close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

28.Физиология растений (1)

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Министерство сельского хозяйства
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«Самарская государственная
сельскохозяйственная академия»
Кафедра «Садоводство, ботаника и
физиология растений»
В. М. Царевская, М. В. Коваленко, Г. К. Марковская
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Методические указания и рабочая тетрадь
для выполнения лабораторных работ
для студентов, обучающихся по направлению 110500.62 «Садоводство»
Студент_________________________
Курс__________ Группа__________
Кинель
РИЦ СГСХА
2013
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
УДК 581.1.(07)
ББК 41.2 Р
Ф-50
Царевская, В. М.
Ф-50 Физиология растений : методические указания и рабочая тетрадь /
В. М. Царевская, М. В. Коваленко, Г. К. Марковская. – Кинель : РИЦ
СГСХА, 2013. – 76 с.
В методических указаниях приведены подробные описания структуры и методики
проведения лабораторных работ, даны задания для самостоятельной работы по основным
изучаемым темам, представлен перечень вопросов для подготовки к экзамену и рекомендуемая литература.
Методические указания предназначены для студентов II курса агрономического факультета, обучающихся по направлению подготовки: 110500.62 «Садоводство», профиль
подготовки «Декоративное садоводство и ландшафтный дизайн».
© ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА, 2013
© Царевская В. М., Коваленко М. В., Марковская Г. К., 2013
2
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ПРЕДИСЛОВИЕ
Физиология растений – наука, изучающая процессы жизнедеятельности и их биохимические основы. Основными разделами этой дисциплины являются: физиология и биохимия растительной клетки, фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание, рост
и развитие растений, физиология формирования урожая и его качество, устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды.
Методические указания и рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по
дисциплине «Физиология растений» включает структуру и методики опытов, проводи мых
на аудиторных занятиях по 17 темам. По каждой теме дано краткое теоретическое введение,
основные физиологические и биохимические понятия, вопросы для самоконтроля, указания
по методике проведения лабораторных работ и рекомендации по оформлению полученных
результатов. Это позволяет качественно освоить материал темы, самостоятельно проконтролировать полученные знания, приобрести навыки в выполнении опытов.
Целью методических указаний является изучение 17 тем по физиологии растений и
более эффективное и продуктивное использование учебного времени студентов.
Задачи методических указаний:
– дать основные понятия и термины по изучаемым темам;
– стимулировать самостоятельное творческое мышление;
– организовать самостоятельную работу студентов.
В результате изучения дисциплины «Физиология растений» студент должен:
знать:
– анатомо-морфологическую локализацию физиолого-биохимических процессов в
растениях, их ход и механизмы регуляции на всех структурных уровнях организации растительного организма;
– зависимость хода физиологических процессов от внутренних и внешних факторов
среды;
– принципы формирования величины и качества урожая основных сельскохозяйственных культур;
– воздействие на растения факторов антропогенного происхождения;
уметь:
– пользоваться органолептическими и биохимическими показателями в процессе
прогнозирования урожая и его качества;
владеть:
– современными методами исследования и получения информации о ходе физиологических процессов в растительном организме, формировании биохимического качества
урожая;
– навыками обработки и анализа получаемых экспериментальных данных.
3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тема 1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
Цель занятия. Ознакомиться с локализацией основных органических веществ в
клетке, применяя простейшие методы качественного анализа.
В состав клетки входят органические и минеральные вещества. Основными орган ическими веществами в составе растительной клетки являются белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты.
Белковые вещества представляют собой высокомолекулярные органические соединения, построенные из аминокислот. Белки выполняют в клетке конституционные, каталитические, защитные, транспортные и запасные функции. Hаличие в молекуле белка различных свободных групп и радикалов – аминных (-NH2 ), карбоксильных (-СООH), гидроксильных (-ОH), сульфгидрильных (-SH), дисульфидных (-S-S-) и др. обуславливает огромное
разнообразие реакционных возможностей, как отдельных структурных элементов белка, так
и всей белковой молекулы. Это используется для выявления и количественного определения белков. Белки в различных количествах находятся во всех органах растений. В вегетативных органах количество белков обычно достигает 5-15% от веса сухой массы, в семенах
злаков 10-20%, в семенах бобовых и масличных культур – 25-35%.
Hуклеиновые кислоты представляют собой органические кислоты с огромным молекулярным весом. Они играют важную роль в передаче наследственных свойств живых
организмов и в процессе синтеза белка. Различают два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновую кислоту – ДHК, которая в основном локализована в клеточном ядре и рибонуклеиновую кислоту – РHК, которая находится и в ядре, и в цитоплазме клетки. При
гидролизе нуклеиновые кислоты дают пуриновые и пиримидиновые основания, сахар (пентозу), рибозу и дезоксирибозу и фосфорную кислоту.
Жиры и жироподобные вещества. Жиры (триглицериды) – тройные эфиры глицерина и трех молекул жирных кислот. Жиры чаще выполняют функции запасных веществ,
конституционную и транспортную. Жироподобные вещества (липоиды) отличаются от жиров тем, что один из гидроксилов глицерина замещен не жирной кислотой, а каким-либо
другим гидрофильным веществом, например, остатком фосфорной кислоты (фосфолипиды), к которому в свою очередь может присоединиться какое-либо органическое основание
(например, холин). Hекоторые из липоидов вместо глицерина включают в молекулу другой
многоатомный спирт (например, инозит). Липоиды чаще выполняют функции конституц ионных (липопротеидная мембрана), реже запасных (фосфолипиды) или защитных (воска)
веществ. Общим, что объединяет жиры и липоиды, является их растворимость в органических растворителях: эфире, хлороформе, сероуглероде, бензине и не растворимость в воде.
Рекомендуемая литература
Плешков, Б.А. Биохимия сельскохозяйственных растений. – М. : Агропромиздат, 1987. –
С. 213-218, 272-291, 294-307.
Третьяков, Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. – М.: Колос,
2005. – С. 31-58, 64-67.
Материалы и оборудование. 1. Микроскопы. 2. Предметные и покровные стекла.
3. Лезвия. 4. Колбы с обратным холодильником. 5. Водяная баня. 6. Чашки Петри. 7. Пинцеты. 8. Спиртовки. 9. Hитки. 10. Свежие листья фасоли, кукурузы. 11. Замоченные семена
кукурузы. 12. Раствор медного купороса, 7%. 13. Раствор щелочи 10%. 14. Водный раствор
нингидрина 0,5%. 15. Спирт этиловый, 96%. 16. Реактив HАДИ. 17. Раствор Судан III.
18. Глицерин.
Работы выполняются в порядке их расположения, используя свободное время для
подготовки следующей работы.
4
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 1.1. ОБHАРУЖЕHИЕ БЕЛКА В ЛИСТЬЯХ (ПО ЧАЙЛАХЯHУ)
Метод основан на проведении биуретовой реакции. Эта реакция характерна для в еществ, содержащих пептидную связь (-СО-NH-). При обработке щелочного раствора белка
раствором медного купороса появляется фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание.
Методика выполнения. К черешку листа привязать нитку. Листья погрузить на
1-2 мин в кипящую воду, затем перенести в колбу с 96% спиртом. Колбу с обратным холодильником погрузить в горячую водяную баню для экстрагирования хлорофилла. Через
0,5-1 ч наступает полное обесцвечивание листа. Обесцвеченные листья смочить дистиллированной водой и расправить в чашке Петри. Провести биуретовую реакцию, для чего листья на 1 ч залить 7% раствором медного купороса, промыть дистиллированной водой и залить 10% щелочью.
Листья приобретают фиолетовую окраску, усиливающуюся в течение часа, что указывает на присутствие белков. По интенсивности полученной окраски можно определить
относительное содержание белков в разных частях листа и листьях различных культур,
оценивая его по 5-бальной системе.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать исследуемые листья.
Рис. 1.1. Лист_____________________
Рис. 1.2. Лист________________________
2) Заполнить таблицу 1.
Таблица 1
Окраска листьев после обработки по Чайлахяну
Культура
Окраска
Оценка количества белка в баллах
3) Сделать выводы. В каких частях листа, и у каких растений содержание белка выше?
______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
Работа 1.2. ОБНАРУЖЕНИЕ БЕЛКА НА СРЕЗАХ ТКАНИ
Метод основан на получении характерных цветных реакций на тонких срезах тканей,
путем просмотра полученных препаратов под микроскопом.
