Propriétés osmotiques de la cellule. Turgescence

Une cellule végétale diffère d'un animal principalement par la structure de la membrane cellulaire, la présence de chloroplastes, qui assurent la photosynthèse, et de vacuoles remplies de sève cellulaire (Fig. 2-13).

Membrane cellulaire se compose de deux couches. La couche interne est adjacente au cytoplasme et est appelée membrane cytoplasmique ou plasmique, sur laquelle se forme une épaisse couche externe de cellulose, appelée paroi cellulaire. La membrane cellulaire est facilement perméable aux liquides et aux gaz, et est imprégnée des tubules les plus fins (plasmodesmes) reliant les cellules voisines.

o Plasmodesmes - pores à travers lesquels s'effectuent l'échange de substances entre les cellules voisines et l'organisation des cellules en un seul ensemble. Analogue des jonctions communicantes entre les cellules animales.

Plastides (chloroplastes)- formations bimembranaires avec leur propre ADN ; provenait vraisemblablement de cyanobactéries à la suite d'une fusion avec une cellule végétale. Ils assurent la photosynthèse d'ATP et de composés organiques avec la participation de l'énergie du soleil.

La vacuole est une structure en forme de sac à une membrane remplie de sève cellulaire et est impliquée dans le maintien de l'homéostasie osmotique et de la forme cellulaire. Les vacuoles se développent à partir des citernes du réticulum endoplasmique. La membrane dans laquelle la vacuole est enfermée est appelée tonoplaste. Dans une jeune cellule végétale, la sève cellulaire s'accumule dans de petites vacuoles, dans une cellule adulte, les vacuoles fusionnent, le noyau et d'autres organites se déplacent vers la périphérie et la vacuole occupe presque tout le volume de la cellule. La composition de la sève cellulaire comprend de l'eau dans laquelle sont dissous des acides organiques (oxalique, malique, citrique, etc.), des sucres (glucose, saccharose, fructose), des sels minéraux (nitrate de calcium, sulfate de magnésium, phosphate acide de potassium, sels de fer) . L'une des fonctions importantes des vacuoles est l'accumulation d'ions et le maintien de la turgescence (pression de turgescence).

Figure. 2-13. Structure cellulaire végétale. 1 - Complexe de Golgi ; 2 - ribosomes librement localisés; 3 - chloroplastes; 4 - espaces intercellulaires; 5 - polyribosomes (plusieurs ribosomes interconnectés); 6 - mitochondries; 7 - lysosomes; 8 - réticulum endoplasmique granulaire; 9 - réticulum endoplasmique lisse; 10 - microtubules; 11 - plasmodesmes; 12 - membrane cellulaire; 13 - nucléole; 14 - enveloppe nucléaire; 15 - pores dans l'enveloppe nucléaire; 16 - enveloppe en cellulose; 17 - hyaloplasme; 18 - tonoplaste; 19 - vacuole; 20 - noyau.

2. Propriétés osmotiques des cellules végétales

1. Placer des fragments de feuilles de la plante aquatique vallisneria sur une lame de verre et appliquer quelques gouttes d'eau distillée afin que les feuilles de vallisneria restent dans le milieu aquatique. Couvrir l'objet avec une lamelle et examiner l'état de turgescence des cellules au microscope. À fort grossissement du microscope, des cellules rectangulaires avec une membrane incolore à double contour et un protoplasme adjacent avec des chloroplastes verts sont visibles (Fig. 2-14).

2. L'eau dans laquelle se trouvent les cellules végétales doit être remplacée par une solution hypertonique (8% de chlorure de sodium). Pour ce faire, absorbez de l'eau à l'aide de papier filtre. sous la vitre de protection. Ensuite, à l'aide d'une pipette, déposez une solution hypertonique sous la lamelle. Dans une solution hypertonique, les cellules perdent de l'eau et passent d'un état de turgescence à un état de plasmolyse. L'échantillon montre des cellules dans lesquelles, en raison de la perte d'eau des vacuoles, le protoplasme avec les chloroplastes est séparé de la membrane cellulaire. Le contenu de la cellule est compressé.

3. Ensuite, vous devez à nouveau remplacer la solution hypertonique de la manière ci-dessus par de l'eau distillée. Lors du remplacement de la solution, les cellules sont saturées d'eau et reviennent à leur état de turgescence précédent, qui, après la plasmolyse, est appelé déplasmolyse.

Figure. 2-14. Le mouvement de l'eau à travers la paroi cellulaire d'une cellule végétale. A - turgescence; B -

plasmolyse; B - déplasmolyse.

Figure. 1. Schéma d'une cellule végétale en tant que système osmotique :

π * - pression osmotique, - pression de turgescence, -Р - contre-pression de la paroi cellulaire.

En termes de composition chimique et de concentration de substances, la sève cellulaire est très différente du protoplaste de la cellule, puisque la membrane vacuolaire est tonoplaste possède une perméabilité sélective pour diverses substances et remplit principalement des fonctions de transport et de barrière (il laisse passer certaines substances et ne laisse pas ou peu passer d'autres).

C'est pourquoi la concentration d'ions et de substances organiques dans la sève cellulaire de la vacuole est généralement plus élevée que dans la membrane cellulaire, et donc l'eau entrera dans la vacuole par diffusion, cherchant à égaliser la concentration de l'environnement et de la sève cellulaire.

Une telle pénétration passive unilatérale, unidirectionnelle et passive de l'eau à travers une membrane semi-perméable aux solutés est appelée osmose.

Comme la vacuole cellulaire est saturée d'eau, pression vacuolaire sur protoplaste - pression osmotique (π *) ... Plus le jus cellulaire est concentré, plus la diffusion de l'eau dans la cellule est active, par conséquent, plus π* dans une cage.

Lorsque la cellule est saturée d'eau, le protoplaste devient élastique et la pression hydrostatique (turgescence) du protoplaste sur la membrane cellulaire se développe ( R).

L'état élastique de la cellule à sa saturation maximale en eau est appelé turgescence , ou alors turgescence ... Lorsque l'eau est perdue, la plante perd sa turgescence et se flétrit.

C'est à dire pression de turgescence La pression qui se développe dans la cellule végétale est-elle le résultat osmose .

La pression de turgescence s'oppose à une pression mécanique d'amplitude égale et de signe opposé, provoquée par l'étirement élastique de la membrane cellulaire, dirigée vers la cellule. C'est appelé contre-pression de la paroi cellulaire (-R).

La quantité d'eau nécessaire à la cellule, son apport dépend de la différence d'osmotique ( π* ) et la turgescence ( R) pression.

π* - P = S - force de succion , - la force avec laquelle l'eau pénètre dans la cage .

Sa valeur est déterminée par la pression osmotique du suc cellulaire (π*) et la pression de turgescence dans la cage ( R) (qui est égale à la contre-pression de la paroi cellulaire qui se produit lors de son étirement élastique).

