальнейшему проникновению воды после определенной точки, известной как полный тургор, которая предотвращает разрыв растительных клеток, как это происходит с клетками животных в тех же условиях. Это также причина того, что растения стоят вертикально. Без жесткости растительных клеток растение упало бы под собственным весом. Тургорное давление позволяет растениям оставаться твердыми и прямостоячими, а растения без тургорного давления (так называемые вялые) увядают. Тургорное давление клетки начнет снижаться только тогда, когда вокруг нее не останется воздушных пространств, что в конечном итоге приведет к большему осмотическому давлению, чем у клетки. [1] Вакуоли играют роль в тургорном давлении, когда вода покидает клетку из-за гиперосмотических растворов, содержащих такие растворенные вещества, как маннит , сорбит и сахароза . [2]
Если растительную клетку поместить в гипертонический раствор, растительная клетка теряет воду и, следовательно, тургорное давление в результате плазмолиза: давление снижается до такой степени, что протоплазма клетки отслаивается от клеточной стенки, оставляя зазоры между клеточной стенкой и мембраной. и заставляет растительную клетку сморщиваться и сморщиваться. Продолжающееся снижение давления в конечном итоге приводит к циторизу – полному разрушению клеточной стенки. Растения с клетками в таком состоянии увядают. После плазмолиза промежуток между клеточной стенкой и клеточной мембраной в растительной клетке заполняется гипертоническим раствором. Это связано с тем, что, поскольку раствор, окружающий клетку, является гипертоническим, происходит экзомос , и пространство между клеточной стенкой и цитоплазмой заполняется растворенными веществами, поскольку большая часть воды стекает и, следовательно, концентрация внутри клетки становится более гипертонической. У растений есть некоторые механизмы, предотвращающие избыточную потерю воды так же, как и ее избыток. Плазмолиз можно обратить вспять, если поместить клетку в гипотонический раствор. Устьица закрываются, чтобы удерживать воду в растении и не допускать ее высыхания. Воск также удерживает воду в растении. Аналогичный процесс в животных клетках называется креацией .
Жидкое содержимое клетки вытекает наружу вследствие экзосмоса. Клетка разрушается, и клеточная мембрана отрывается от клеточной стенки (у растений). Большинство клеток животных состоят только из фосфолипидного бислоя ( плазматической мембраны ), а не клеточной стенки, поэтому в таких условиях сжимаются.
Плазмолиз происходит только в экстремальных условиях и редко встречается в природе. Его индуцируют в лаборатории путем погружения клеток в крепкий солевой раствор или растворы сахара (сахарозы) для вызова экзосмоза , часто с использованием растений элодеи или эпидермальных клеток лука , которые имеют окрашенный клеточный сок, так что процесс хорошо виден. Метиленовый синий можно использовать для окрашивания растительных клеток.
Плазмолиз в основном известен как сокращение клеточной мембраны в гипертоническом растворе и под большим давлением.
Плазмолиз может быть двух типов: вогнутый плазмолиз и выпуклый плазмолиз. Выпуклый плазмолиз всегда необратим, тогда как вогнутый плазмолиз обычно обратим. [2] Во время вогнутого плазмолиза плазматическая мембрана и заключенный в ней протопласт частично сжимаются от клеточной стенки из-за полусферических, изогнутых внутрь карманов, образующихся между плазматической мембраной и клеточной стенкой. Во время выпуклого плазмолиза плазматическая мембрана и окружающий ее протопласт полностью сжимаются от клеточной стенки, при этом концы плазматической мембраны имеют симметрично сферически изогнутую форму. [2]