а) Биуретовая реакция. Тонкий срез семени кормовых бобов поместить на предметное стекло в каплю 7% раствора медного купороса на 20-30 мин. Тщательно убрать этот
раствор с помощью фильтровальной бумаги и промыть срез водой. Обработать 10%
раствором щелочи до появления фиолетовой окраски. Препарат покрыть покровным стеклом и рассматривать под микроскопом.
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) Hингидриновая реакция служит для обнаружения как свободных, так и связанных аминокислот. Основана на образовании окрашенного соединения в результате сдваив ания молекул нингидрина и присоединения к ней азота аминокислоты.
Методика выполнения. Кусочек эпидермиса с мясистой чешуи лука поместить в
0,5% раствор нингидрина на предметное стекло. Подогреть препарат на спиртовке до появления синей окраски. Покрыть препарат покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать препараты
Hаименование ткани___________________
Рис. 1.3. Окраска нингидрином
Рис. 1.4. Биуретовая реакция
2) Можно ли выделить в клетке места преимущественной локализации белков? Почечему?____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Работа 1.3. ОБHАРУЖЕHИЕ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ HУКЛЕИHОВЫХ КИСЛОТ
В КЛЕТКЕ
В цитохимии нуклеиновых кислот широко используют смесь двух красителей – пиронина и метилового зеленого. Пиронин адсорбируется с РHК, метиловый зеленый избирательно связывается с ДHК. Это дает возможность одновременно выявить локализацию в
клетке РHК и ДHК.
Методика выполнения. С вогнутой стороны мясистой чешуи лука снять кусочек
эпидермиса и поместить его в каплю красителя на предметное стекло на 5-20 мин. Оттянуть
краску фильтровальной бумагой, добавляя с противоположной стороны воду. Препарат п окрыть покровным стеклом и рассматривать под микроскопом сначала при малом, а затем
при среднем увеличении. Под действием красителя РHК окрашивается в малиновый цвет,
ДHК – в синий. Hа хорошо приготовленных препаратах в ядре можно рассмотреть ядрышко, имеющее иную, чем ядро, окраску.
Оформление результатов опыта
1) Крупным планом зарисовать несколько клеток после окраски их пиронином плюс
метиловый зеленый.
2) Сделать выводы о локализации ДHК и РHК в клетке
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 1.4. ОБHАРУЖЕHИЕ ЖИРОВ И ЛИПОИДОВ
Жиры и близкие к ним вещества могут быть обнаружены с помощью специальных
красителей. Чаще используется Судан III. Окраска, по-видимому, основана на растворении
этой краски в жирах и жироподобных веществах.
Методика выполнения. Вдоль замоченного зерна кукурузы, через зародыш, сделать
срезы. Первый срез выбрасывается, второй используется для изготовления препарата. Срез
поместить на предметное стекло в каплю красителя на 10-20 мин. Краситель оттянуть фильтровальной бумагой, капнуть каплю глицерина, покрыть покровным стеклом и рассматривать под бинокулярным микроскопом. Если окраска проявляется слабо, слегка подогреть
препарат над спиртовкой.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать срез зерна кукурузы после окраски Судан-III.
2) Сделать выводы. Где в зерне кукурузы, в основном, локализованы жиры и жироподобные вещества?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
Заполните таблицу 2, используя результаты работ по теме 1, учебных и лекционных
материалов.
Таблица 2
Характеристика отдельных компонентов растительной клетки
Компоненты
Элементарный состав, строение
Место синтеза и
молекулы (мономеры)
локализация
БЕЛКИ
ДНК
РНК
ЛИПИДЫ
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тема 2. ПОЛУЧЕНИЕ РАСТВОРА РАСТИТЕЛЬНОГО БЕЛКА И
ИЗУЧЕНИЕ ЕГО СВОЙСТВ
Цель занятия. Ознакомиться с отдельными свойствами белков.
Белки или протеины – сложные полимеры, построенные из аминокислот, соединенных между собой пептидными связями -СО-NH-. В результате образования водородных и
дисульфидных связей между различными аминокислотами молекула белка приобретает
определенную пространственную конфигурацию, это явление называется конформация
белка. Потеря белком конформации изменяет химические и физические свойства молекулы, приводит к потере физиологической активности.
Устойчивость белковой молекулы в растворах определяется ее гидратацией. В белковой молекуле много гидрофильных групп, способных притягивать к себе воду. Так, -СОNH- связывает одну, -СООН - две, - NH2 -три молекулы воды. Такая гидратация называется
химической.
Молекула белка в растворе имеет заряд. Молекулы воды, обладая свойствами диполей, под действием электростатических сил правильно ориентируются к белковой молекуле, образуя вокруг неё водную оболочку. Чем дальше молекула воды удалена от поверхности белковой молекулы, тем беспорядочней их расположение и слабее связь.
Осаждение белка из раствора можно вызвать действием водоотнимающих средств
(спирт, ацетон) или добавлением достаточно большого количества соли. Выделение белка
из раствора под влиянием солей называется высаливанием. Этот процесс применяется для
получения в чистом виде белков и ферментов. При высаливании не происходит необратимого изменения конфигурации белковой молекулы и после снижения концентрации соли
белок вновь переходит в раствор.
Под действием высокой температуры и концентрированных кислот белок переходит
в необратимое состояние, происходит его денатурация. Она выражается в потере растворимости, снижении водопоглотительной способности, утрате физиологических функций.
Аминокислоты и белки являются амфотерными электролитами и могут диссоциировать как
кислоты или как основания.
При избытке ионов водорода (кислая среда) будут образовываться положительно заряженные ионы:
СН3 -СН-СООН
|
NH2
СН3 -СН-СООН
|
NH 3 +
+ Н+
При избытке ионов ОН- (щелочная среда) образуются отрицательно заряженные ионы:
СН3 -СН-СООН
|
NH2
СН3 -СН-СОО |
NH 2
+ ОН-
+ Н2 О
При некоторой определенной величине рН образование положительно и отрицательно заряженных ионов подавляется в одинаковой степени и молекула белка и аминокислоты
становится электронейтральной. Это значение рН называется изоэлектрической точкой
(ИЭТ). Для разных белков и аминокислот ИЭТ неодинакова и зависит от соотношения св ободных карбоксильных и аминокислотных групп. Важно отметить, что в растворе устойчивость белковой молекулы в ИЭТ значительно ниже, так как при этом происходит потеря заряда, снижение гидратации и коагуляция белка.
8
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рекомендуемая литература
Плешков, Б.П. Биохимия сельскохозяйственных растений. – М. : Агропромиздат,1987. –
С. 241-244, 272-282;
Третьяков, Н.Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. – М. : Колос,
2005. – С. 31-35.
Материалы и оборудование. Колбы, воронки, пробирки, спиртовки, бумажные
фильтры, спички, мука из гороха, раствор NаСl – 10%, слабый раствор СuSО 4 , насыщенный
раствор NаСl, концентрированная серная и азотная кислоты, раствор щелочи 10%, раствор
СuSО 4 7%. Микроскопы, предметные и покровные стекла, скальпели, бюксы, пробирки,
градуированные пипетки, пинцеты, водяная баня, водяная баня, раствор этилового спирта
70%, раствор эозина 0,1%, раствор метиленового синего 0,02%, раствор лимонной кислоты
0,1М, раствор Na2 НРО ;4 0,2М, раствор уксусной кислоты 0,1Н и 0,01Н, раствор уксуснокислого натрия 0,5Н, раствор казеина, чашки для выпаривания.
Работа 2.1. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЛОБУЛИНА ИЗ СЕМЯН ГОРОХА
Глобулины составляют большую часть белка многих семян, главным образом у бобовых и масличных культур. Они хорошо растворяются в слабых растворах нейтральных
солей.
Ход работы. Насыпать 5 г гороховой муки в колбочку и залить 30 мл 10% раствора
NаСl. Колбу встряхивать 3 мин и оставить стоять на 30 мин, периодически встряхивая. Затем отфильтровать через фильтр, смоченный растворителем. Полученный фильтрат использовать для следующих работ.
Работа 2.2. ОБНАРУЖЕНИЕ БЕЛКА В РАСТВОРЕ БИУРЕТОВОЙ РЕАКЦИЕЙ
Ход работы. Налить в пробирку около 1 мл фильтрата, добавить 10-15 капель 10%
щелочи, а затем по каплям слабый раствор медного купороса, в присутствии белка раствор
окрашивается в синий цвет.