Lorsque la cellule est complètement saturée d'eau S = 0, mais P = π* (la pression de turgescence est égale à la pression osmotique).

La turgescence totale se produit lorsqu'il y a suffisamment d'humidité dans l'air et le sol.

En cas de manque d'eau prolongé p = 0(la plante flétrit), et S = π*.

En fonction de la force d'aspiration, l'eau s'écoule dans les poils absorbants, car la sève cellulaire des cellules racinaires est plus concentrée que les solutions environnantes de sels minéraux du sol.

Si la cellule est placée dans une solution plus concentrée, la condition est observée plasmolyse - le décalage du protoplaste par rapport aux parois cellulaires (en raison du départ d'eau de celui-ci). Ce processus est réversible, et lorsque la cellule est placée dans une solution de même concentration, déplasmolyse - restauration de l'état de turgescence de la cellule.

Propriétés osmotiques de la cellule

Osmose est une pénétration unidirectionnelle de l'eau à travers une membrane semi-perméable d'une zone avec une concentration plus faible d'une solution à une zone avec une concentration plus élevée. La pression qui en résulte sur la membrane est appelée osmotique. La pression osmotique est causée par des solutions de sels et d'autres substances de faible poids moléculaire (sucre, urée) contenues dans les cellules. La diffusion unilatérale des solutés est appelée dialyse.

Les solutions dans lesquelles la pression osmotique est la même que dans les cellules sont appelées isotonique. Lorsque les cellules sont immergées dans des solutions isotoniques, leur volume reste inchangé. Les solutions salines isotoniques sont appelées physiologique... Pour différents organismes, la concentration de chlorure de sodium dans une solution saline n'est pas la même. Ainsi, pour les mammifères, il est de 0,9%, pour les amphibiens - 0,75%, pour les invertébrés marins - 3%.

Les solutions physiologiques et autres fluides isotoniques sont utilisés en médecine. Ils sont utilisés pour la déshydratation sévère et la perte de sang chez les patients.

Une solution dont la pression osmotique est plus élevée que dans les cellules est appelée hypertendu... Les cellules immergées dans une solution hypertonique commencent à perdre de l'eau et à rétrécir, c'est-à-dire se ratatiner.

La solution hypertonique est largement utilisée en chirurgie pour le traitement des plaies purulentes. Un pansement de gaze humidifié avec une solution hypertonique absorbe bien le pus, ce qui aide à nettoyer et à cicatriser la plaie.

L'image inverse est observée lorsque les cellules sont immergées dans hypotonique une solution dans laquelle la concentration en sels est plus faible que dans les cellules. Dans ces cas, l'eau s'engouffre dans la cellule, la cellule gonfle, la pression sur les membranes devient plus importante et la turgescence de la cellule augmente. En dessous deturgescence on comprend l'état de stress des membranes cellulaires, causé par la pression exercée sur celles-ci de l'intérieur. La peau humaine, dans les cellules dont la turgescence est réduite, devient flasque. Avec une différence significative de pression osmotique, une cellule dans une solution hypotonique peut éclater, c'est-à-dire lysé.

Les cellules vivantes régulent activement la pression osmotique. Chez les animaux unicellulaires vivant en eau douce, la fonction d'osmorégulation est assurée par des vacuoles pulsatoires (excrétrices). Chez les animaux à trois couches, la pression osmotique est généralement régulée par le système excréteur.

II... Structureetla composition chimique des chromosomes d'une cellule eucaryote

L'une des questions clés de la génétique est la question de la structure et des caractéristiques du fonctionnement des porteurs matériels de l'hérédité. Ces derniers ont trois principaux niveaux d'organisation : gène, chromosomique, génomique.

La branche de la génétique qui étudie l'organisation chimique, la structure, la signification et le fonctionnement des chromosomes est appelée cytogénétique.

Pour l'enseignement biomédical, la cytogénétique humaine présente un intérêt particulier, dont l'objet d'étude est les chromosomes humains. Dans l'histoire du développement de cette section de la génétique, trois périodes peuvent être distinguées, se passant l'une dans l'autre

Le début de la première période tombe à la fin du siècle dernier. On peut dire que la cytogénétique humaine a commencé avec les travaux d'Arnold (1879) et Flemming (1882), qui furent les premiers à observer les chromosomes humains.

Le début de la deuxième période a été posée par les cytologistes suédois Thio et Levan (1956), qui, à l'aide de colchicine, ont modifié la méthode d'obtention de plaques de chromosomes en métaphase et ont prouvé de manière convaincante qu'une cellule humaine normale contient 46 chromosomes. Bientôt, ces données ont été confirmées par d'autres cytogénéticiens.

Depuis 1956, la cytogénétique humaine s'est rapidement développée. Durant cette période, toutes les principales méthodes d'analyse chromosomique ont été développées, des travaux fondamentaux sur le caryotype humain sont apparus.

Troisième période dans le développement de la cytogénétique commence dans les années 70. Il peut à juste titre être considéré comme le début de l'étape moderne dans le développement de la science des fondements cytologiques de l'hérédité humaine. À cette époque, il est devenu possible d'étudier les caractéristiques individuelles des chromosomes humains et leurs sections individuelles. Des informations sur l'organisation supramoléculaire des chromosomes sont apparues et leurs cartes génétiques ont commencé à être créées.

La structure des chromosomes au niveau microscopique

Les chromosomes, en tant que structures distinctes, ne deviennent disponibles pour la recherche qu'après une condensation importante de la chromatine, qui se produit pendant la mitose (dans les cellules somatiques) ou pendant la méiose (lors de la formation des cellules germinales). La condensation de la chromatine qui a commencé en prophase se termine en métaphase, par conséquent, en règle générale, les chromosomes sont étudiés au stade plaque de métaphase.

Dans l'interphase, les chromosomes sont dans un état décondensé et il n'est pas possible de les définir comme des structures séparées.

En métaphase, chaque chromosome a une forme en X et se compose de deux moitiés identiques - chromatides(chromosomes sœurs), étroitement adjacents les uns aux autres uniquement dans la région constriction primaire (centromères), et sur le reste de la longueur entre les chromatides, un grand écart est visible. Centromère- c'est la zone où le chromosome est à l'état décondensé, et les filaments du fuseau de fission y sont attachés. Le centromère divise les chromosomes en épaules. Par la position du centromère, trois types de chromosomes.

1. Métacentrique, dans laquelle les bras ont approximativement la même longueur (c'est-à-dire que le centromère est situé au milieu du chromosome).

2. Submétacentrique, dans lequel le centromère est déplacé du milieu, situé en submédia et divise le chromosome en deux bras de longueur inégale. Le haut est toujours le plus petit.

Z. Acrocentrique, dans lequel le centromère est situé presque à l'extrémité du chromosome, séparant le bras supérieur très court du bras long.

