- •Российская федерация
- •Тема четвертая дыхание растений
- •Изучение ферментных систем дыхания
- •Тема пятая минеральное питание растений
- •Тема седьмая устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды
- •Тема шестая превращение веществ в растениях
- •Физиология растений
- •Подписано в печать __________ г. Тираж _______экз. Объем _______ п.Л. Формат 60х84/16 Заказ № ________
- •625003, Г. Тюмень, Семакова, 10
Российская федерация
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА БОТАНИКИ И БИОТЕХНОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
П.А. Иконников
А.А. Белозёрова
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Учебно-методический комплекс
Практикум для студентов
специальностей 020201.65 «Биология», 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр)
Издательство
Тюменского государственного университета
2010
УДК: 581.1(075.3)
ББК: 28.75 я73
Ф 504, И 422
П.А. Иконников, А.А. Белозёрова. Физиология растений: Учебно-методический комплекс. Практикум для студентов специальностей 020201.65 «Биология», 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр). Часть II. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2010, 41 с.
Практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу физиологии растений. Содержит описание экспериментальных работ, разъяснения основных необходимых понятий и терминов.
Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный.
Рекомендовано к изданию кафедрой ботаники и биотехнологии растений. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Н.А. Боме, зав. кафедрой ботаники и
биотехнологии растений, д.с.-х.н.,
профессор
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Н.Н. Колоколова, к.б.н., доцент
кафедры ботаники и
биотехнологии растений
биологического факультета ТюмГУ
Л.С. Тупицына, к.б.н., доцент
кафедры экологии и генетики
биологического факультета ТюмГУ
© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2010.
Тема четвертая дыхание растений
Понятие "дыхание" включает в себя сложный комплекс биологических окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых образуется много промежуточных продуктов, необходимых для специфических синтезов органических веществ, характеризующих данный вид растений, освобождается энергия, запасаемая в форме АТФ и градиента электрохимического потенциала.
Внешним наиболее общим проявлением дыхания является поглощение кислорода и выделение СО2. Итоговое уравнение:
С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 +6Н2О+ 686 ккал
Работа 1. Определение интенсивности дыхания прорастающих семян
ХОД РАБОТЫ
В данном случае интенсивность дыхания определяют по количеству СО2, выделенного 100 г сырой навески растительного материала за 1 час. Берут стеклянную банку на 300 мл, закрытую корковой пробкой, с крючком внутри для подвешивания марлевого мешочка с прорастающими семенами. Наливают из герметично закрытого сосуда 25 мл раствора барита - Ва(ОН)2 в концентрации 7 граммов чистого гидрата окиси на 1 л дистиллированной воды, предварительно несколько суток настоянного. В мешочек из марли отвешивают 10 г проросших семян или зеленых органов растений и закрепляют на крючке над раствором барита.
После этого оставляют баночку при комнатной температуре на 20-30 минут. В течение этого времени надо осторожно взбалтывать барит, не обжигая семена, для разрушения образующейся при этом пленки ВаСО3, препятствующей полноте поглощения СО2. По окончании опыта быстро вынимают мешочек с семенами и титруют этот раствор щавелевой кислотой в присутствии 2х-3х капель фенолфталеина до появления исчезающего слаборозового окрашивания (титр Н2С2О4 - 2,8636 г на 1 л дистиллята. 1 мл этого раствора, пошедшего на титрование, как раз соответствует 1 мг СО2).
Для определения интенсивности дыхания при других условиях параллельно ставят баночки в сосуды с термостатированной водой (Т=+30°С и +4°С - вода со льдом). Одновременно закладывают контрольный опыт с баритом, но без семян. Если анализируются объекты, содержащие хлорофилл, то их на все время опыта помещают в темноту, для исключения фотосинтеза.
Результаты опыта занести в таблицу:
Объект |
Варианты опыта |
Навеска |
Прилито Ва(ОН)2 |
Количество Н2С2О4 при титровании |
Разность при титровании контроля и опыта, мг СО2 |
Интенсивность дыхания, мг СО2 на 100 г сырого веса в час |
|
|
|
|
|
|
|
Разность количества мл щавелевой кислоты, пошедшей на титрование контрольной и опытной колб, дает величину СО2 в мг, которую выражают на 100 г навески в час.
Вычисления ведут по формуле:
где А - количество мл кислоты в контрольном опыте;
В - количество мл Н2С2О4, пошедшей на титрование в опытной банке;
Д - взятая навеска.