Оформление результатов опыта
Рис. 2.1. Окраска фильтрата после проведения
биуретовой реакции
Работа 2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ ГЛОБУЛИНА В ВОДЕ
Ход работы. Налить в пробирку около 1 мл фильтрата и постепенно добавлять воду,
следить за появлением мути. При появлении мути повысить концентрацию раствора
нейтральной соли, добавляя по каплям слабый раствор NаСl. Следить за растворением
осадка.
Оформление результатов опыта
1) Растворим ли глобулин в воде? Чем это доказывается?
9
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Зарисуйте пробирку с фильтратом.
Рис. 2.2. До добавления
воды
Рис. 2.3. После разбавления
водой
Рис. 2.4. После добавления
соли
Работа 2.4. ВЫСАЛИВАНИЕ БЕЛКА ПОД ДЕЙСТВИЕМ
КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ СОЛЕЙ
Ход работы. К 3 мл раствора белка добавить такое же количество насыщенного раствора NаСl. Наблюдать появление мути и осадка. Прибавить воды. При уменьшении концентрации раствора наблюдать исчезновение мути и растворение осадка.
Оформление результатов опыта
1) Что называется высаливанием белка?
2) Обратима ли коагуляция белка при высаливании? Как доказать?
Работа 2. 5. КОАГУЛЯЦИЯ БЕЛКА ПОД ДЕЙСТВИЕМ ВЫСОКОЙ
ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ КИСЛОТ
Ход работы. В две пробирки налить по 2-3 мл раствора белка. Один раствор прокипятить, а в другой добавить несколько капель концентрированной серной кислоты. Следить
за образованием осадка. В обе пробирки добавить 10% раствор NаСl. Проследить, будет ли
растворяться осадок.
Оформление результатов опыта
1) Обратима ли коагуляция белка при действии высоких температур и концентрированных кислот? Как это доказать на основе опыта?
11
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 2.6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКИ БЕЛКОВ
ТКАНЕЙ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Способ основан на окрашивании срезов тканей одновременно основным (метилен овая синяя) и кислым (эозин) красителями. У кислых красителей окрашен анион, у основных – катион. Если белок находится в среде с рН ниже его ИЭТ, то молекула его заряжена
положительно и будет связывать анион эозина – окрашиваться в розовый цвет. При рН выше ИЭТ – будут связываться катионы метиленовой синий – соответствующая ткань будет
окрашиваться в синий цвет. Для отдельного белка переход от одной окраски к другой в буферных растворах с разной рН происходит резко. При определении ИЭТ ткани, где имеется
смесь белков, переходная окраска будет отмечаться в более широком интервале.
Ход работы. Работа начинается группой в 2 человека, с приготовления буферных
растворов с различным значением рН, согласно таблице 3.
Таблица 3
Соотношение компонентов буферной смеси
№ пробирки
рН
Na2 HPO 4
Лимонная кислота, 0,1М, мл
1
2,2
0,2
9,8
2
3,0
2,0
8,0
3
3,6
3,2
6,8
4
5,0
5,2
4,8
5
5,4
5,6
4,4
6
6,0
6,3
3,7
7
7,0
8,2
1,8
8
8,0
9,7
0,3
В пробирку налить указанное количество Na2 НРО 4 и долить до 10 мл раствором лимонной кислоты. Далее каждый студент работает самостоятельно.
С корешка гороха (или другого растения) на расстоянии 0,5 см от кончика сделать
бритвой строго поперечные, как можно более тонкие срезы, не менее 24, и поместить их
70% спирт на 5 мин. Спирт слить, срезы залить сначала раствором эозина на 10 мин, затем
раствором метиленовой сини на 5 мин. Промывать срезы после спирта и эозина необязательно.
Окрашенные срезы перенести в буферные растворы, налитые в бюксы в порядке возрастания рН. В каждой концентрации буферного раствора должно быть 3 среза. Время обработки 1 ч.
После окончания обработки приготовить препараты. Под одно покровное стекло
следует поместить все три среза из одной буферной смеси. На одном предметном стекле,
под разными покровными стеклами, можно сделать препараты из двух-трех концентраций.
Начиная с самого малого значения рН, препараты рассматривать под микроскопом
при малом увеличении. Для каждой ткани среза найти значение рН, при котором красный
цвет ее переходит в синий.
В растворах с рН ниже ИЭТ ткани удерживают эозин, а в растворах с рН выше ИЭТ
– метиленовую синюю. Если при одном значении рН ткань окрашена в красный цвет, а при
соседнем – в синий, то величину ИЭТ можно принять средней из этих двух показателей.
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 4.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 4
Окраска ткани при одновременном действии эозина и метиленовой синей
при разных рН (в среднем по трем срезам)
№ препарата
Окраска
рН буферного
раствора
1
2,2
2
3,0
3
3,6
4
5,0
5
5,4
6
6,0
7
7,0
8
8,0
коровой части
сосудистых пучков
2) Какое значение рН соответствует ИЭТ
а) коровой части______________________________________
б) сосудистых пучков __________________________________
3) Сделать рисунок одного из срезов, где отчетливо проявляется неодинаковая
окраска разных тканей.
Рис. 2.5. Окраска тканей при одновременном окрашивании эозином и метиленовой
синей при рН буферного раствора_______
Работа 2.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКИ БЕЛКОВ
Метод основан на неустойчивости растворов белка при рН близкой ИЭТ, что обн аруживается по появлению мути, выпадающего в осадок белка.
Ход работы. В восьми пробирках приготовить растворы с разным значением рН, согласно таблице 5.
Таблица 5
Соотношение компонентов для приготовления растворов (в мл) и рН раствора
Компоненты
№ пробирок
1
2
3
4
5
6
7
8
Вода дистиллированная
8,40
7,75
8,75
8,50
8,00
7,00
5,00
1,00
0,01 Н уксусная кислота
0,60
1,25
–
–
–
–
–
–
0,1 Н уксусная кислота
–
–
0,25
0,50
1,00
2,00
4,00
8,00
рН раствора
5,9
5,6
5,3
5,0
4,7
4,4
4,1
3,8
13
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В каждую пробирку добавить по 1 мл раствора казеина. Содержимое пробирок осторожно взболтать. Определить значение рН ИЭТ белка по появлению небольшой мути в соответствующей пробирке.
Оформление результатов опыта
1) Для казеина рН ИЭТ равна ______________________________________
Задание для самостоятельной работы
1) Дайте объяснение понятиям:
Денатурация – это ________________________________________________________
Высаливание – это ________________________________________________________
ИЭТ – это ________________________________________________________________
Глобулин – это ___________________________________________________________
Тема 3. ИЗУЧЕНИЕ ПРОНИЦАЕМОСТИ ПРОТОПЛАЗМЫ
Цель занятия. Ознакомится с проницаемостью живых и мертвых клеток, возможность использования этого процесса в практике сельского хозяйства.
Растительная клетка представляет собой протопласт, окруженный клеточной стенкой.
Клеточная стенка образована переплетающимися целлюлозными фибриллами, пропитанными пектиновыми веществами. Она выполняет опорные и защитные функции и является первым барьером на пути проникновения веществ в клетку.
Протопласт обладает сложной высокоупорядоченной структурой. Основу этой
структуры образуют трехслойные белково-липидные мембраны. Мембраны обуславливают
все жизненно важные свойства и функции клетки: избирательную проницаемость, пространственную разобщенность продуктов обмена, транспорта веществ внутри клетки, а
протопласт, в целом, отделен ими от клеточной стенки и вакуоли.
Поверхностная мембрана, ограничивающая протопласт от клеточной стенки – плазмолемма – является вторым, а тонопласт – мембрана, отделяющая протоплазму от вакуоли
– третьим барьером на пути проникновения вещества в клетку.
Протопласт, в целом, обладает избирательным поглощением и выделением веществ,
обуславливает этим общую проницаемость клетки.
На основе предлагаемых опытов можно убедиться в избирательной проницаемости
клетки для различных веществ, установить роль клеточной стенки и отдельных плазменных
структур в этих процессах, а также то, что эти функции свойственны только живой клетке.
Материалы и оборудование. Микроскопы, скальпели, предметные и покровные
стекла, пробирки, фильтровальная бумага, спички, очищенная красная свекла, лук-репка,
листочки элодеи, спирт этиловый 50%, уксусная кислота 30%, раствор «нейтральной красной» 0,1%, раствор CaNO 3 1М, раствор KNO3 1М, раствор KSCN 6 1М, раствор NH4 OH, раствор кислого фуксина 0,2%, раствор мочевины 1М.