Haut des épaules courtes il est d'usage de désigner la lettre ";R";, mais bas long lettre "; q"; ... Un trait caractéristique de certains chromosomes est la présence étranglements secondaires, ils surviennent dans des zones de condensation incomplète des chromosomes et sont situés dans les zones quasi centromériques des 1er, 9e et 16e chromosomes. Des constrictions secondaires sont également présentes sur les chromosomes 13-15 et 21-22, mais ici elles occupent une position éloignée du centromère, séparant une petite section terminale du bras court des chromosomes en forme de satellite. Ces chromosomes sont appelés Satellite. Dans ces chromosomes, dans la région de la constriction secondaire, les gènes codant pour l'ARNr sont concentrés, et dans les parties adjacentes du caryoplasme, nucléoles... Par conséquent, ce type de constrictions secondaires est appelé organisateurs nucléolaires... Dans les jeux de chromosomes de certaines personnes, ces chromosomes ont une constriction secondaire, tandis que dans les mêmes chromosomes, d'autres personnes peuvent ne pas l'avoir.

Composition chimique des chromosomes

Les études de biologie moléculaire ont permis de se faire une idée non seulement de la structure chimique des chromosomes, mais aussi de leur organisation supramoléculaire et des caractéristiques de leur fonctionnement. On sait maintenant que les chromosomes sont formations nucléoprotéiques, composé d'ADN et de protéines... De plus, les chromosomes contiennent une certaine quantité d'ARN formé lors de la transcription et des ions Ca+ et Mg+.

Chaque chromatide, et dans l'intervalle de temps anaphase-période S d'interphase et de chromosome, contient une molécule d'ADN, qui détermine toutes les fonctions du chromosome associé avec le stockage des informations héréditaires, leur transmission et leur mise en œuvre.

La molécule d'ADN dans les chromosomes est étroitement liée à deux classes de protéines - les histones (protéines basiques) et les non-histones (protéines acides).

Histones sont de petites protéines à haute teneur en acides aminés chargés (lysine et arginine).

La charge positive nette permet aux histones de se lier à l'ADN quelle que soit la composition nucléotidique. Ils possèdent principalement fonction structurelle... Ce sont des protéines très stables, dont les molécules peuvent être conservées tout au long de la vie de la cellule.

Dans une cellule eucaryote, il existe 5 types d'histones, qui sont divisés en deux groupes principaux : le premier groupe (ils sont désignés comme H2A, H2B, NZ, H4), est responsable de la formation de complexes désoxyribonucléoprotéiques spécifiques - les nucléosomes. Le deuxième groupe d'histones (HI) est situé entre les nucléosomes et fixe le repliement de la chaîne nucléosomique dans un niveau supérieur d'organisation structurelle (filament supernucléosomal).

Parmi les protéines histones, en plus des protéines structurelles, il y a celles qui sont capables de limiter la disponibilité de l'ADN pour les protéines régulatrices de liaison à l'ADN et ainsi participer à la régulation de l'activité des gènes.

Non-historiqueprotéines très diversifiée. Le nombre de leurs fractions dépasse 100. Ils sont présents en plus petite quantité dans les chromosomes par rapport aux histones et effectuent principalement réglementaireune fonction... Participer à la régulation de l'activité transcriptionnelle des gènes, en assurant la réplication et la réparation de l'ADN.

La plupart des protéines de chromatine non histones sont présentesen cage en petites quantités (mineures) - ce sont des protéines régulatrices qui reconnaissent des séquences d'ADN spécifiques et s'y lient. Ils sont impliqués dans de nombreux processus génétiques, mais on en sait peu à leur sujet jusqu'à présent. Les protéines non histones (majeures), très mobiles, de taille relativement petite, avec une grande charge électrique, prédominent quantitativement - elles s'associent toujours à des nucléosomes contenant des gènes actifs. De plus, le groupe des protéines non histones comprend de nombreuses enzymatiques.

Organisation supramoléculaire des chromosomes

L'organisation supramoléculaire des chromosomes est aussi appelée ou spiralisation, ou alors condensation, ou alors compactage.

Actuellement, il existe trois niveaux d'organisation supramoléculaire des chromosomes : primaire, secondaire, tertiaire.

Le compactage de l'ADN pour une cellule eucaryote est important pour deux raisons : il permet de ne pas confondre et d'arranger de manière ordonnée de très longues molécules d'ADN dans un petit volume du noyau cellulaire et, de plus, c'est l'une des méthodes de contrôle fonctionnel des gènes la nature de l'emballage de l'ADN affecte l'activité de certaines parties du génome.

Niveau primaire organisation supramoléculaire - nucléosomique... La structure élémentaire d'un chromosome, distinguable au microscope électronique, est un fil d'un diamètre de 10 à 13 nm, qui est un complexe d'ADN et de protéines histones. Ce fil est constitué d'un squelette d'histones (sous la forme d'une chaîne de corps protéiques discoïdes disposés les uns après les autres), au sommet de laquelle un fil d'ADN est enroulé en spirale. Le complexe d'ADN et d'histones au niveau d'un corps discal est appelé nucléosome... Il contient deux molécules de chacun des 4 types d'histone (Н2А, Н2В, , Н4) connecté sous la forme d'un octamère. L'ADN du nucléosome se trouve au-dessus de l'octamère, en spirale autour de l'épine dorsale des histones. Au niveau de chaque nucléosome, l'ADN forme 2,3 tours hélicoïdaux, ce qui correspond à environ 200 paires de bases. La connexion entre nucléosomes adjacents est réalisée par l'histone HI. Ce site de liaison représente 60 paires de bases. Un filament d'un diamètre d'environ 11 nm est formé.

Nucléosome est une particule universelle qui se trouve à la fois dans l'euchromatine et l'hétérochromatine, dans le noyau interphasique et les chromosomes en métaphase.

Dans le cas de la rectifiabilité linéaire, peu présente dans une cellule vivante, la structure formée par les nucléosomes ressemble à un chapelet de « billes » ; et est appelé brin de nucléosome. En raison de l'organisation nucléosomique des chromosomes, la longueur initiale de l'ADN est réduite d'un facteur 7, c'est-à-dire le compactage se produit. C'est, apparemment, l'état du chromosome d'interphase, ses régions d'euchromatine.

Une compaction supplémentaire de l'ADN dans les chromosomes est associée à la formation structures supranucléosomiques... Donc, niveau secondaire L'emballage de l'ADN chromosomique est exprimé filament superenroulé (solénoïde), dans laquelle la molécule d'ADN d'origine est raccourcie 40 fois. L'épaisseur atteint 30-40 nm. Lorsqu'une supercoil se forme, le fil nucléosomique est tordu en spirale en raison de l'interaction des histones HI et NS. La participation de protéines non histones à cela n'est pas non plus exclue. Ce niveau de repliement de l'ADN correspond apparemment à la prophase des chromosomes mitotiques et méiotiques observés au microscope optique. Ou interphase, mais non transcrites, éventuellement des régions chromosomiques, c'est-à-dire l'hétérochromatine.

Troisième niveau le repliement chromosomique est le moins étudié.

Il existe deux modèles : la base du premier le principe de la pose en spirale est posé, au coeur de la seconde- structure sur le principe des boucles repliables. Ces dernières années, une grande quantité de matériel a été accumulée qui parle de la réalité des structures en forme de boucle dans le chromosome et de leur emballage dense dans le chromosome en métaphase autour de la charpente axiale constituée de protéines non histones. Des structures en boucle, mais pas densément emballées, sont également présentes dans le chromosome d'interphase. Autour du cadre, comme dans une brosse-brosse, se trouvent les boucles du fil super-spiral. De plus, les extrémités de chaque boucle sont localisées au même point de la charpente protéique. On suppose également que les boucles peuvent s'enrouler autour de leur propre axe, c'est-à-dire le chromosome de la métaphase peut être représenté sous forme de boucles magnétiques serrées enroulées en une spirale serrée. Un chromosome humain typique peut contenir jusqu'à 2600 boucles.

Le troisième niveau de style - c'estcondensation d'un chromosome prophase en une métaphase... L'épaisseur d'une telle structure atteint 1400 nm (deux chromatides), tandis que la molécule d'ADN est raccourcie d'un facteur I0 4, c'est-à-dire avec 5 cm d'ADN étiré à 5 µm. Ce superenroulement s'accompagne d'une phosphorylation de toutes les molécules HI de la cellule. Dans tous les cas, l'ADN dans les noyaux des cellules eucaryotes forme un système hiérarchique de spirales et de boucles dont l'unité de base est le nucléosome. Les nucléosomes, à leur tour, ne sont pas exactement les mêmes partout. Ces différences subtiles et mal étudiées sont biologiquement très importantes, car apparemment, ils se produisent principalement dans les régions de la chromatine où se trouvent les gènes actifs. Dans la période S de l'interphase, le processus de réplication, comme on ne l'ignore, passe d'une manière ou d'une autre à travers les nucléosomes de la chaîne de chromatine mère, qui sont transférés à l'une des hélices d'ADN filles. Ensuite, tous les nouveaux octamères d'histones sont attachés à la deuxième hélice d'ADN fille, exempte de nucléosomes.

La structure nucléosomique est préservée lors de la transcription de l'ADN, bien qu'il soit assez difficile d'imaginer comment l'ARN polymérase peut transcrire l'ADN associé aux histones sans aucun changement notable dans l'organisation du nucléosome. Mais dans les cellules des embryons d'insectes dans la région des gènes activés pour l'ARNr, apparemment, il n'y a pas de nucléosomes. Et des différences biochimiques entre la chromatine transcrite active et inactive ont été trouvées. En particulier, HI est beaucoup moins étroitement lié aux nucléosomes dans la chromatine active et, en général, les histones dans ces régions présentent un degré d'acétylation plus élevé.

Organisation longitudinale des chromosomes

L'organisation longitudinale des chromosomes des organismes supérieurs, qui repose sur l'interrelation des lois morphologiques, chimiques et fonctionnelles, se caractérise par une hétérogénéité linéaire. Déjà, les chromosomes en interphase semblent être profondément différenciés selon le degré de condensation de la chromatine, qui a été découvert à l'origine en utilisant la microscopie optique.

Certains de leurs domaines deviennent décondensé (euchromatine) d'autres restent condensé (hétérochromatine)... Dans les chromosomes en métaphase, la division en ces deux types de chromatine ne disparaît pas. Elle se manifeste dans le cours naturel de la condensation mitotique : au début de la prophase, les régions d'hétérochromatine dépassent les régions d'euchromatine dans leur condensation. Des phénomènes résiduels de condensation inégale du chromosome interphasique se retrouvent morphologiquement et dans la métaphase (dans la région de la constriction secondaire).

Le concept « ; hétérochromatine » ; et "; euchromatine"; à la suite de la recherche cytogénétique, ils ont reçu un contenu génétique. Hétérochromatine contrairement à l'euchromatine, elle ne contient pas de gènes de structure ou en est appauvrie. Dans le même temps l'euchromatine est une chromatine transcrite fonctionnellement active, c'est à dire. La structure de la chromatine influence la régulation de l'expression des gènes eucaryotes. Comme la chromatine mitotique, l'hétérochromatine n'est pas impliquée dans la transcription ; l'ADN au sein de l'hétérochromatine est répliqué à la fin de la période S du cycle cellulaire. La base biochimique des différences observées entre l'hétéro- et l'euchromatine est inconnue.

Certaines sections de chromosomes se condensent en hétérochromatine dans toutes les cellules du corps - c'est hétérochromatine constitutive... D'autres parties des chromosomes ne forment l'hétérochromatine que dans certaines cellules - hétérochromatine facultative.

L'hétérochromatine constitutive contientADN qui semble êtrejamais transcrit dans aucune cellule.

Dans les chromosomes humains, il est localisé autour des centromères et est facilement détecté dans les chromosomes mitotiques à l'aide d'une coloration spéciale, bien qu'il puisse être trouvé dans d'autres régions de certains chromosomes (1,9, 16, Y). Un état similaire est caractéristique de l'ADN satellite et de l'ADN avec des séquences hautement répétables. Par conséquent, la majeure partie de l'hétérochromatine constitutive contient une série de séquences d'ADN répétitives relativement simples. En général, la fonction de l'hétérochromatine constitutive reste incertaine. On pense que certains segments de cette chromatine jouent un rôle dans l'appariement des chromosomes dans la méiose. Il est possible qu'il affecte la stabilisation de la structure de la chromatine et protège les séquences génétiquement significatives des régions euchromatiques des influences extérieures, mais il n'y a probablement pas de gènes mendéliens classiques ici.

Dans la cellule d'interphase, les régions de chromatine constitutive s'agrègent pour former des chromocentres, que l'on voit au microscope optique sous la forme du plus petit "; morceaux de chromatine" ;. Chez les mammifères, leur nombre et la nature de leur distribution varient selon le type de cellule et le stade de développement de l'organisme.

L'hétérochromatine facultative a une signification fonctionnelle plus distincte... Il ne fait presque aucun doute qu'elle reflète des différences stables dans la nature de l'activité génétique des cellules de différents types, et la quantité de cette chromatine dans différentes cellules varie : il y en a très peu dans les cellules embryonnaires, alors que les cellules hautement spécialisées en contiennent. en très grande quantité, c'est-à-dire certains gènes sont coupés de la transcription. L'hétérochromatine facultative contient des régions d'ADN uniques, pas très répétitives, et ne se manifeste en aucune façon lors de la coloration des chromosomes mitotiques. Cette méthode de régulation génétique n'est pas disponible pour les bactéries.