Зарисовать установку. Сделать вывод, сопоставив интенсивность дыхания различных объектов в различных условиях.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
1) баночки на 300 мл; 2) раствор Ва(ОН)2; 3) щавелевая кислота; 4) фенолфталеин; 5) бюретки для титрования; 6) герметичная установка для барита; 7) проросшие семена или зеленые части растений; 8) весы.
Работа 2. Определение дыхательного коэффициента
Дыхательным коэффициентом (ДК) называют отношение количества выделенного при дыхании СО2 к поглощенному кислороду (СО2/О2). Величина ДК может зависеть от характера окислительного обмена изучаемого объекта, содержания кислорода в среде. В значительной степени величина ДК зависит от химической природы окисляемого при дыхании вещества (субстрата). Если окисляются углеводы, то дыхательный коэффициент близок к 1. Для полного окисления дыхательного субстрата с меньшей степенью окисленности углерода (как, например, белки и жиры) потребуется больше кислорода и ДК будет всегда меньше 1, и наоборот, при окислении субстрата с большей степенью окисленности (например, органические кислоты) ДК будет больше 1.
Рассчитайте и сравните ДК при окислении органических кислот, например пировиноградной, щавелевой, аминокислот, жирных кислот.
ДК может быть определен любым методом, позволяющим учесть и О2 и СО2. ДК прорастающих семян можно определить очень простым методом Рихтера с помощью прибора, состоящего из пробирки с каучуковой пробкой, в которую вставлена изогнутая под прямым углом капиллярная трубка. К задней стороне трубки прикрепляется полоска миллиметровой бумаги. Пробирка во время опыта должна находиться в термостатических условиях. Для этого ее ставят в ванну с постоянной температурой, при отсутствии ванны ставят в банку с ватой.
ХОД РАБОТЫ
2/3 объема пробирки заполняют проросшими семенами и плотно закрывают ее пробкой с измерительной трубкой. Необходимо как можно меньше нагревать пробирку рукой. После того как пробирку закрыли, ее ставят в условия с постоянной температурой.
После 10-минутного термостатирования в наружный конец измерительной трубки кисточкой вносят большую каплю (так, чтобы она заняла в капилляре 1-1,5 см) вазелинового или другого масла. Изменение положения капли в измерительной трубке указывает на изменение объема воздуха в приборе. Направление изменений объема воздуха в пробирке зависит от величины ДК исследуемого объекта. Если ДК меньше 1, объем воздуха в пробирке будет уменьшаться, и капля масла будет смещаться в сторону пробирки; при увеличении объема воздуха (если ДК больше 1) движение капли обратное.
После капли от конца капилляра отмечают положение внутреннего мениска капли и засекают время. Через 1-2 минуты вновь отмечают на миллиметровой бумаге положение капли. Так отмечают положение капли через равный промежуток времени 3-5 раз и рассчитывают среднюю скорость движения капли. В случае, когда капля смещается в сторону пробирки, скорость движения капли (А) соответствует разности между объемами поглощаемого кислорода и выделяемого СО2:
(1)
После этого пробирку открывают. Из измерительной трубки удаляют масло, для чего к концу трубки, ближнему к пробке, подводят воздух, а к противоположному концу прикладывают кусочек фильтровальной бумаги, который впитывает масло.
Полоску фильтровальной бумаги свертывают в кольцо по диаметру пробирки, держа его пинцетом, смачивают концентрированным раствором КОН и укрепляют его над семенами. Кольцо хорошо держится на стекле. Необходимо следить, чтобы щелочь не попадала на семена, а также, чтобы кольцо не мешало закрыть пробирку пробкой. Снова вводят в капилляр каплю вазелинового масла и определяют скорость (расстояние) движения капли. Теперь выделяемый семенами СО2 поглощается щелочью и скорость движения капли (В) соответствует объему поглощаемого при дыхании кислорода:
Согласно уравнению (1), объем выделенного за единицу времени СО2 соответствует СО2 = В – А, следовательно ДК может быть рассчитан по уравнению:
Сравнивают ДК семян, у которых в качестве дыхательного субстрата могут быть использованы различные вещества. Заполняют таблицу:
Объект
|
Скорость движения капли |
В - А
|
ДК
| |||
А (без щелочи) |
В (со щелочью) | |||||
|
отсчеты |
среднее |
отсчеты |
среднее |
|
|
Теоретически рассчитать ДК при окислении СО2 и Н2О какого-либо жира, например, триолеина с формулой С57Н104О6. Сделать вывод о зависимости ДК от природы окисляемых веществ. Нарисовать прибор.
МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ
1) пробирка с герметичной газоотводной трубкой; 2) пипетка; 3) линейка из миллиметровой бумаги; 4) прорастающие семена подсолнечника.