Dołącz do czytelników
Brak wyników

Laboratorium

11 marca 2020

NR 38 (Marzec 2020)

Biała czy czerwona? O wyższości niektórych odmian cebuli w kontekście obserwacji plazmolizy

207

Niewiele jest związków chemicznych tak ważnych dla każdego żywego organizmu jak oksydan, czyli monotlenek diwodoru H2O, nazywany przez nas częściej po prostu wodą. Woda występuje w warunkach standardowych w stanie ciekłym. W stanie gazowym wodę określa się mianem pary wodnej, a w stałym stanie skupienia – jak wiadomo – lodem. Dzięki swoim właściwościom chemicznym związek ten w warunkach naturalnych może występować na Ziemi we wszystkich stanach skupienia, co jest właściwie ewenementem.
Woda jest powszechnym rozpuszczalnikiem związków chemicznych o znaczeniu biologicznym. Uczestniczy w przebiegu większości reakcji metabolicznych, stanowi ośrodek transportu wewnątrzustrojowego (m.in. produktów przemiany materii, substancji odżywczych, hormonów i enzymów). Dzięki wysokiej wartości ciepła właściwego i ciepła parowania umożliwia sprawną termoregulację. Wymienione powyżej to tylko niektóre z powodów sprawiających, że omawiana substancja jest nieodzownym uzupełnieniem pokarmu wszystkich znanych organizmów – chociaż ich zapotrzebowanie na nią może być bardzo zróżnicowane. Woda stanowi średnio 70% masy dorosłego człowieka, w tym 60–70% limfy, 95% osocza krwi, 90% liści, owoców, 20% kości, 10% szkliwa zębów, tkanki tłuszczowej.
Jeśli chodzi o rośliny, to wypracowały one pewne mechanizmy związane z gospodarką wodną odmienne niż w przypadku zwierząt. Gospodarkę taką rozumie się jako zespół procesów fizjologicznych, które umożliwiają roślinom utrzymanie właściwej zawartości wody w tkankach. Odpowiednie uwodnienie tkanek jest konieczne w celu zapewnienia ciągłości procesów metabolicznych, transportu ksylemowego i floemowego oraz utrzymania kształtu komórek i całej rośliny. Ciśnienie panujące wewnątrz komórek jest ważnym czynnikiem umożliwiającym ich wzrost. Jako rozpuszczalnik woda umożliwia transportowanie asymilatów i substancji regulatorowych we floemie oraz soli mineralnych w ksylemie. Parowanie z nadziemnych organów roślin umożliwia powstawanie tzw. siły ssącej, która jest siłą napędową transportującą duże masy wody nawet kilkadziesiąt metrów w górę, jak ma to miejsce w przypadku wysokich drzew1, 2.
W szkolnej, uczelnianej lub nawet hobbystycznej pracowni biologicznej można przeprowadzić wiele doświadczeń związanych z gospodarką wodną różnorodnych organizmów. Przykładem mogą tu być prace ukazujące zasadę zjawiska osmozy przy wykorzystaniu błon biologicznych, a także budowa modelu obrazującego siłę ssącą liści3, 4. Innym zjawiskiem związanym z zagadnieniem transportu wody jest plazmoliza, o której wspominałem już dawniej w artykułach. Z korespondencji z Szanownymi Czytelnikami wynika jednak, że pożądane jest, abym poświęcił więcej miejsca samemu zjawisku, jak i metodom jego obserwacji w warunkach podstawowo wyposażonej pracowni.

POLECAMY

Doświadczenie

Plazmolizę możemy obserwować w zróżnicowanych komórkach wielu gatunków roślin. Najpowszechniej stosuje się komórki skórki wewnętrznych powierzchni liści spichrzowych cebuli zwyczajnej Allium cepa.
Chociaż wszyscy używamy w od­niesieniu do tego znanego wszystkim warzywa określenia „cebula”, to prawidłową nazwą botaniczną jest w tym przypadku czosnek cebula. Roślina ta należy do rodziny amarylkowatych Amaryllidaceae – tej samej, w skład której wchodzi wiele roślin ozdobnych, m.in. narcyz trąbkowy Narcissus pseudonarcissus5. 
Cebula jest jedną z najdawniej uprawianych przez człowieka roślin i obecnie nie występuje już w stanie dzikim4. Roślina pochodzi prawdopodobnie z Azji Środkowej, ale dziś występuje praktycznie na całym świecie. Ślady wskazujące na wykorzystanie cebuli znajdowane są na wykopaliskach w Palestynie pochodzących z epoki brązu, sprzed około 5000 lat p.n.e – są to rysunki przedstawiające to warzywo, a także jego zastosowanie w celach konsumpcyjnych6. 
Cała roślina, a głównie jej cebula jest bogata w przydatne związki chemiczne, także w witaminy. Występują w niej olejki lotne, takie jak dwusiarczek alilo-propylowy o charakterystycznym zapachu oraz inne siarczki i związki alkilowe, w tym substancje o silnych właściwościach fitoncydowych, dzięki czemu cebula znalazła zastosowanie w medycynie ludowej i fitoterapii7.
Dzięki prowadzonej przez wieki hodowli otrzymano wiele różnych, tak pod względem wyglądu, jak i smaku oraz wartości odżywczych, odmian. Fot. 1. przedstawia cebule odmiany białej i czerwonej.
 