Un cas particulier d'hétérochromatisation facultative est l'inactivation de l'un des deux chromosomes X dans les cellules des mammifères femelles, qui se produit aux premiers stades du développement embryonnaire (dans le trophoblaste humain au 12e jour de développement et dans l'embryon lui-même au 16e jour). Simultanément, dans toutes les cellules de l'embryon femelle, avec une probabilité égale, l'un ou l'autre des chromosomes X se condense et forme de l'hétérochromatine. Cet état chromosomique est régulièrement hérité dans tous les cycles de réplication ultérieurs. Pour cette raison, chaque organisme femelle a une structure en mosaïque, pour ainsi dire. formé par des groupes clonaux de cellules, dans environ la moitié desquels le chromosome X hérité de la lignée maternelle est hétérochromatisé, et dans l'autre - le chromosome X hérité de la lignée paternelle.

Dans l'interphase, les chromosomes X hétérochromatisés sont des formations structurelles clairement définies appelées Les corps de Barr, qui sont proches de la membrane interne du noyau et sont clairement visibles au microscope optique. Les corps de Barr sont également appelés morceaux de chromatine X sexuelle.

Chromosomes polytènes

Pour capturer les changements dans la structure de la chromatine au niveau des gènes individuels, il est nécessaire d'étudier les chromosomes interphasiques étirés. Ceci n'est pas possible dans les cellules normales, car les filaments de chromatine en interphase sont trop fins et enchevêtrés. En raison du phénomène de polyténie, de nombreuses bandes transversales sont clairement visibles sur les chromosomes en interphase, dont la fréquence d'alternance suggère qu'elles correspondent à des gènes individuels.

Les chromosomes polytènes (chromosomes géants) contiennent beaucoup plus d'ADN que les chromosomes normaux... Ils ne changent pas de forme tout au long du cycle mitotique et atteignent une longueur allant jusqu'à 0,5 mm et une épaisseur allant jusqu'à 25 microns. On les trouve, par exemple, dans les glandes salivaires des diptères (mouches, moustiques), dans le macronoyau des ciliés et dans les tissus de l'ovaire du haricot. Le plus souvent, ils sont vus dans le nombre haploïde, car les chromosomes homologues sont étroitement appariés. Les cellules avec ces chromosomes atteignent une taille inhabituellement grande.

Les chromosomes polytènes apparaissent en raison de processus de réplication de l'ADN répétitif... Dans ce cas, différentes parties de l'ADN sont dupliquées à des degrés divers. La plupart des régions génétiquement informatives sont répliquées 1000 fois, et certaines plus de 30 000 fois. Dans ce cas, les cycles de réduplication de l'ADN ne s'accompagnent pas de division cellulaire.... Essentiellement, les chromosomes polytènes sont des faisceaux de nombreux filaments de chromatine individuels incomplètement séparés et étroitement adjacents. En particulier, les chromosomes polytènes des glandes salivaires de la larve de drosophile contiennent 1 024 filaments de ce type. Ainsi, les chromosomes polytènes en interphase sont clairement visibles au microscope optique, les boucles de chromatine qu'ils contiennent sont disposées dans un ordre linéaire, lors de la coloration de ces chromosomes, des rayures transversales alternées sont perceptibles: sombre - disques et clair - zones interdisques. On suppose que ce sont les disques qui contiennent 1024 boucles homologues densément emballées de la région de boucle individuelle et les gènes qui s'y trouvent. L'organisation structurelle et la fonction de l'ADN interdisque sont encore inconnues.

Avec le début de la transcription des gènes, les disques dans lesquels ils sont contenus sont décompactés, deviennent en quelque sorte gonflés et sont appelés bouffées. L'ADN qui les fait est emballé beaucoup moins étroitement. Apparemment, de telles modifications structurelles de la chromatine, lors de sa décondensation partielle, sont la première étape de l'activation des gènes eucaryotes. Biochimiquement, les bouffées contiennent moins d'histone HI, beaucoup d'ARN polymérase et au moins une protéine commune non histone.

Il est possible que l'unité fonctionnelle du génome chez les caryotes supérieurs, y compris l'homme, soit structurée et fonctionne de la même manière.

Chromosomestaperbrosses de lampe

Un autre exemple de cellules dans lesquelles les chromosomes transcriptionnellement actifs sont clairement distinguables sont les œufs immatures ou les ovocytes. L'amélioration de la synthèse d'ARN s'accompagne d'un étirement de longues boucles de chromatine, auxquelles sont attachés de nombreux transcrits nouvellement formés regroupés dans des complexes d'ARN. Ces soi-disant les chromosomes en lampbrush sont clairement visibles au microscope optique, bien qu'ils ne soient pas très condensés.

Des chromosomes tels que des pinceaux de lampe apparaissent pendant moment du diplonème de la méiose lors de la formation des cellules germinales chez la plupart des vertébrés, des invertébrés et des algues vertes. La teneur en ADN de ces chromosomes est normale, ils ne sont pas polytènes (chaque chromosome contient deux molécules d'ADN).

Dans les chromosomes du type lampbrush, en plus de l'emballage en forme de boucle de la supercoil sous la forme d'une collerette, il existe des boucles symétriques séparées et significativement allongées faisant saillie au-dessus de la surface de la structure principale de l'emballage chromosomique.

Habituellement, l'ARN n'est pas synthétisé pendant la division cellulaire et les chromosomes en brosse semblent être créer une réserve d'ARN pour les étapes ultérieures de développement... Les structures de lampbrush observées représentent la chromatine transcriptionnellement active et ne sont pas typiques des cellules somatiques.

Chromosomes humains

Tout ce qui est indiqué ci-dessus concernant la composition chimique et la structure des chromosomes eucaryotes est également typique des chromosomes humains. Certains détails sont requis par les informations qui permettent d'identifier avec une plus grande précision tout chromosome humain.

1956 - Les Suédois Tio et Levan, les Britanniques Ford et Hamerton ont découvert que le noyau d'une cellule diploïde humaine contient 46 chromosomes - il s'agit d'un ensemble de chromosomes ou d'un caryotype humain ; en 1960 - Moorehead et al. (USA) ont développé une méthode de préparation de préparations chromosomiques à partir d'une culture à court terme de lymphocytes ; en 1968-70 des méthodes de coloration différentielle des chromosomes ont été développées, ce qui a permis d'identifier sans ambiguïté tous les chromosomes humains - toutes ces manipulations ont été et sont effectuées uniquement sur les chromosomes en métaphase, car ils sont mieux distinguables, car ils sont raccourcis et épaissis au maximum, s'étendent librement les uns par rapport aux autres, tous sont situés dans le même plan de la cellule (équatoriale); de plus, seuls sont étudiés les chromosomes métaphasiques dont les chromatides se sont séparées les unes des autres dans la région des épaules, et sont encore connectées dans la partie centromérique.

