PĘCZNIENIE+KOMÓRKA
1. Wpływ temperatury na przepuszczalność błon cytoplazmatycznych: -10C krystalizacja, destrukcja komórek, powstają dziury w błonach. Największy wyciek +5. 24C temperatura fizjologiczna, dobrze zachowana struktura lipidów i białek. 45C temperatura graniczna, uszkodzenia termiczne, fazowe przejście lipidów z półpłynnych na płynne, białka tracą strukturę 3 i 4 rzędową. 50-70 denaturacja białka, destrukcja, dziury w błonie komórkowej, wyciek antocyjanów.
2. Przepuszczalność błon cytoplazmatycznych dla różnych barwników: zależy od masy cząsteczkowej związków, cząsteczki o mniejszej masie łatwiej są transportowane i rozpuszczalne w lipidach, barwniki w doświadczeniu nie różniły się masą. W związku z tym w naszym doświadczeniu decydowała rozpuszczalność w lipidach, sprawny transport substancji do komórki. Doświadczenie dowiodło, że błękit metylowy lepiej przenika przez błonę cytoplazmatyczna gdyż jest rozpuszczalny w leucynie, zaś fuksyna kwaśna nie jest rozpuszczalna w leucynie.
3. Pęcznienie jest pierwszą konieczna fazą kiełkowania nasion, U strączkowych materiałem zapasowym są białka i wiązanie zachodzi dwoma sposobami a u zbóż skrobia, następuje więc tylko wiązanie wodorowe. Doświadczenie ukazało że większy przyrost masy pod wpływem pęcznienia uzyskały nasiona motylkowe niż nasiona zbóż.

Białka- globuliny, albuminy, kolagen, Białka- inny sposób tworzenia roztworów koloidowych. Aminokwasy kwaśne i aminokwasy zasadowe zawierają wolne grupy –COO i –NH3 w formie zdysocjowanej. W tym wypadku dodatkowo wiązanie siłami przyciągania elektrostatycznego. Białka wiązanie wody: wiązania wodorowe, siły przyciągania elektrostatycznego. Koloidy hydrofilowe np. białka, kwasy nukleinowe, cukrowce złożone, w war.nat. występują w formie płynnej jako zol lub w formie elastycznego ciała stałego jako żel. Przechodzenie zolu w żel (koagulacja) jest procesem odwracalnym, co wykorzystuje się w różnych metodach przy wysalaniu u rozdzielaniu poszcz.białek, np. albumi. W metodach tych stosuje się: - zmianę ładunku elektrycznego cząsteczek koloidu (zmianę pH środowiska); -wysokie stężenie soli metali ciężkich; -rozpuszczalniki organiczne np. aceton i etanol po krótkotrwałym działaniu i niskiej temp.

Denaturacja – często towarzyszy jej koagulacja. Zjawisko to wykorzystywane jest przy usuwaniu białek z roztworów, czyli prze odbiałczaniu oraz w metodach ilościowego oznaczania białek. Stosuje się wtedy np. : - wysoką tem p.(pow.50st), - stężone kwasy i zasady; - jony metali ciężkich; -kwasy organiczne; -rozpuszczalniki organiczne.

Istotne biologiczne znaczenie ma zjawisko przyłączenia cząsteczek wody przez cząstki koloidów hydrofilowych, czemu towarzyszy zwiększanie odległości między micelami, tworzenie wiązań wodorowych wzrost objętości i masy oraz wyzwalanie energii mechanicznej i cieplnej.

Właściwości koloidów: białka i polisacharydy w obszarze komórki tworzą układy koloidalne. Cząsteczki wody wchodzą między micele koloidalne protoplastu rozpychając je, powodują przy tym zwiększenie masy i objętości protoplastu. Zjawisko to nosi nazwę pęcznienia.