Fot. 1. Cebula zwyczajna; po lewej – odmiana biała, po prawej – odmiana czerwona


Po przekrojeniu możemy obserwować budowę wewnętrzną tego interesującego organu roślinnego (fot. 2). 
 

Fot. 2. Cebula w przekroju; po lewej – odmiana biała, po prawej – odmiana czerwona



Cebula bulbus jest silnie wyspecjalizowanym pędem podziemnym o funkcji spichrzowej i przetrwalnikowej, którego główną część stanowią przekształcone liście. Łodyga rośliny cebulowej jest silnie skrócona i przyjmuje postać tzw. piętki, na której gęsto osadzone są zgrubiałe liście spichrzowe gromadzące substancje zapasowe, przy czym liście zewnętrzne są zwykle martwe i tworzą łuski o funkcji ochronnej. Część nadziemna rośliny bierze swój początek z tak zwanego pąka wierzchołkowego.
Jak widać, obie przedstawione cebule nie różnią się budową, a jedynie kolorem. Okazuje się, że do obserwacji plazmolizy bardziej przydatna jest odmiana czerwona – myślę, że powód takiego stanu rzeczy stanie się za parę chwil jasny.
Aby móc obserwować plazmolizę, najlepiej jest naciąć za pomocą skalpela lub żyletki odpowiedni fragment skórki wewnętrznej strony liścia spichrzowego w rejonie oznaczonym na fot. 3 strzałką. Są to rejony szczytowe liścia, po stronie przeciwnej do umiejscowienia piętki cebuli.
 

Fot. 3. Miejsce pobrania skórki liścia do doświadczenia


Jak widać na fot. 4, w niektórych przypadkach skórka tak łatwo daje się odwarstwić od głębiej leżących warstw komórek, że można ją zdjąć z całej powierzchni liścia właściwie w jednym kawałku. Do doświadczeń polecam pobierać jednak mniejsze fragmenty.
 

Fot. 4. Skórka liścia spichrzowego cebuli


Prawidłowo pobrany fragment skórki ma grubość jednej komórki i powinien szybko zostać umieszczony na szkiełku podstawowym w kropli wody tak, aby nie wysechł, a następnie przykryty szkiełkiem nakrywkowym. Obserwacje prowadzimy w świetle przechodzącym, w jasnym polu.
Fot. 5. pozwala na stwierdzenie, że komórki skórki u obu odmian nie różnią się od siebie kształtem – są wydłużonymi wielokątami. W ich wnętrzu można zauważyć słabo widoczne jądra komórkowe dociśnięte do wewnętrznej powierzchni błony komórkowej poprzez silnie rozrośnięte i zajmujące prawie całą dostępną objętość wakuole (cytoplazma tworzy ledwie dostrzegalną warstwę). Można zauważyć jednak pewną dosyć ciekawą różnicę: protoplast komórek cebuli odmiany białej jest praktycznie bezbarwny, natomiast u odmiany czerwonej ma wyraźne fioletowe zabarwienie spowodowane obecnością barwników antocyjanowych. Takie naturalne wybarwienie sprawia, że obraz komórek odmiany czerwonej cebuli jest dużo bardziej kontrastowy niż w przypadku odmiany białej, co zdecydowanie ułatwia obserwacje mikroskopowe, m.in. w trakcie plazmolizy. Z tego powodu wykorzystanie cebuli odmiany czerwonej jest godne polecenia do wykorzystania w praktyce szkolnej.
 

Fot. 5. Komórki skórki cebuli w powiększeniu; A – odmiana biała, B – odm iana czerwona


Aby zaobserwować plazmolizę badane komórki należy umieścić na kilka, kilkanaście minut np. w dosyć stężonym roztworze glukozy lub sacharozy (roztworze hipertonicznym względem wnętrza komórki), po czym powtórzyć obserwacje. Możemy wtedy zanotować wyraźną zmianę: wakuola wraz z całym protoplastem zmniejsza wyraźnie swoją objętość i zaczyna wyraźnie odstawać od ściany komórkowej (fot. 6).
 

Fot. 6. Plazmoliza komórek skórki liści
spichrzowych czerwonej odmiany cebuli


Różnica stanie się jeszcze bardziej wyraźna, jeśli porównamy fot. 6 z fot. 5B. Plazmolizę możemy odwrócić (o ile w jej trakcie nie zostały zbyt...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • 6 wydań czasopisma "Biologia w Szkole"
  • Dostęp do wszystkich archiwalnych artykułów w wersji online
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy