Судоргина

БИОЛОГИЯ
Судоргина Екатерина
Научный руководитель:
Иркитова Ольга Владимировна
ПРОНИКНОВЕНИЕ КРАСИТЕЛЕЙ ЧЕРЕЗ КЛЕТОЧНУЮ МЕМБРАНУ
ЖИВЫХ КЛЕТОК
Изучение влияния красителей на клетку актуальная и занимательная тема. Ведь у
истоков всего живого находиться клетка, она же в свою очередь является функциональной
единицей всего живого. В свою очередь основу живой материи составляют
высокомолекулярные органические вещества – белки, нуклеиновые кислоты и другие
соединения. Их называют биополимерами, а иногда – живыми молекулами. Но это
название явно неверно: сама по себе молекула белка или нуклеиновой кислоты так же
мертва, как и молекула воды и сахара. «Оживают» биополимеры лишь тогда, когда они в
определенном порядке располагаются в пространстве, в определенным образом
взаимодействуют друг с другом. Основные биологические структуры, обеспечивающие
такое взаимодействие, называются биомембранами.
Изучая проницаемость биологических мембран, мы можем предположить, какие
вещества попадут в клетку, и следственно какое влияние они окажут на нее.
Помимо этого мембрана оказывает большое влияние на процессы, протекающие
внутри клетки, изменяя активность ферментов.
Знания, полученные в ходе исследований проницаемости клеток, помогают понять
суть механизма воздействия красителя на организм человека и создать лекарства от
неизлечимых болезней. Одной из таких болезней является рак. Возможно, что решить
полностью проблему рака удастся только тогда, когда будет выяснена молекулярная
природа заболевания.
Целью нашей работы является изучение механизма проникновения красителей через
клеточную мембрану живых клеток. Мы стремились рассмотреть проникновение
красителей через клеточную мембрану живых клеток, изучить особенность наружной
цитоплазматической мембраны эукариотических клеток и клетки бактерий, изучить роль
мембран при неизлечимых болезнях.
Советские исследователи Ю.М.Васильев и А.Г.Маленков связывают изменения в
проницаемости мембран раковых клеток с тем обстоятельством, что они образуют меньше
межклеточных контактов, вследствие чего мембраны имеют большую свободную
поверхность. Это обстоятельство делает жизнь раковых клеток более трудной, так как
заставляет их мембранные насосы работать более интенсивно для того, чтобы постоянно
поддерживать неравновесное распределение ионов между цитоплазмой и окружающей
средой. Вместе с тем повышенная проницаемость раковых клеток может обеспечить им
лучшее питание. Известно, например, что раковые клетки намного быстрее нормальных,
усваивают пищевые красители.
Постановка опыта
Отметим цвет красителя в кислом и основном растворе.
1. Нальем 25 см3 суспензии дрожжей в колбу или мензурку. Добавим к ней 25 см
0,02%-ного раствора нейтрального красного. Сразу обратим внимание на цвет и затем
следим за смесью в течение пяти минут.
Разделим по 10 см3смеси.
2.Отфильтруем 10 см3 смеси через тонкий бумажный фильтр. Это поможет отделить
клетки дрожжей от жидкости, в которой они суспензированы.
Проследим за цветом клеток и остающейся чистой жидкости.
1
3. Нальем 10 см3 первоначально окрашенной суспензии дрожжей в пробирку и
поставим пробирку в кипящую водяную баню на несколько минут.
Отмечаем любые изменения в окраске смеси.
4. Нальем 10 см3 смеси в пробирку и добавим 1 см3 0,01М раствора NaOH.
5. Возьмем еще 10 см3 смеси и добавим 1 см3 0,01М KOH.
6. А в третью пробирку с 10 см3 смеси добавим 1 см3 0,01М NH3.
Отметим, как изменится цвет во всех трех пробирках.
После добавления в колбу с суспензией дрожжей красителя цвет стал бирюзовым.
После промежутка времени цвет стал более насыщенным, что свидетельствует о том, что
клетки дрожжей окрасились. Так, в водяной бане раствор обесцветился, и выпал осадок.
Клетки дрожжей погибли под действием температуры, и выпали в осадок.
После фильтрации клетки дрожжей имели зеленоватый цвет, а жидкость стала
прозрачной. Это свидетельствует о том, что клетки дрожжей полностью окрасились,
впитав в себя весь краситель. Поэтому жидкость после фильтрации стала прозрачной.
В пробирке, куда был добавлен раствор NaOH, содержимое напоминало
хлопьевидную смесь. Это свидетельствует о том, что большая часть дрожжей погибла.
В пробирке, куда был добавлен раствор KOH, смесь стала однородной, в ней клетки
остались живыми.
В пробирке, куда был добавлен раствор NH3 , дрожжи выпали в осадок, и
наблюдалось четкое разделение слоев, в этом случае клетки погибли.
Наш опыт подтвердил следующие выводы:
• В живых клетках существует активный транспорт веществ, что не происходит с
мертвыми клетками. В проведенном мной опыте под действием температуры клетки
погибли, выпав в осадок, и окрашивание не произошло.
• Биологическая мембрана имеет полупроницаемый характер, и поэтому в клетку
могут проникать не все вещества. Так например NaOH проникая в окрашенную клетку
обесцвечивает ее, но несмотря на это убивает её. В случае при добавлении к окрашенной
суспензии дрожжей KOH не может проникнуть внутрь клеток, они остаются
окрашенными и не погибают от KOH.
Проведение исследований еще раз доказывают, что клетки имеют биологические
мембраны в ней идет активный транспорт веществ, биологические мембраны
проницаемы. Существуют и такие вещества, которые оказывают на клетку негативное
влияние, примером таких веществ могут служить красители, которые входят в состав
продуктов питания. При этом многие исследования показали, что превращение
нормальной клетки в раковую сопровождается серьезными изменениями в структуре и
функционировании клеточных мембран.
Литература
1. Бергельсон Л.Д. Биологические мембраны. – М.: Наука, 1975.
2. Васильев А.Е. Ботаника. Морфология и анатомия растений. – М.: Просвещение, 1988.
3. Першин С.Б. Биология: Пособие для абитуриентов. - М.: «КРОС-ПРЕСС», 1997г.
4. Трошин А.С., Трошина В.П. Физиология клетки. - М.: Просвещение, 1979.
5. Трошин А.С., Браун А.Д. Цитология. - М.: Просвещение, 1995.
6. Ченцов Ю.С. Общая биология. – М.: Издательство МГУ, 1984.
7. Биология для поступающих в ВУЗы. - М.: Ридорз Дайджест, 1997.
2