Tworzenie roztworów koloidalnych: polarny charakter cząsteczek wody powoduje że wokół naładowanej elektrycznie cząsteczki znajdującej się w roztworze powstaje otoczka spolaryzowanych, przestrzennie rozmieszczonych cząsteczek wody. Właściwości koloidów - Białka i polisacharydy w obszarze komórki tworzą układy koloidalne. Cząsteczki wody wchodzą między micele koloidalne protoplastu rozpychając je, powodują przy tym zwiększenie masy i objętości protoplastu. Zjawisko to nosi nazwę pęcznienia. Polega ono na silnym przyciąganiu cząsteczek wody przez nitkowane struktury białkowe cytoplazmy, łańcuchy węglowodanowe celulozy lub cząsteczki ziaren skrobi, co powoduje zwiększenie przestrzeni pomiędzy nimi.Procesowi towarzyszy wydzielenie ciepła. Jest to tzw. ciepło pęcznienia (podczas pęcznienia część Ek swobodnej cząsteczek zamienia się w energię cieplną). - Wzrost temperatury jest najwyższy na początku pęcznienia, gdy wszystkie miejsca adsorpcji są wolne. - Zwiększenie masy i objętości wynika z ogromnej siły z jaka jego grupy hydrofilowe wiążą wodę (koloidy hydrofilowe – subst. których cząsteczki zawierają grupy polarne – COOH, NH2, COH, SH). - Siła ssąca pęczniejących koloidów jest tak ogromna, że w przypadku koloidów odwodnionych może dochodzić do 2 tyś. atmosfer. w miarę wiązania wody przez koloidy ich siła ssąca maleje i wreszcie całkowicie zanika w momencie gdy zostaną one w pełni nasycone wodą. - Ilość pochłoniętej wody zależy od właściwości hydrofilowych poszczególnych związków chemicznych np. białko pęcznieje słabiej niż skrobia, a silniej niż celuloza. - Pęcznienie nasion zależy nie tylko od spójności upakowania, dostępności i grubości łupiny nasiennej, ale przede wszystkim od materiałów zapasowych : soja (cukrowce 25% i 31-60%białka- masa wzrasta o 63%)a pszenica (68% cukrowce i 10% białka) powinna wzrosnąć o ok. 11%
Badanie przyrostu masy i objętości nasion pod wpływem pęcznienia: odważyć 10 g nasion następujących nasion: groch, fasola, soja, wyka, pszenica, kukurydza, rzepak i zanotować masę początkową nasion. Nasiona umieścić w zlewkach, zalać woda destylowaną i pozostawić w temperaturze pokojowej. Po 2 godz. Nasiona wyjąć z wody, osuszyć na bibule filtracyjnej i ponownie zważyć. Dla każdego gatunku określić przyrost masy w gramach i procentach. Pęcznienie jest pierwszą konieczną fazą kiełkowania nasion. U strączkowych materiałem zapasowym są białka i wiązanie zachodzi dwoma sposobami: wiązanie wodorowe, siły przyciągania elektrostatycznego a u pierwszych dwóch skrobia więc tylko przez wiązanie wodorowe. Wpływ pH na pęcznienie żelatyny: Żelatyna jest białkiem zawierającym liczne grupy funkcyjne, ulegające dysocjacji w roztworach wodnych. Dysocjacja grup karboksylowych i przyłączanie jonów wodorowych do grup aminowych oraz ładunek innych grup funkcyjnych zalezą od pH roztworu. Przy różnych wartościach pH cząsteczka białka obdarzona może być silnym jednoimiennym ładunkiem elektrycznym ułatwiającym jej hydratację. Jedynie przy określonej wartości pH cząsteczka białka zawiera tę samą liczbę grup anionowych i kationowych, a więc suma ładunków elektrycznych białka jest równa zeru. INTERPRETACJA: W temperaturze podwyższonej wyższa energia kinetyczna wody, szybsze wiązanie , większy przyrost masy. Wpływ stężenia roztworu NaCl i temperatury na pęcznienie nasion: Odważyć 6 porcji po około 610g nasion grochu, zanotować i ch początkową masę, każdą porcję umieścić w zlewce i zalać : 1 wodą destylowaną, 2 – 1% NaCl, 3- 10% NaCl, 4- 30% NaCl, 5-6- wodą destylowaną. Zlewki 1-4 pozostawić w temperaturze pokojowej , zlewke 5 wstawić do lodówki o t 5C, a zlewkę 6 do termostatu o t 40C. Po upływie 2 godz wyjąć nasiona z roztworów lub z wody, osuszyć na bibule i ponownie zważyć. Określić przyrost masy. W miarę wzrostu zasolenia pęcznienie maleje. NaCl jest dysocjowaną solą. Każdy jon Na tworzy wokół siebie otoczkę hydratacyjną i tym samym odbiera wodę nasionom Badanie niektórych właściwości koloidów z liści kapusty: Efekt Tyndalla- Do 2 równoległościennych naczyń szklanych wlać 1) 15- krotnie rozcieńczony sok z kapusty 2) 1% roztwór NaCl. Każde naczynie oświetlić równoległą wiązką światła i obserwować jakość i stopień rozproszenia światła po przejściu przez roztwór rzeczywisty i roztwór koloidalny oraz drogę wiązki światła w obu naczyniach.
