Молекулярный уровень организации живого

Организация живой материи начинается с молекулярного уровня. Этот уровень характеризуется наличием молекул различных веществ и их взаимодействием, в результате которого происходит объединение в агрегаты (комплексы). При этом система приобретает новые свойства и переходит на более высокий организационный уровень.

 

Свойства дисперсных систем

 

Дисперсные системы – системы, где одно вещество равномерно распределено в сплошной массе другого (дисперсность- раздробленность). Раздробленное вещество называют дисперсной фазой, а среду, в которой оно распределено – дисперсионной средой.

Свойства дисперсных систем зависят от степени раздробленности вещества (величины частиц дисперсной фазы).

 

Различают:

1. Грубодисперсные системы (частицы больше 10^-7м). Они неустойчивые, неоднородные, непрозрачные (мутные).

2. Коллоидные системы (частицы 10^-7-10^-9м) – относительно устойчивые, прозрачные. Им свойственны явления коагуляции и адсорбции, эффект Тиндаля.

3. Истинные растворы (молекулярно-ионные системы) имеют величину частиц меньше 10^-9м – устойчивые, однородные, прозрачные (частицы меньше 2´10^-7м не отражают видимый свет).

Величину частиц дисперсной фазы можно определить путем фильтрования. Так, через бумажный фильтр не проходят частицы больше 10^-6м, а через органические перепонки – больше 10^-9м, частицы больше 10^-5м оседают на дно под действием силы тяжести.

Цель работы. Ознакомиться со свойствами дисперсных систем.

Материалы и оборудование: 1. Промытый речной песок. 2. Ультрамарин. 3. Генциановый фиолетовый. 4. Растительное масло. 5. 10% раствор едкого натрия. 6. Калий марганцовокислый. 7. Бумажные фильтры. 8. Воронки. 9. Мешочки из коллоида. 10. Дистиллированная вода. 11. Штатив с пробирками (8 шт.). 12. Стаканы с водой (2 шт.). 13. Нитки.

Порядок работы

1. В пробирку с дистиллированной водой насыпать промытого речного песка. Пробирку встряхнуть и поставить в штатив.

2. В пробирку с дистиллированной водой добавить несколько капель раствора едкого натрия и растительного масла. Тщательно взболтать.

3. В пробирку с дистиллированной водой добавить небольшое количество ультрамарина. Пробирку встряхнуть и поставить в штатив, часть раствора профильтровать через бумажный фильтр.

4. В пробирку с дистиллированной водой насыпать небольшое количество генцианового фиолетового, взболтать. Часть раствора профильтровать через бумажный фильтр, часть – налить в коллодийный мешочек, завязать ниткой и опустить в стакан с дистиллированной водой

5. В пробирку с дистиллированной водой насыпать небольшое количество марганцовокислого калия, взболтать. Часть раствора профильтровать через бумажный фильтр, часть – налить в коллодийный мешочек, завязать ниткой и опустить в стакан с дистиллированной водой.

6. По каждой системе отметить прозрачность, наличие осадка, через какие фильтры проходят частицы, указать к какой дисперсной системе относится. Результаты записать в таблицу 1.

7. Ответить на следующие вопросы:

а) Как можно определить коллоидный «раствор» от грубодисперсного и истинного (молекулярно-ионного)?

б) Какие системы прозрачные? Почему?

в) Какие дисперсные системы стали основой жизненных систем?

 

Таблица 1- Характеристика дисперсных систем

 

№№ п/п	Состав системы	Отличительные признаки	К какой дисперсной системе относится
Дисперсная фаза	Дисперсионная среда	Устойчивость, наличие осадка	Прозрачность	Проходимость частиц через
бумажные фильтры	органические перепонки

 

 

Явление адсорбции

 

Увеличение концентрации растворенного вещества на поверхности твердых частиц называется поверхностным поглощением или адсорбцией. Адсорбция играет важную роль в жизнедеятельности растительной клетки: в структурных образованиях и обмене веществ.

Цель работы. Ознакомиться с явлением адсорбции. Выяснить возможности раздельной адсорбции и использование ее для разделения различных веществ.

Материалы и оборудование: 1. 1% раствор метиленовой синьки. 2. 1% раствор фуксина кислого. 3. Полоски белой фильтрованной бумаги шириной 1,0 - 1,5 см. 4. Бюксы(3 шт.). 5. Дистиллированная вода. 6. Пипетки на 10 мл.

Работа основана на способности фильтрованной бумаги поглощать воду и растворенные в ней вещества.

Порядок работы

1. Налить в 2 бюкса по 5 мл дистиллированной воды.

2. В один из них добавить раствор метиленовой синьки. Метиленовая синька C₁₆H₁₈N₃SCl является основным красителем, так как ее молекула может диссоциировать на положительно заряженный ион, представляющий основную часть молекулы C ₁₆H ₁₈N₃S⁺,и анион Cl^- (хлора). В раствор опустить полоску фильтрованной бумаги.

3. Во второй бюкс с водой добавить 3-6 капель раствора фуксина кислого. Фуксин кислый Na₂C₁₉H₁₅O₉N₃S₃ является кислым красителем, так как при диссоциации дает два катиона натрия (2Na⁺) и отрицательно заряженный ион, представляющий основную часть молекулы C₁₉H₁₅O₉N₃S^2-. В раствор опустить полоску фильтрованной бумаги.