L'ensemble de tous les chromosomes en métaphase situés de manière relativement aléatoire dans le plan équatorial de la cellule, appelée plaque métaphasique ou simplement un ensemble de chromosomes... Après préparation des préparations chromosomiques, qui peuvent être préparées à partir de tous les tissus et suspensions cellulaires contenant des cellules en division (selon les objectifs, bien sûr, le nombre de métaphases est important), les chromosomes sont colorés, car ce n'est qu'après cela qu'ils peuvent être distingués sous un microscope optique, a obtenu une micrographie, identifiée et en les plaçant dans un certain ordre, c'est-à-dire. après avoir compilé un caryogramme, obtenez une idée holistique du caryotype d'une personne en particulier. Caryogramme- ce sont les mêmes chromosomes de la plaque métaphasique, mais disposés de manière ordonnée. Le principe d'ordonnancement est commun à toute l'espèce et est déterminé par l'idéogramme. Idiogramme- il s'agit d'une représentation graphique d'un ensemble haploïde de chromosomes (éventuellement diploïde) et de leur disposition en groupes en fonction de leur forme et de leur taille. Les groupes sont classés par ordre de taille décroissante des chromosomes qu'ils contiennent.

L'osmose est la diffusion de l'eau à travers des membranes semi-perméables. L'osmose provoque le mouvement de l'eau d'une solution à fort potentiel hydrique vers une solution à faible potentiel hydrique.

En raison du fait que les vacuoles contiennent de fortes solutions de sels et d'autres substances, les cellules végétales absorbent constamment l'eau par osmose et créent une pression hydrostatique sur la paroi cellulaire, appelée pression de turgescence. La pression de turgescence s'oppose à la pression de la paroi cellulaire, égale à celle-ci, dirigée dans la cellule. La plupart des cellules végétales existent dans un environnement hypotonique. Mais si une telle cellule est placée dans une solution hypertonique, l'eau, selon les lois de l'osmose, commencera à sortir de la cellule (pour égaliser le potentiel hydrique des deux côtés de la membrane). Dans ce cas, la vacuole diminuera de volume, sa pression sur le protoplaste diminuera et la membrane commencera à s'éloigner de la paroi cellulaire. Le phénomène de séparation des protoplastes de la paroi cellulaire est appelé plasmolyse. Dans des conditions naturelles, une telle perte de turgescence dans les cellules entraînera le flétrissement de la plante, la chute des feuilles et des tiges. Cependant, ce processus est réversible : si une cellule est placée dans l'eau (par exemple, lors de l'arrosage d'une plante), il se produit un phénomène opposé à la plasmolyse - déplasmolyse

Le concept de tissus et d'organes végétaux. Classification des tissus végétaux.

Un organe est une partie d'une plante qui remplit certaines fonctions et a une structure spécifique. Les organes végétatifs, qui comprennent la racine et la pousse, constituent le corps des plantes supérieures ; ils assurent la vie individuelle de l'individu.

Les champignons et les plantes inférieures n'ont pas de division du corps en organes. Leur corps est représenté par le système mycélium ou thalle.

La formation d'organes chez les plantes supérieures en cours d'évolution est associée à leur émergence sur terre et à leur adaptation à l'existence terrestre.

Tissus- Ce sont des complexes de cellules stables, se répétant régulièrement, d'origine, de structure similaires et adaptés pour remplir une ou plusieurs fonctions.

Selon les fonctions exercées, on distingue 6 types de tissus : éducatifs (ou méristèmes - du grec meristos - divisible) et permanents, comprenant les tissus tégumentaires, basiques, mécaniques, conducteurs, excréteurs.

Un tissu est dit simple si toutes ses cellules ont la même forme et fonction (parenchyme, sclérenchyme, collenchyme). Les tissus complexes (conducteurs) sont constitués de cellules qui n'ont pas la même forme, la même structure interne et la même fonction, mais sont liées par une origine commune (par exemple, le xylème formé par le cambium).

Il existe également une classification des tissus en fonction de leur origine. Selon cette classification, les tissus sont divisés en primaire et secondaire.

Les tissus permanents primaires (épiderme, collenchyme, sclérenchyme, tissu d'assimilation, épiblème) sont formés à partir du méristème primaire situé à l'apex de la pousse et à l'extrémité de la racine, ainsi qu'à partir de l'embryon de la graine. Les cellules des tissus permanents sont incapables de se diviser davantage. À partir des cellules d'un méristème spécialisé - procambium - des tissus conducteurs primaires (xylème primaire, phloème primaire) sont formés.

À partir des cellules du méristème secondaire, se forment: du cambium - les tissus secondaires (xylème secondaire, phloème secondaire), du phellogène - le périderme (liège, phelloderme), résultant de l'épaississement de la tige et de la racine. Les tissus secondaires se trouvent généralement chez les gymnospermes et les angiospermes dicotylédones. Le développement puissant des tissus secondaires (bois et liber) est caractéristique des plantes ligneuses.

Tissus éducatifs

Les tissus éducatifs, en raison de la division mitotique constante de leurs cellules, assurent la formation de tous les tissus végétaux, c'est-à-dire. façonner réellement son corps.

Tissu de couverture

Les cellules de l'épiderme sont étroitement fermées les unes aux autres, ce qui lui permet de remplir un certain nombre de fonctions:

1) empêche la pénétration d'agents pathogènes dans la plante;

2) protège les tissus internes des dommages mécaniques;

3) régule les échanges gazeux et la transpiration ;

4) l'eau, des sels sont libérés à travers elle;

5) peut fonctionner comme tissu d'aspiration;

6) participe à la synthèse de diverses substances, à la perception des stimuli, au mouvement des feuilles.

Tissus de base

Les tissus de base constituent la majorité de tous les organes végétaux. Ils comblent les lacunes entre les tissus conducteurs et mécaniques et sont présents dans tous les organes végétatifs et génitaux. Ces tissus sont formés en raison de la différenciation des méristèmes apicaux et sont constitués de cellules parenchymateuses vivantes de diverses structures et fonctions. Distinguer assimilation, stockage, parenchyme aérien et aquifère.

Dans le parenchyme assimilateur ou chlorophyllien, la photosynthèse a lieu. Ce tissu se trouve dans les organes végétaux aériens (feuilles, jeunes tiges vertes).

Le parenchyme de stockage prédomine dans la tige, la racine et le rhizome. Les substances de stockage - protéines, graisses, glucides - se déposent dans les cellules de ce tissu.

Le parenchyme aérien, ou aérenchyme, est constitué de cavités d'air (espaces intercellulaires), qui sont des réservoirs d'approvisionnement en substances gazeuses. Ces cavités sont entourées de cellules du parenchyme principal (chlorophyllien ou de stockage). Aerenchyma est bien développé chez les plantes aquatiques dans divers organes et peut être trouvé chez les espèces terrestres; son objectif principal est de participer aux échanges gazeux, ainsi qu'à assurer la flottabilité des plantes.