Efekt Tyndalla, zjawisko Tyndalla – zjawisko fizyczne polegające na rozpraszaniu światła przez koloid z wytworzeniem charakterystycznego stożka świetlnego. *Jeżeli przez roztwór koloidalny przepuści się wiązkę światła, to wskutek uginania się promieni na cząstkach fazy rozproszonej, światło staje się widoczne w postaci tzw. stożka Tyndalla. * Intensywność tego zjawiska jest tym większa, im większa jest różnica między współczynnikiem załamania fazy rozproszonej i ośrodka dyspersyjnego. Zależy również od długości rozpraszanej fali – silniej rozpraszane są krótsze. * Efekt Tyndalla pozwala na ocenę stężenia roztworu koloidalnego za pomocą nefelometru. Zmiany temperatury podczas pęcznienia skrobi: Celem ćwiczenia jest ocena przyrostu temperatury podczas procesu stopniowej adsorpcji wody przez mąkę ziemniaczaną, która składa się prawie wyłącznie ze skrobi. Uwzględniając dwie kombinacje: 1-mąka powietrznie sucha, przechowywana w normalnych warunkach, pokojowej temperaturze i aktualnej wilgotności powietrza; 2-mąka wysuszona w temperaturze 105C i przechowywana w warunkach niskiej wilgotności powietrza. - W niskiej temperaturze zdolność pęcznienia jest niższa. Wynika to z termodynamiki tego procesu. Im wyższa temperatura – tym szybsze ruchy cząstek. - Temperatura nie wpływa na ilość związanej wody – wpływa natomiast na tempo pęcznienia. Wraz ze wzrostem stężenia soli w środowisku obniżyło się pęcznienie, jony Na są obdarzone ładunkiem, konkurują o wodę, otaczają się otoczkami wodnymi z wielocząsteczkowymi koloidami, w środowisku zasadowym następuje utrudnienie bądź zahamowanie na drodze osmozy. Porównanie wpływu jonów K i Ca na przepuszczalność błon cytoplazmatycznych: : Potas ułatwiał transport przez błony, spowodował wzrost uwodnienia komórek, większą płynność, spadek lepkości błon, wzrost przepuszczalności błon dla barwnika, rozluźnienie struktury a Ca całkiem powodował wszystko na odwrót niż w przypadku potasu. Przepuszczalność błon cytoplazmatycznych dla różnych barwników :Przepuszczalność zależy od masy cząsteczkowej związków, cząsteczki o mniejszej masie łatwiej są transportowane i rozpuszczalne w lipidach, barwniki w doświadczeniu nie różniły się masą. W związku z tym w naszym doświadczeniu decydowała rozpuszczalność w lipidach, sprawny transport substancji do komórki. Wpływ substancji chemicznych na przepuszczalność błon komórkowych: INTERPRETACJA: T100C-> całkowita denaturacja białek, nienormalna płynność lipidów błonowych, utrata selekcyjnej przepuszczalności błon, maksymalny wyciek antocyjanów. Chloroform-> wyciek antocyjanów na zewnątrz, zniszczenie warstwy błony lipidowej, może dochodzić do inaktywacji enzymów oddechowych. Kw. Octowy-> zmorzony wyciek antocyjanów, zniszczone błony lipidowe, obniżenie pH, zmiany aktywności enzymów błonowych i enzymów związanych z oddychaniem. Etanol-> zmiana struktury błon, wyciek antocyjanów, koagulacja białek błonowych, inne funkcjonowanie i struktura tych białek. Wpływ temperatury na przepuszczalność błon cytoplazmatycznych: INTERPRETACJA: -10C krystalizacja, destrukcja komórek, powstają dziury w błonach. Największy wyciek +5. 24C temperatura fizjologiczna, dobrze zachowana struktura lipidów i białek. 45C temperatura graniczna, uszkodzenia termiczne, fazowe przejście lipidów z półpłynnych na płynne, białka tracą strukturę 3 i 4 rzędową. 50-70 denaturacja białka, destrukcja, dziury w błonie komórkowej, wyciek antocyjanów.