4. Слить в один бюкс растворы красителей, опустить в смесь красителей полоску фильтрованной бумаги (фильтрованная бумага заряжена отрицательно).

5. Записать, что происходит при погружении полосок фильтровальной бумаги в раствор метиленовой синьки, в раствор фуксина кислого, в смесь красителей. Отметить высоту поднятия воды, метиленовой синьки, кислого фуксина (сделать рисунок). Объясните, почему они поднимаются на разную высоту. Какое явление вы наблюдаете? Сделать выводы.

6. Ответить на следующие вопросы:

а) Почему наблюдается различная адсорбция?

б) Чем обусловлено явление адсорбции?

в) В каких дисперсных системах не наблюдается явление адсорбции, почему?

Явление коагуляции

 

Коагуляция – укрупнение и объединение частиц, одно из явлений, наблюдаемое в коллоидных системах (растворах). Мицеллы (частички дисперсной фазы) несут одноименные электрические заряды. Поэтому они в коллоидном растворе отталкиваются друг от друга и находятся во взвешенном состоянии. Устойчивость коллоидных определяется зарядом частиц. Если величина заряда слишком мала и силы взаимного притяжения превосходят ее, то происходит соединение частиц, и частицы укрупняются.

Цель работы. Познакомиться с явлением коагуляции, выявить факторы, влияющие на коагуляцию.

Материалы и оборудование: 1. Настой крепкого чая. 2. Концентрированная лимонная кислота. 3. Яичный белок. 4. Насыщенный раствор уксуснокислого свинца. 5. Спиртовая вытяжка хлорофилла. 6. Дистиллированная вода. 7. Пробирки (7 шт.). 8. Держалки для пробирок. 9. Штатив для пробирок. 10. Электроплитки или спиртовки.

Порядок работы

1. В две пробирки налить настой крепкого чая, в одну из них добавить несколько капель лимонной кислоты.

2. В три пробирки налить раствора яичного белка. В одну из них добавить несколько капель раствора уксуснокислого свинца, другую подогреть, третью – оставить как контрольную.

3. В две пробирки налить спиртовую вытяжку хлорофилла. В одну из них добавить по каплям дистиллированную воду.

4. Отметить изменение окраски, появление мутности в растворе, выпадение осадка. Указать причины, которые вызывают данное явление. Сделать выводы, под влиянием каких условий происходит укрупнение частиц.

5. Ответьте на следующие вопросы:

а) Какие факторы вызывают коагуляцию?

б) Почему явление коагуляции не происходит в молекулярно-ионных системах?

в) Какие коллоидные системы обладают обратимой коагуляцией?

 

 

Физиология растительной клетки

Проницаемость живой материи и

Мертвой цитоплазмы.

Растительная клетка состоит из твердой клеточной оболочки, протопласта (цитоплазмы с ядром и другими органоидами) и вакуоли, заполненной клеточным соком. Оболочка клетки имеет поры до 10 нм, через которые свободно проходят многие вещества. Цитоплазматические мембраны (плазмолемма и тонопласт) обладают свойством полупроницаемости: легко пропускают воду, газы и не пропускают или пропускают с трудом другие вещества, растворенные в воде.

Полупроницаемость обусловлена особым белково-липоидным строением мембран. При нарушении структуры это их свойство теряется.

Цель работы. Установить, как меняется проницаемость цитоплазмы под воздействием разных факторов.

Материалы и оборудование: 1. Корнеплод красной свеклы. 2. Скальпель. 3. Пробирки (5 шт.). 4. Спиртовка или электроплитка.5. Держалки. 6. Лезвия технические. 7. Предметные и покровные стекла. 8. Стеклянные палочки. 9. Кристаллизатор с водой. 10. Хлороформ. 11. 50% раствор этилового спирта. 12. 30% уксусная кислота. 13. Микроскоп.

Порядок работы

1. Из очищенного корнеплода красной свеклы нарезать кубики с длиной грани в 1 см. Кубики промыть водой и поместить в 5 пробирок.

2. В одну пробирку налить 50% этилового спирта (1/2 объема), во вторую – уксусной кислоты, в третью – воды и добавить 3-5 капель хлороформа. В оставшиеся две – дистиллированной воды. Записать время.

3. Одну из пробирок с водой прокипятить 1-2 минуты, воду слить и залить кубики холодной водой. Записать время.

4. Наблюдать в течение 1 часа за изменением окраски жидкости в пробирках. Записать время. Результаты окрашивания жидкости занести в таблицу 2.

 

Таблица 2 - Влияние разных условий на проницаемость цитоплазмы

 

Варианты опыта	Скорость окрашивания жидкости
1. Вода комнатной температуры
2. Действие высокой температуры (кипячение)
3. Действие наркотиков (хлороформ)
4. Действие ядов:
уксусная кислота
этиловый спирт

 

5. Вытащить кусочки свеклы, изготовить тонкие срезы и рассмотреть их под микроскопом. Записать обнаруженные изменения.

6. Сделать выводы о проницаемости живой и мертвой цитоплазмы, о влиянии высокой температуры, наркотиков и ядов на проницаемость мембран цитоплазмы.

7. Ответить на следующие вопросы:

а) Пропускает ли живая цитоплазма клеточный сок?

б) Как влияет на проницаемость цитоплазмы кипячение и ядовитые вещества?

в) Чем можно объяснить различия скорости окрашивания жидкости?