Les cellules du parenchyme aquifère contiennent des substances muqueuses dans les vacuoles qui aident à retenir l'humidité. Ces cellules se trouvent principalement dans les plantes succulentes (cactus, aloès, agave).

Tissus mécaniques

Les tissus mécaniques sont des tissus de soutien (de renforcement) qui forment le squelette d'une plante et lui confèrent sa résistance, grâce à quoi la plante est capable de résister aux charges de traction, de compression et de flexion. Distinguer les tissus mécaniques avec des parois cellulaires uniformément et inégalement épaissies.

Tissus conducteurs

Les tissus conducteurs assurent le flux ascendant et descendant de la plante. Le courant ascendant est le courant de sels minéraux dissous dans l'eau, allant des racines le long de la tige jusqu'aux feuilles. Le courant ascendant s'effectue à travers les vaisseaux et les trachéides du xylème (bois). Le courant descendant est un courant de matière organique dirigé des feuilles vers les racines le long des éléments criblés du phloème (liber).

Éléments conducteurs Xylem. Les éléments conducteurs les plus anciens du xylème sont les trachéides - ce sont des cellules allongées aux extrémités pointues. Les trachéides ont une paroi cellulaire lignifiée. Par la nature de l'épaississement des membranes, la taille et l'emplacement des sections des membranes primaires qu'elles contiennent, on distingue 4 types de trachéides: annulaire, en spirale, poreuse et en échelle.

Les éléments conducteurs du phloème chez les plantes archégonales, à l'exception des mousses, sont représentés par des cellules criblées. Sur leurs parois longitudinales, il y a des trous traversants ressemblant à un tamis, et donc appelés champs de tamis. Chez les angiospermes, en cours d'évolution, le deuxième type d'éléments conducteurs s'est formé - des tubes criblés, qui sont un cordon longitudinal de cellules appelé segments.

Faisceaux fibreux vasculaires. Le phloème et le xylème forment des faisceaux vasculaires-fibreux, qui sont situés dans le cylindre axial central et sont ouverts et fermés.

Les faisceaux fermés sont constitués de xylème et de phloème, entre lesquels il n'y a pas de cambium et, par conséquent, aucun nouvel élément de phloème et de xylème ne se forme. Des faisceaux vasculaires fibreux fermés se trouvent dans les tiges et les rhizomes des plantes monocotylédones.

Les faisceaux ouverts ont un cambium entre le phloème et le xylème. En raison de l'activité du cambium, le faisceau grossit et l'organe s'épaissit. Des faisceaux fibreux vasculaires ouverts se trouvent dans tous les organes axiaux des dicotylédones et des gymnospermes.

Tissu excréteur

Les tissus excréteurs sont représentés par diverses formations (plus souvent multicellulaires, moins souvent unicellulaires), sécrétant de

plantes ou en isolant des produits métaboliques ou de l'eau dans ses tissus. Chez les plantes, on distingue les tissus excréteurs de sécrétion interne et externe.

Électrolytes- Substances dont les molécules se désintègrent dans les solutions aqueuses et fondent avec formation de particules chargées - ions. Les électrolytes comprennent tous les sels, alcalis et acides solubles. Les solutions réelles d'électrolytes, contrairement aux solutions de non-électrolytes, diffèrent par leurs propriétés de celles idéales. Ainsi pour les solutions électrolytiques, les valeurs de caractéristiques colligatives trouvées expérimentalement sont toujours supérieures à celles calculées selon les lois de Van't Hoff et Raoult. C'est-à-dire que les solutions d'électrolyte se comportent en pratique comme si elles contenaient plus de particules de soluté que ne le laisserait supposer leur concentration analytique. Sur cette base, Van't Hoff a proposé pour les solutions d'électrolyte dans le calcul théorique de Rosm., Tboil., Δtzam., Pour utiliser le facteur de correction i, qui a été appelé le coefficient de Van't Hoff ou coefficient isotonique:

Rosm. = iCRT ; bouillir. = iEm; tzam. = iKm ;

où C est la concentration molaire du soluté, m est la concentration molaire du soluté, E et K sont les constantes ébulioscopique et cryoscopique, respectivement.

Le coefficient isotonique montre combien de fois le nombre réel de particules d'un soluté est supérieur à celui théoriquement attendu (si nous supposons que la substance en solution n'est présente que sous forme de molécules).

Pour des solutions électrolytiques idéales i> 1.

Le coefficient isotonique montre également combien de fois la valeur expérimentale observée Rosm., tboil., tzam., est supérieure à celle calculée théoriquement. La raison de la déviation des solutions électrolytiques par rapport aux lois de Raoul et Van't Hoff a été expliquée pour la première fois par le scientifique suédois S. Arrhenius. Il a montré que les électrolytes se décomposent en ions sous l'action de molécules de solvant. Ce processus conduit à une augmentation du nombre réel de particules de soluté.

La valeur maximale du coefficient isotonique (i max) pour tout électrolyte sera égale au nombre d'ions qui se forment lors de la dissociation complète de sa molécule (ou unité de formule), puisque c'est exactement combien de fois le nombre de particules d'électrolyte dans la solution augmentera.

Donc, pour NaCl i max = 2, pour Na 3 PO 4 i max = 4.

Dans les solutions réelles, la dissociation est souvent incomplète, surtout si l'électrolyte est faible. De plus, des interactions interioniques sont observées, conduisant à une diminution du nombre de particules cinétiquement actives. Dans ce cas, la valeur de i sera inférieure à sa valeur maximale possible et dépendra du degré de dissociation de l'électrolyte :

i = 1 + (m - 1)

où α est le degré de dissociation de l'électrolyte (en fractions d'unité) ; m est le nombre d'ions formés lors de la désintégration complète d'une molécule ou d'une unité de formule de l'électrolyte.

Ainsi, à partir de deux solutions d'électrolytes du même type (c'est-à-dire se décomposant en le même nombre d'ions) avec la même concentration molaire (molale), le coefficient isotonique sera plus élevé dans une solution d'électrolyte avec un degré de dissociation plus élevé Respectivement et rosm., tboil., Δtzam. car une telle solution sera également d'une grande importance. Si la concentration molaire et le degré de dissociation des électrolytes de différents types en solution sont les mêmes, alors la valeur de i sera plus élevée pour un électrolyte se dissociant en un plus grand nombre d'ions m.

5. Solutions hypo-, hyper-, isotoniques. Le concept d'isoosmie (homéostasie électrolytique). Osmolalité et osmolarité des fluides biologiques.