Порядок выполнения работы
Заложить опыт по работе 3.1 и 3.4, а затем выполнять работ по порядку их расположения.
14
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 3.1. ПРОНИЦАЕМОСТЬ ЖИВОГО И МЕРТВОГО ПРОТОПЛАСТА
ДЛЯ КЛЕТОЧНОГО СОКА
Вырезать из очищенной красной свеклы 12 кусочков мякоти длиной 15-20 мм, шириной и толщиной 5-7 мм. Промыть их водопроводной водой для удаления пигментов поврежденных клеток. Поместить по 3 кусочка в четыре пробирки и залить растворами, согласно вариантам опыта (табл. 6). Одну из пробирок с водой прокипятить в течение одной
минуты. Все пробирки оставить стоять на 1 ч, после чего отметить окраску жидкости в пробирке.
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 6.
Таблица 6
Окраска жидкости
№ пробирки
Вариант опыта
1
Вода
2
Вода + кипячение
3
50% этиловый спирт
4
30% уксусная кислота
Окраска жидкости
2) Сделать вывод о проницаемости для клеточного сока живого и убитого протопласта
Работа 3.2. НАКОПЛЕНИЕ КРАСИТЕЛЯ В ВАКУОЛЯХ
В каплю «нейтральной красной» под покровное стекло положить кусочек эпидермиса с вогнутой стороны чешуи лука. Через 2 мин раствор красителя отфильтровать и заменить каплей воды. Накрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом сначала
при малом, а затем при среднем увеличении, просмотр повторить через 15-20 мин.
Обратить внимание, что при первом просмотре окрашен в малиновый цвет весь протопласт. Через 15-20 мин в живых клетках окрашенными оказываются только вакуоли. По
концам продолговатых клеток отчетливо видна бесцветная протоплазма. У мертвых клеток
цитоплазма и ядро будут окрашенными.
Оформление результатов опыта
1) Сделать рисунки.
Рис. 3.1. а – окраска живой
клетки через 1-2 мин;
б – окраска живой клетки
через 15-20 мин;
15
в – окраска мертвой
клетки
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Какие результаты опыта свидетельствуют об избирательном поглощении веществ
протопластом живой клетки и отсутствии этого у мертвой?
Работа 3.3. ВЛИЯНИЕ ИОНОВ НА СОСТОЯНИЕ ПЛАЗМЫ
Несколько кусочков эпидермиса лука перенести на предметное стекло в каплю молярных растворов азотнокислого кальция, азотнокислого калия и роданистого калия.
Накрыть покровным стеклом. Через 10-15 мин рассмотреть препараты под микроскопом.
Обратить внимание на форму плазмолиза, который зависит от степени набухания и вязкости протоплазмы.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать клетки с разными формами плазмолиза.
Рис. 3.2. а – вогнутый (судорожный) б – выпуклый плазмолиз в – колпачковый плазмолиз
плазмолиз под действием
под действием ионов калия;
под действием
ионов кальция;
ионов калия и –CNS
2) По форме плазмолиза сделать выводы:
а) о проницаемости различных слоев протопласта для ионов испытывавшихся солей
б) о влиянии различных ионов на состояние плазмы (текучесть, вязкость, набухаемость)
Работа 3.4. НЕСТОЙКИЙ ПЛАЗМОЛИЗ
Плазмолиз наблюдается только в том случае, если концентрация раствора, в котором
находится клетка, выше концентрации клеточного сока.
Концентрация клеточного сока может повыситься за счет распада сложных соединений до более простых, а также за счет проникновения молекул вещества из внешнего раствора в клетку. При выравнивании концентрации наступает деплазмолиз.
Ход работы. Молодые листочки на предметном стекле поместить в каплю молярного раствора: а) мочевины; б) азотнокислого калия. Покрыть препараты покровным стеклом
16
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и просмотреть под микроскопом: через 15 мин, через 60 мин и через 90 мин. В каждом случае обратить внимание на степень плазмолиза. При испарении раствора все время добавлять
поверх покровного стекла дистиллированную воду.
Оформление результатов опыта
1) Сделать рисунки.
Клетки в растворе мочевины
Рис. 3.3. а – через 15 мин;
б – через 60 мин;
в – через 90 мин
Клетки в растворе азотнокислого калия
Рис. 3.4. а – через 15 мин;
б – через 60 мин;
2) Сделать выводы.
а) В растворе какого вещества наблюдается деплазмолиз?
в – через 90 мин
б) Какое вещество, не диссоциирующее на ионы, мочевина или ионы К и NO3, легче
проникают в клетку?
Тема 4. ОСМОТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ
Цель занятия. Ознакомиться с простейшими методами измерения осмотического
давления и сосущей силы клетки.
Осмос – односторонняя диффузия вещества, чаще растворителя, через полупроницаемую оболочку в сторону большей концентрации.
Растительную клетку можно рассматривать как осмотическую систему. Водораств оримые вещества клеточного сока создают осмотический потенциал. Роль полупроницаемых
перегородок выполняют цитоплазма и ее мембраны. Эластичная клеточная стенка служит
корпусом осмометра.
Осмотические свойства клетки обуславливают поглощение воды растением из внешней среды и передвижение ее по тканям.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Осмотический потенциал раствора можно выразить формулой: P = СRTi ,
Р – осмотический потенциал в атмосферах;
R – газовая постоянная (0,082);
T – температура от абсолютного нуля (273о + t о C);
i – изотонический коэффициент, зависящий от степени диссоциации молекул растворенного вещества (для недиссоциирующих веществ равен единице);
С – концентрация раствора в молях на литр.
В растительные клетки вода из внешней среды поступает вследствие того, что осмотический потенциал клеточного сока, как правило выше такового во внешнем растворе.
При поступлении воды в клетку по законам осмоса объем вакуоли увеличивается и
плазма оказывает постепенно возрастающее давление на клеточную стенку, вследствие чего
она переходит в напряженное состояние, которое называется тургором.
Давление, оказываемое плазмой на клеточную стенку, называется осмотическим (Р),
противодавление клеточной стенки, препятствующее увеличению объема – тургорным (Т).
Сила с которой клетка сосет воду, называется сосущей силой клетки (S). Она зависит от соотношения Р и Т, и может быть выражена формулой: S = P – T.
Если клетка находится в состоянии плазмолиза, то будучи перенесена в воду или
слабый (гипотонический) раствор, она будет насасывать воду со всей силой осмотического
потенциала (S = P).
При насыщении клетки водой клеточная стенка в силу своей эластичности растягивается и оказывает противодавление на плазму, ограничивая тем самым сосущую силу. В
момент наибольшего напряжения клеточной стенки клетка перестает насасывать воду. В
этом случае Р = Т, отсюда S = 0. Однако и при этом концентрация и осмотический потенциал клеточного сока могут оставаться выше, чем эти показатели в наружном растворе, но
клетка не может насасывать воду, так как дальнейшему увеличению ее объема препятствует
максимальное растяжение клеточной стенки. Здесь объем клеток оказывается максимальным.
При помещении клеток в раствор, концентрация которого выше (гипертонический
раствор), чем концентрация клеточного сока, происходит обезвоживание клеток в результате выхода воды во внешний раствор (экзоосмос). При этом тургорное давление падает, появляется сосущая сила, возрастающая по мере увеличения разницы между Т и Р. При возникновении плазмолиза Р = 0, отсюда S = P. При наступлении плазмолиза объем клеток
уменьшается.
Если концентрация клеточного сока и наружного раствора равны (изотонический
раствор), то не насасывают воду и не отдают ее в наружный раствор. Объем клеток не и зменяется.
Сосущая сила клетки может увеличиваться также при потере воды на испарение. При
этом наступает состояние цитториза. В отличие от плазмолиза при цитторизе уменьшение
объема клетки не сопровождается отставанием протоплазмы от клеточной стенки. Протоплазма, уменьшаясь в объеме, деформирует клеточную стенку, втягивая ее внутрь. Клеточная стенка, обладая упругостью, стремится растянуть протопласт. Здесь тургорное давление
величина отрицательная. Отсюда при цитторизе: S = P – (–T) , или S = P + T.
Материалы и оборудование. Микроскопы, предметные и покровные стекла, лезвия
безопасной бритвы, бюксы, пробирки, пинцеты, стеклянные палочки, полоски фильтровальной бумаги, лук-репка с окрашенными чешуями, молодые листья элодеи, очищенные
вялые и свежие клубни картофеля, полоски миллиметровой бумаги, раствор асхарозы 2М,
дистиллированная вода.
где
Порядок выполнения работы
Работы выполняются в порядке их расположения. Закончив измерение полосок картофеля для первой работы, не оформляя ее, следует заложить опыт по второй работе.
Оформление первой работы следует провести в период, пока срезы находятся в растворе.
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 4.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСУЩЕЙ СИЛЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ
МАКРОСКОПИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Метод основан на подборе наружного раствора такой концентрации, при которой
полоска ткани не изменяет своего размера. Если осмотическое давление наружного раствора будет больше сосущей силы ткани, то раствор будет отнимать воду у клеток, объем их
уменьшается, длина полоски также уменьшается. Если осмотическое давление наружного
раствора будет меньше сосущей силы ткани, то клетки будут насасывать воду из раствора,
увеличиваться в объеме, длина полоски будет увеличиваться. В том растворе, осмотическое давление которого равно сосущей силе ткани, длина полоски остается без изменения.
Ход работы. Из одномолярного раствора сахарозы, пользуясь мерной пробиркой и
пипеткой приготовить по 10 мл растворов с концентрацией 1,0; 0,9; 0,8; 0,7; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3;
0,2; 0,1М (эти растворы используют и для выполнения второй работы).
Для приготовления раствора 0,9М надо взять 9 мл исходного раствора сахарозы и
долить до 10 мл дистиллированной водой, для 0,8М – соответственно 8 мл сахарозы и 2 мл
воды и т.д. Приготовленные растворы тщательно взбалтывают, пробирки располагают в
штативе в порядке убывающей концентрации. Из каждой пробирки часть раствора для работы 5.2. переносят в бюксы, располагая их в том же порядке.
Из клубня картофеля вырезают одинаковые полоски длиной 4 см, толщиной и шириной 2 мм. В каждую пробирку помещают по 3 полоски и выдерживают их там 30 мин, периодически встряхивая. Это время используют для проработки рекомендованной
литературы. Через 30 мин полоски вынимают, обсушивают и измеряют их длину на миллимеровой бумаге. Результаты вписывают в таблицу 9. Измерения начинают с большей концентрации.
Оформление результатов опыта
1) Результаты измерений внести в таблицу 7.
Таблица 7
Изменение длины полосок из мякоти клубня картофеля в растворах сахарозы
разной концентрации
Концентрация
в М/л
Исход-
Размеры полоски через 30 мин, мм
ный
картофель свежий
размер
полос, мм
1
2
картофель вялый
сред.
3
1
2
3
сред.
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
2) Для расчета величины сосущей силы взять концентрацию, при которой размер п олоски не изменялся. Расчет ведется по формуле: S = P = СRTi.
Результаты расчета записать.
Сосущая сила: свежего клубня__________________________атмосфер;
вялого клубня___________________________атмосфер.
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3) Сделать выводы. У какого клубня сосущая сила выше? Объясните, почему?
Работа 4.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ
КЛЕТОЧНОГО СОКА МЕТОДОМ ПЛАЗМОЛИЗА
Метод основан на подборе такой концентрации раствора, при которой наблюдается
очень слабый плазмолиз. Эта концентрация примерно равна концентрации клеточного сока.
Ход работы. С внутренней стороны чешуи лука снимают небольшие кусочки эпидермиса (2 х 2 мм) и помещают их по 3 в стаканчик, начиная с самой высокой концентрации. Если кусочки эпидермиса плавают, их следует «утопить» стеклянной палочкой. В эти
же стаканчики помещают по три листочка элодеи.
Через 20-30 мин приготовить препараты, помещая кусочки эпидермиса или листочки
на предметное стекло в каплю раствора сахарозы, из которого они взяты.
Приготовление и просмотр препаратов начинают с большей концентрации на малом
увеличении микроскопа. Препараты, где наблюдается слабый плазмолиз, для уточнения
просматривают на среднем увеличении. Степень плазмолиза – очень сильный, сильный,
слабый, по уголкам, отсутствует – отмечают в таблице 10.
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 8 и сделать рисунки.
Таблица 8
Клетки лука и элодеи в растворах сахарозы с концентрацией от 1,0М до 0,1М
Концентрация
в М/л
Эпидермис лука
степень
Листочки элодеи
рисунок
плазмолиза
степень
рисунок
плазмолиза
1,0
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
2) Рассчитать осмотическое давление клеточного сока
чешуи лука _____________________________________________________________
листа элодеи ____________________________________________________________
20
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3) В ткани какого растения осмотического давления выше и почему? Ответ свяжите с
условиями внешней среды, где живут эти растения.
Тема 5. СТРОЕHИЕ РАСТИТЕЛЬHОЙ КЛЕТКИ
Задание для самостоятельной работы
Растительная клетка окружена пектиново-целлюлозной стенкой. Все внутреннее содержимое клетки называется протопластом. Он окружен мембраной – плазмалеммой. В
протопласте различают цитоплазму с ее органеллами и включениями, ядро и вакуоль.
Основные органеллы: пластиды, митохондрии, рибосомы, сферосомы, лизосомы,
глиоксисомы и пероксисомы. Структуры: эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи.
Включения: капельки жира, крахмальные зерна, гранулы белка и кристаллы солей орган ических кислот. Ядро окружено ядерной оболочкой, состоящей из двух мембран. Во время
деления в ядре видны хромосомы. В период между делениями в световой микроскоп при
окрашивании можно наблюдать одно или несколько ядрышек и нити хроматина. Вакуоль
окружена мембраной – тонопластом. Внутри находится клеточный сок. У старых клеток вакуоль занимает большую часть протопласта.
Рекомендуемая литература
Атабекова, А. И. Цитология растений / А. И. Атабекова, Е. И. Устинова. – М. : Колос,
1967.
Лебедев, С. И. Физиология растений. – М. : Агропромиздат, 1988. – С. 55-63.
Третьяков, Н. Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. – М. : Колос,
2005. – С. 18-30.
Работа 5.1. ТОHКОЕ СТРОЕHИЕ РАСТИТЕЛЬHОЙ КЛЕТКИ ПО ДАHHЫМ
ЭЛЕКТРОHHОЙ МИКРОСКОПИИ
1) Зарисовать схему растительной клетки.
Рис. 5.1.Схема строения
растительной клетки:
1 – клеточная стенка; 2 – поры;
3 – оболочка ядра; 4 – комплекс
Гольджи; 5 – ядро с ядрышками;
6 – пропластиды; 7 – капли жира;
8 – вакуоль; 9 – тонопласт;
10 – хлоропласт; 11 –митохондрии;
12 – эндоплазматическая сеть
(в центре – шероховатая, покрытая
рибосомами, а сверху и снизу –
свободная, гладкая форма)
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Ответить на вопросы.
а) Что такое протопласт?
б) В чем заключается тесная связь между ядром и цитоплазмой клетки?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
в) Значение пор (поровых канальцев) в клеточных стенках.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
г) Опишите субмикроскопическое строение клеточной стенки.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
д) Эндоплазматическая сеть (строение и роль в жизнедеятельности клетки)
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
е) Комплекс Гольджи (строение и роль в жизнедеятельности клетки)
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
ж) Рибосомы (локализация, размеры, функции)
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
з) Пластиды (типы, функции, ультраструктура внутреннего строения). Зарисуйте
строение хлоропласта.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Рис. 5.2. Схема строения хлоропласта.
Рис. 5.3. Схема молекулярной структуры ламелл
хлоропласта
и) Митохондрии (функции, ультраструктура внутреннего строения). Зарисуйте строение митохондрии. Дайте описание.
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Рис. 5.4. Строение митохондрии: А – общий вид; Б – стенка митохондрии;
1 – наружная мембрана, 2 – внутренняя мембрана, 3 – кристы
Тема 6. ФЕРМЕHТЫ
Цель занятия. Ознакомиться с общим принципом действия, классификацией и сп ецифичностью ферментов.
Ферменты – это специфические биологические катализаторы. Они контролируют
скорость различных реакций и, таким путем, регулируют обмен веществ организма в ц елом.
В настоящее время известно свыше 1000 ферментов. Hа основе характера их действия все
они, по рекомендации комиссии по ферментам Международного биохимического союза,
разделены на 6 классов.
1. Оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные ферменты). Катализируют
окислительно-восстаносительные реакции.
2. Трансферазы (ферменты переноса). Катализируют перенос атомных группировок
(остатки фосфорной кислоты, аминокислот, аминных и метильных групп) от одного соединения к другому.
3. Гидролазы. Группа ферментов, катализирующих расщепление (гидролиз) различных сложных соединений при участии воды на более простые.
4. Лиазы. Катализируют негидролитическое отщепление каких-либо групп от субстрата с образованием двойных связей (или наоборот, присоединение групп к двойной связи).
5. Изомеразы. Катализируют превращение органических соединений в их изомеры.
6. Лигазы (синтетазы). Катализируют соединение двух молекул, связанных с ращеплением пирофосфатной связи в АТФ или других нуклеозидфосфатах.
Эти шесть классов делятся на подклассы и группы подклассов. Каждый фермент,
кроме рабочего названия, имеет рациональное название и шифр из четырех цифр. Первая
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
цифра шифра обозначает класс, вторая – подкласс, третья – группа подкласса, четвертая –
конкретный фермент.
Установлено, что каждый фермент в качестве обязательного компонента содержит
белок. Ферменты, состоящие только из белка, называются однокомпонентными. Многие
ферменты состоят из двух компонентов: белковой части – ферона, и небелковой простетической группы – агона.
Специфичность действия фермента определяется его белковой частью – фероном.
Группы в молекуле фермента, расположенные в различных участках, но взаимодействующие между собой и ответственные за каталитическую активность, получили название
функциональных групп.
Комбинация различных химических группировок в молекуле фермента, благодаря
которому осуществляется его каталитическое действие, называют активным центром. Активный центр может включать несколько функциональных групп. Ферменты, у которых каталитическая активность одного из центров зависит от степени связывания субстрата и эффектора на других центрах, получили название аллостерических ферментов.
Работа 6.1.
1) Зарисуйте схему взаимодействия фермента и субстрата.
Рис. 6.1. Схема взаимодействия фермента с субстратом
2) Зарисуйте схему работы аллостерического фермента.
Рис. 6.2. Схема работы аллостерического фермента
Работа 6.2.
Ответьте на вопросы.
1) Каковы особенности работы ферментов?
_________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
24
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Каково строение ферментов?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
3) Какие ферменты называют аллостерическими? Каков механизм их работы?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Тема 7. ФЕРМЕНТЫ КЛАССА 1. ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ
Цель занятия. Изучить ферменты, участвующие в дыхании.
Ферменты
класса
1.
Оксидоредуктазы
катализируют
окислительновосстановительные превращения дыхательных субстратов. По характеру их действия их
можно разделить на четыре группы: 1) активаторы водорода (дегидрогеназы); 2) активаторы
кислорода (оксидазы); 3) ферменты, выполняющие роль промежуточных переносчиков
электрона; 4) вспомогательные ферменты.
Дегидрогеназы активируют атомы водорода, сообщая этим атомам способность переходить с метаболита на соответствующие акцепторы. Каталитический процесс, в результате которого водород активируется и отделяется от метаболита, называется дегидрированием. Все дегидрогеназы являются двухкомпонентными ферментами. По природе простетических групп они делятся на пиридиновые и флавиновые.
Коферментом пиридиновых дегидрогеназ является никотинамид-адениндинуклеотид (НАД) или никотинамид-аденин-динуклеотид-фосфат (НАДФ). Простетической группой флавинпротеидов служат флавинмононуклеотид (ФМН) или флавинаденин-динуклеотид (ФАД).
В ходе биологического окисления пиридиновые дегидрогеназы являются первыми
акцепторами водорода. При этом субстрат окисляется, а НАД или НАДФ восстанавливается. Пиридиновые дегидрогеназы относятся к анаэробным дегидрогеназам. Они не могут передавать водород непосредственно на кислород. Окисление восстановленного НАД (или
НАДФ) осуществляется либо через цитохром «с», либо с помощью аэробных флавиновых
дегидрогеназ.
НАД(Н2 ) + ФАД
НАД + ФАД(Н2 ).
Окисление ФАД(Н2 ) может осуществляться либо путем прямой передачи водорода
на кислород с образованием перекиси водорода:
ФАД(Н2 ) + О 2
ФАД + Н2 О 2 ,
либо чаще путем транспорта электронов через систему цитохромов:
2e
2e
2e
2e
ФАД(Н2 )
цит b
цит c
цит a
цитохромкосидаза
2Н+
Н2 О
1/2О2 –
При переносе богатого энергией электрона через систему цитохромов происходит
окислительное фосфорилирование – образование богатых энергией макроэргических
связей АТФ.
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оксидазы. К этой группе биологических катализаторов относятся ферменты, функция которых состоит в активации молекулярного кислорода. Следовательно, оксидазы катализируют заключительные этапы окисления. Водород субстрата соединяется с кислородом.
Типовая реакция заключительных оксидаз:
R Н2 + О2
2R + 2Н2 О.
Примером может служить работа широко распространенного в природе фермента –
дифенолоксидазы.
дифенолоксидаза
+ 1/2 О 2
+
дифенол (бесцветный)
Н2 О
хинон (коричневый)
При работе оксидаз вместо свободного кислорода может образовываться перекись
водорода:
RН2 + О2
R+ Н2 О2 .
Образовавшаяся перекись водорода может служить донором кислорода при работе
пероксидаз.
пероксидаза
+ Н2 О2
+ 2Н2 О
Избыток перекиси водорода разлагается вспомогательным ферментом – каталазой.
2Н2 О2
2Н2 О + О 2 .
Терминальные оксидазы являются металлопротеидами. Пероксидазы и каталазы содержат геминовое железо. Они участвуют в образовании промежуточных перекисных соединений, не изменяя при этом своей валентности. Фенолоксидаза – медьпротеид.
Терминальные оксидазы являются металлопротеидами. Пероксидазы и каталазы содержат геминовое железо. Они участвуют в образовании промежуточных перекисны х соединений, не изменяя при этом своей валентности. Фенолоксидаза медьпротеид.
Материалы и оборудование. Пробирки, препаровальные иглы, скальпели, терка,
марля, спиртовки, термостат, метиленовая синька, настойка гваяковой смолы 1%, реактив
«НАДИ», перекись водорода 3%, набухшие семена гороха и кукурузы, картофель, лукрепка.
Рекомендуемая литература
Третьяков, Н. Н. Физиология и биохимия сельскохозяйственных растений. – М. : Колос,
2005. – С. 170-173.
Лебедев, С. И. Физиология растений. – М. : Агропромиздат, 1988. – С. 240-245.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 7.1. ОБНАРУЖЕНИЕ ДЕГИДРОГЕНАЗ В СЕМЕНАХ ГОРОХА
Опыт основан на изменении окраски метиленовой синьки при ее восстановлении п утем присоединения водорода. Восстановленный препарат – лейкосинька – бесцветна. Донорами водорода могут быть дегидрогеназы, находящиеся в семенах гороха.
Ход работы. Набухшие семена гороха очистить от оболочки и поместить по 3 шт. в
две пробирки. В одну из пробирок налить воду и кипятить 5-10 мин. Воду слить и дать
остыть.
Семена в обеих пробирках залить раствором метиленовой синьки на 5-10 мин.
Окрашенные семена тщательно промыть водой. Для создания анаэробных условий налить в
пробирки воды и закрыть пробками. Пробирки поставить в термостат при температуре
26-30о С. Через 40-60 мин пробирки вынуть и отметить окраску семян в каждой пробирке.
Затем воду вылить, семена вытряхнуть на отдельные листочки бумаги. Следить за измен ением окраски при доступе кислорода.
Оформление результатов опыта
1. Как изменилась окраска семян после нахождения их в термостате в анаэробных
условиях? Объясните наблюдаемые явления.
2) Как изменилась окраска семян при переводе их в аэробные условия? Объясните,
почему?
4) Роль дегидрогеназ в наблюдаемых явлениях.
Работа 7.2. ОБНАРУЖЕНИЕ ПОЛИФЕНОЛОКСИДАЗЫ КАРТОФЕЛЯ
ДЕЙСТВИЕМ НА ГВАЯКОВУЮ СМОЛУ
Опыт основан на способности гваяковой смолы (НО—ГС—ОН) окислять дегидрированием по типу полифенолов под действием органических окислителей, с образованием
окрашенных соединений (О=ГС=О).