Les solutions dont la pression osmotique est égale à la pression osmotique de la solution prise comme étalon sont appelées isotonique ... En médecine, la pression osmotique des solutions est comparée à la pression osmotique du sang. Isotoniques par rapport au sang sont une solution de NaCl à 0,9% (0,15 M) et une solution de glucose à 4,5-5%. Dans ces solutions, la concentration de particules de soluté est la même que dans le plasma sanguin. Les solutions avec une pression osmotique plus élevée que le plasma sanguin sont appelées hypertendu , et des solutions à plus basse pression - hypotonique ... Lors de diverses procédures médicales, seules des solutions isotoniques doivent être injectées dans le sang humain en grande quantité, afin de ne pas provoquer un conflit osmotique dû à un écart important entre la pression osmotique du fluide biologique et la solution injectée.

Le sang, la lymphe, les fluides des tissus humains sont des solutions aqueuses de molécules et d'ions de nombreuses substances et, par conséquent, ont une certaine pression osmotique. De plus, tout au long de la vie de l'organisme, les fluides biologiques maintiennent leur pression à un niveau constant, quel que soit l'état de l'environnement extérieur. Ce phénomène est appelé différemment isoosmie du corps humain et fait partie intégrante d'un processus plus général - l'homéostasie ou la constance d'un certain nombre d'indicateurs physiques et chimiques de l'environnement interne d'une personne dans des conditions externes changeantes. L'isoosmie est particulièrement caractéristique de fluides biologiques tels que le sang et la lymphe. Ainsi, la pression osmotique du sang chez l'homme est pratiquement constante et à 37 ° C varie entre 740 et 780 kPa (c'est-à-dire presque 8 fois plus que la pression atmosphérique). Lorsque la pression osmotique du sang change, l'organisme cherche à la restaurer en éliminant du sang un excès de particules dissoutes (si la pression augmente) ou, à l'inverse, en augmentant le nombre de particules cinétiquement actives (si la pression diminue). Le rôle principal dans la régulation de la pression artérielle osmotique est joué par les reins. Isosmie régulé principalement par le système nerveux central et l'activité des glandes endocrines.

La composition des fluides biologiques comprend un certain nombre de substances. Leur concentration totale est appelée osmolarité (concentration isotonique) et représente la quantité chimique de toutes les particules cinétiquement actives (c'est-à-dire capables de mouvement indépendant) (indépendamment de leur forme, taille et nature) contenues dans 1 litre de liquide et ne pénètrent pas à travers une membrane semi-perméable. Osmolarité exprimé en milliosmoles par litre (mosm/l). Normalement, les valeurs d'osmolarité du plasma sanguin sont de 280-300 mosm / l, pour le liquide céphalorachidien - 270-290 mosm / l, pour l'urine - 600-1200 mosm / l. Osmolalité - la concentration des mêmes particules dissoutes dans un kilogramme de liquide biologique, exprimée en milliosmoles par kilogramme (mosm/kg). Normalement, l'osmolalité intracellulaire totale dépend principalement de la concentration des ions K + et des anions associés et est égale à l'osmolalité du liquide extracellulaire, déterminée par les ions Na + et les anions associés. Par conséquent, il n'y a pas de mouvement général d'eau dans ou hors des cellules. L'équilibre osmolaire est maintenu par plusieurs mécanismes physiologiques qui peuvent être perturbés dans des conditions critiques : le mouvement de l'eau vers une concentration accrue d'ions, l'excrétion rénale de substances osmotiquement actives (urée, sel), l'élimination du CO2 par les poumons, l'hormone antidiurétique.
6. Le rôle de l'osmose dans les systèmes biologiques. Plasmolyse et cytolyse. Dépendance du degré d'hémolyse des érythrocytes sur la concentration de la solution de NaCl.

La raison de l'apparition de phénomènes osmotiques dans le corps est que tous les fluides biologiques sont des solutions aqueuses d'électrolytes et de non-électrolytes, et les membranes cellulaires peuvent être considérées comme semi-perméables. Osmose joue un rôle de premier plan dans la répartition de l'eau entre les contenus intra et extracellulaires, entre les différents tissus et systèmes tissulaires qui forment les organes. La membrane cellulaire est semi-perméable et l'eau la traverse assez librement. La coquille laisse passer les ions électrolytiques et les molécules d'autres substances de manière strictement sélective. A l'extérieur, les cellules sont lavées par le fluide intercellulaire, qui est également une solution aqueuse. De plus, la concentration de solutés à l'intérieur des cellules est plus importante que dans le liquide intercellulaire. À la suite de l'osmose, la transition du solvant de l'environnement extérieur dans la cellule est observée, ce qui provoque son gonflement partiel ou turgescence... Dans ce cas, la cellule acquiert la fermeté et l'élasticité appropriées. La turgescence contribue à la préservation d'une certaine forme d'organes dans les organismes animaux, des tiges et des feuilles des plantes.

Si une cellule pénètre dans un environnement de solution avec une concentration accrue de sels et d'autres substances solubles (solution hypertonique), cela conduit à l'osmose, dans laquelle l'eau diffuse de la cellule dans la solution. Si une cellule avec une membrane cellulosique solide pénètre dans une telle solution hypertonique, le phénomène se produit plasmolyse - compression du protoplaste et sa séparation des parois cellulaires. Dans le cas des cellules animales à membrane plastique (par exemple, les érythrocytes), il y a une contraction générale, un plissement de la cellule. Il est bien connu d'utiliser des concentrations élevées de sel ou de sucre pour la conservation des aliments. Dans ces conditions, les micro-organismes sont exposés plasmolyse et devenir non viable. Si une cellule pénètre dans l'environnement d'une solution à concentration réduite de substances (solution hypotonique), cela entraîne une osmose, dans laquelle l'eau diffuse de la solution dans la cellule, ce qui entraîne son gonflement. Si la différence de concentrations de fluides intra- et extracellulaires est suffisamment importante et que la cellule n'a pas de parois solides, la membrane cellulaire est détruite avec la libération de son contenu dans la solution environnante - cytolyse. En cas de destruction de la membrane érythrocytaire et de libération du contenu de l'érythrocytes dans l'environnement, le phénomène est appelé choc osmotique ( hémolyse ).

Un indicateur de la force des érythrocytes est leur résistance osmotique, c'est-à-dire la capacité de résister à une diminution de la pression osmotique. Une mesure de la résistance osmotique des érythrocytes est la concentration de NaCl à laquelle commence l'hémolyse. Chez l'homme, cela se produit dans une solution de NaCl à 0,4% (résistance osmotique minimale) et dans 0,34% tous les érythrocytes sont détruits dans la solution et une hémolyse complète du sang se produit (résistance osmotique maximale).

Les érythrocytes dans le sang de chaque individu sont répartis selon le critère de résistance osmotique selon la loi de Gauss. Par conséquent, l'un des principaux paramètres caractérisant les propriétés osmotiques des érythrocytes en suspension est la valeur moyenne de la soi-disant. fragilité osmotique, numériquement égale à la concentration de NaCl, à laquelle 50 % des cellules sont en lyse (Fig).