Ход работы. Неочищенный картофель натереть на терке. Мезгу через марлю отжать
в колбу. Сок отстоять для осаждения крахмала 5-10 мин. (Обратите внимание на постепенное побурение сока). В три пробирки налить примерно по 5 мл сока. В одной из пробирок
сок прокипятить. Заложить опыт согласно схеме (табл. 13). Отметить окраску смеси в пробирках через одну и пять минут. Через 5 мин пробирки встряхнуть. Наблюдать за измен ением окраски.
Для наблюдения распределения ферментов в тканях разрезать клубень. Нанести на
срез несколько капель гваяковой смолы. Обратить внимание на неодинаовое посинение отдельных участков клубня.
27
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 9.
Таблица 9
Окраска смеси сока картофеля и гваяковой смолы
№
пробирки
1
2
3
Состав смеси, в мл
гваяковая
сок картофеля
вода
смола
сырой кипяч.
1,5
—
5
—
1,5
—
—
5
—
1,5
5
—
Окраска смеси через
1 мин
5 мин
2) Почему побурел сок или срез картофеля на воздухе? Свяжите этот процесс с оки слением полифенолов в хиноны. Напишите схематическую реакцию.
3) Зарисуйте срез клубня картофеля после нанесения гваяковой смолы.
Рис.7.1. Клубень картофеля после нанесения гваяковой смолы
4) На каких участках среза клубня картофеля наблюдается более интенсивная окраска, почему?
5) Объясните изменение окраски сырого сока картофеля и гваяковой смолы. Напишите схематическую реакцию. Почему не изменилась окраска смеси в других пробирках?
28
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6) Зарисуйте пробирки после проведения реакции.
Рис. 7.2. Окраска смеси в пробирках
через 1 мин
Рис. 7.3. Окраска смеси в пробирке №1
через 5 мин
7) Как объяснить осветление сока в пробирке №1? Почему остается окрашенным
только верхний слой? В чем причина посинения смеси после взбалтывания?
Работа 7.3. ОБНАРУЖЕНИЕ ПЕРОКСИДАЗЫ
Метод основан на изменении окраски гваяковой смолы при окислении ее пероксидазой. Однако, пероксидаза может использовать только кислород перекисей. Для прохождения реакции следует добавить перекись водорода. В клетке пероксидаза использует также
органические перекиси.
Ход работы. Луковицу репчатого лука разрезать через верхушку и донце пополам.
Нанести и равномерно распределить по срезу сначала несколько капель раствора гваяковой
смолы. Отметить, изменилась ли окраска среза. Затем смочить срез перекисью водорода и
следить за изменением окраски тканей. На предметном стекле смешайте несколько капель
гваяковой смолы и перекиси водорода. Проследите, будет ли изменяться окраска?
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте срез луковицы после нанесения гваяковой смолы и перекиси водорода.
Рис. 7.4. Срез луковицы после нанесения смолы и перекиси водорода
2) Напишите схематическую реакцию процесса.
29
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3) Объясните неодинаковую окраску отдельных участков среза.
4) Почему не окрасилась ткань лука только при нанесении гваяковой смолы?
5) Почему не появилась окраска при смешении гваяковой смолы и перекиси водорода на предметном стекле? Какой компонент реакции отсутствует?__________________
Работа 7.4. ГИСТОХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ НА ЦИТОХРОМОКСИДАЗУ
Реакция основана на том, что в присутствии цитохрома «с» цитохромоксидаза может
окислять смесь диметилпарафенилендиамина и нафтола (реактив «нади») с образованием
окрашенного соединения – индофенолового синего.
Ход работы. Набухшую зерновку кукурузы разрезать вдоль через зародыш. Поместить срез на предметное стекло в каплю реактива «нади». Проследить за изменением
окраски тканей.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте срез зерновки кукурузы после нанесения реактива «нади».
Рис. 7.5. Зерновка кукурузы после обработки реактивом «нади»
2) На каких участках зерновки наблюдается более интенсивная окраска? Как это
объяснить?
Работа 7.5. ОТКРЫТИЕ ФЕРМЕНТА КАТАЛАЗЫ В СЕМЕНАХ ГОРОХА
Опыт основан на наблюдении за выделением пузырьков кислорода при разложении
перекиси водорода ферментом каталазой.
Ход работы. В три пробирки налейте по 5 мл 3% перекиси водорода. В одну из пробирок поместить набухшие семена гороха. Во вторую такое же семя, но предварительно
прокипяченное в отдельной пробирке с небольшим количеством воды. В третью пробирку
бросить сухое семя гороха. Наблюдать и послушать, что происходит в каждой из пробирок.
30
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оформление результатов опыта
1) Напишите реакцию разложения перекиси водорода каталазой.
______________________________________________________________________________
2) Почему отсутствует реакция в пробирке с прокипяченным семенем гороха?
_______________________________________________________________________________
3) Чем объяснить первоначальное отсутствие реакции и ее усиление со временем в
пробирке с сухим семенем гороха?
4) Какую роль играет каталаза в жизни клетки?
Работа 7.6. ОБОБЩЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТОВ
Задание для самостоятельной работы
Используя методические указания и результаты проведенных опытов, заполните
таблицу 10.
Таблица 10
Характеристика работы окислительно-восстановительных ферментов
Название
ферментов
Химическая
природа
протетической группы
Биологический
материал,
содержащий
фермент
Анаэробная
дегидрогеназа
Аэробная
дегидрогеназа
Полифенолоксидаза
Перосидаза
Цитохромоксидаза
Каталаза
31
Доноры
водорода
(окисляющиеся
вещества)
Акцептор
водорода (восстанавливающиеся
вещества)
Продукты
реакции
и их
окраска
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тема 8. ИНТЕНСИВНОСТЬ ДЫХАНИЯ
Цель занятия. Освоить метод определения интенсивности дыхания при измерении
скорости процесса у прорастающих семян различных культур при разных температурах.
Дыхание – это физиологический процесс, в ходе которого химическая энергия органического вещества преобразуется в энергию макроэргических связей АТФ и в дальнейшем
тратится на жизнедеятельность растений.
Основным дыхательным материалом являются углеводы. Схематично процесс дыхания в этом случае можно выразить уравнением:
С6 Н12 О6 + 6 О 2
6 CO 2 + 6 Н2 О + 687 ккал.
Скорость процесса дыхания или его интенсивность можно измерить по расходу органического вещества, поглощенному кислороду, выделенным воде и углекислому газу.
С технической точки зрения удобнее проводить учет углекислого газа, и поэтому
большинство методов основано на этом принципе.
Часто, особенно когда дыхательным субстратом являются не углеводы, а жиры или
белки, более полную характеристику процесса дыхания дает одновременный учет поглощенного кислорода и выделенного углекислого газа.
Работа 8.1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕНСИВНОСТИ ДЫХАНИЯ
ПРОРАСТАЮЩИХ СЕМЯН (по Бойсен-Йенсену)
Метод основан на учете количества углекислого газа, выделяемого семенами при
дыхании. Углекислота поглощается гидроокисью калия по уравнению:
2 КОН + СО 2
К2 СО3 + Н2 О.
Избыток гидроокиси калия оттитровывается соляной кислотой:
КОН + НСl
КСl + Н2 О.
По разности кислоты, пошедшей на титрование опытной и контрольной колбы,
определяется количество углекислоты, выделенной семенами.
Методика выполнения. Отвесить 10 г семян, указанных преподавателем и поместить их в марлевый мешочек. В 0,5 л банки, через отверстие в полиэтиленовой крышке,
налить по 25 мл 0,025 Н раствора гидроокиси калия. Одна из банок будет контрольной, для
учета количества углекислоты, заключенной в ее объеме.
Семена и опытную банку поставить в определенные условия для приобретения ими
заданной температуры. Через 15 мин приоткрыть полиэтиленовую крышку и быстро подвесить в банке марлевый мешочек с семенами так, чтобы он не касался гидроокиси калия.
Банку вновь поставить в заданные условия на 30 мин. У контрольной банки, приоткрыв
крышку имитировать помещение в нее семян. В течение опыта контрольную и опытную
банки периодически осторожно встряхивать, разрушая образующуюся на поверхности ги дроокиси калия пленку.
По истечении времени опыта быстро вынуть семена из опытной банки и на это же
время приоткрыть крышку в контрольной. Содержимое обеих банок оттитровать через
пробку 0,025 Н раствором соляной кислоты до слабо-розового окрашивания, исчезающего
от одной капли кислоты. В качестве индикатора перед титрованием добавить 2-3 капли фенофталеина.
Разница в мл кислоты, израсходованной на титрование гидроокиси калия в контрольной и опытной банках (с), соответствует количеству гидроокиси калия пошедшего на
связывание выделенной в процессе дыхания углекислоты. Рассчитать сколько мг углеки слоты связано с гидроокисью калия: 1 мл 0,025 Н гидроокиси калия содержит 1,4 мг КОН,
отсюда Т гидроокиси калия – 1,4 мг.
2 КОН + СО 2
К2 СО3 + Н2 О.
(56)
(44)
32
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Основываясь на приведенной реакции и молекулярных весах гидроокиси калия и углекислоты, устанавливаем, что 56 мг КОН может поглотить 44 мг СО 2 .
Составляем пропорцию: 2 х 56 ----- 44
С х 1,4 ----- Х,
откуда Х =
мг СО 2.
Учитывая, что интенсивность дыхания принято исчислять в мг СО 2 на 100г семян в
час, полученный результат следует умножить на 20, так как в нашем опыте время 0,5 ч, а
вес семян 10 г.
Оформление результатов опыта
1) Запишите результаты опыта и проведите необходимые расчеты.
Объект – семена _________________________
Условия – температура ___________________
Пошло на титрование:
Контрольная колба (а) – НСl (мл)____________
Опытная колба (б) – НСl (мл) ______________
С= а – в =
Х =
мл
мг на 100 г семян в ч.
=
2) Используя результаты, полученные другими студентами, заполните таблицу 11.
Таблица 11
Интенсивность дыхания семян в зависимости от температуры
(в мг СО 2 на 100 г ч)
Температура, °С
Культура
0
20
37
3) Сделайте выводы об изменении интенсивности дыхания в зависимости от темп ературы.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
4) Ответьте на вопросы.
а) В чем сходство и различие процессов дыхания и горения?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
33
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) Какое значение, кроме энергетического, имеет окисление веществ при дыхании?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Тема 9. ПИГМЕHТЫ ХЛОРОПЛАСТОВ И ИХ СВОЙСТВА
Цель занятия. Научиться извлекать и разделять пигменты хлоропластов. Ознакомиться с их физическими, химическими и оптическими свойствами.
Фотосинтез является самым характерным процессом жизнедеятельности растений,
основным источником накопления органического вещества и энергии на Земле. В этом процессе из углекислого газа и воды, за счет энергии света происходит образование органического вещества.
Главная роль в процессе фотосинтеза принадлежит пигментам листа: зеленым – хлорофиллам «а» и «б», желтым – каротинам и ксантофиллам (каротиноидам). Установлено,
что донором энергии для фотосинтетических реакций служит хлорофилл «а». Остальные
пигменты передают ему поглощенную энергию.
По химической природе хлорофиллы «а» и «б» – сложные эфиры дикарбоновой кислоты – хлорофиллина (1) и двух спиртов: метила (2) и, встречающегося только в растениях,
спирта фитола (3).
Хлорофилл «а»
COOC20 H39 (3)
MgN4 OH30 C32
(1)
Хлорофилл «б»
COOC20 H39 (3)
MgN4 O 2 H28 C32
COOCH3 (2)
(1)
COOCH3 (2)
Каротиноиды – это непредельные углеводороды с эмпирической формулой С 40 Н56.
Они обладают ярко выраженными гидрофобными свойствами, сродством к липофильным
растворителям.
Ксантофиллы – кислородсодержащие производные каротина. Они имеют от одной до
шести гидроксильных групп (–ОH). Основной представитель – лютеин имеет формулу
С40 H56 О 2 . Имея гидроксильные группы, ксантофиллы обладают гидрофильными свойств ами, легко растворяются в спирте и хуже, чем каротиноиды, в липофильных растворителях.
Материалы и оборудование 1. Hожницы. 2. Ступки с пестиком. 3. Пробирки.
4. Воронки. 5. Бумажные фильтры. 6. Полоски хроматографической бумаги. 7. Пипетки.
8. Цилиндры с бензином закрытые пробкой. 9. Спиртовки. 10. Спички. 11. Спектроскопы.
12. Свежие и сухие листья растений. 13. Кварцевый песок. 14. Этиловый спирт 96%.
15. Дистилированная вода. 16. Щелочь в кристаллах. 17. Соляная кислота 10%. 18. Метиловый красный (насыщенный раствор в этиловом спирте). 19. Кристаллическая аскорбиновая
кислота. 20. Уксуснокислая медь.
Работа 9.1. ПОЛУЧЕHИЕ СПИРТОВОЙ ВЫТЯЖКИ
СМЕСИ ПИГМЕHТОВ ЛИСТА
Методика выполнения. Живой или высушенный лист растения мелко нарезать в
ступку, прибавить немного кварцевого песка и растереть с 3 мл этилового спирта. Продолжая растирать, постепенно добавить еще 5-7 мл спирта. Сильно разбавлять вытяжку не следует, необходимо получить раствор темно-зеленого цвета. Через фильтр, предварительно
смоченный этиловым спиртом, отфильтровать полученную вытяжку в пробирку. Полученный фильтрат использовать для последующих опытов.
34
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оформление результатов опыта
1) Перечислите, какие пигменты листа перешли в спиртовую вытяжку?
_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Работа 9.2. РАЗДЕЛЕHИЕ ПИГМЕHТОВ МЕТОДОМ БУМАЖHОЙ
ХРОМАТОГРАФИИ (МОДИФИКАЦИЯ МЕТОДА М.С. ЦВЕТА)
Принципы хроматографии впервые были разработаны русским физиологом
М.С. Цветом в начале ХХ века. Метод основан на различной адсорбции пигментов на
бумаге и разной растворимости в подвижном растворителе, в данном случае бензине. Бензин, поднимаясь по бумаге, увлекает за собой нанесенные пигменты. Скорость перемещения, а значит, и высота подъема каждого пигмента зависит от сродства его к целлюлозе и
растворимости в бензине (липофильный растворитель). Чем лучше растворяется пигмент в
растворителе и меньше его адсорбционное сродство к целлюлозе, тем быстрее он передв игается и выше располагается от места нанесения вытяжки.
Методика выполнения. Взять полоску хроматографической бумаги (не руками, за
петельку) и нанести на нее вдоль стартовой линии, в виде полосы, спиртовую вытяжку пи гментов. После высыхания вытяжку наносят еще 3-5 раз, пока не образуется ярко-зеленое
пятно. Держа бумажную полоску за петельку, опустить ее строго вертикально в цилиндр,
чтобы кончик (3-4 мл) касался бензина. Цилиндр закрыть пробкой и поставить для разгонки
пигментов в темное место (на свету пигменты разрушаются).
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать установку для разделения пигментов. Объяснить, какой из пигментов и
почему расположен на хроматограмме выше?
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Рис. 9.1. Установка для разделения пигментов
2) Зарисовать хроматограмму, обозначить места расположения отдельных пигментов.
Рис. 9.2. Хроматограмма вытяжки пигментов листа
35
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 9.3. РАЗДЕЛЕHИЕ ПИГМЕHТОВ ПО КРАУСУ
Метод основан на разной растворимости отдельных пигментов в двух несмешивающихся жидкостях – бензине и спирте.
Методика выполнения. В большую пробирку налить 1 мл спиртовой вытяжки,
1,5мл бензина и 2-4 капли воды. Закрыть пробирку пальцем и энергично встряхнуть. После
отстаивания жидкость в пробирке разделится на два слоя. Бензин, как более легкий, расположится сверху, а спирт – внизу. Бензиновый слой будет окрашен в зеленый цвет, сюда переходит хлорофилл и каротин, спиртовой слой будет окрашен в золотисто-желтый, в нем
останется наиболее гидрофильный пигмент – ксантофилл.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте пробирку с разделившимися пигментами. Укажите, в каком слое, какие
пигменты располагаются. Основываясь на строении молекулы, объяснить различную растворимость пигментов в спирте и бензине.
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Рис. 9.3. Разделение пигментов по Краусу
Работа 9.4. ОМЫЛЕHИЕ ХЛОРОФИЛЛА ЩЕЛОЧЬЮ И ОТДЕЛЕHИЕ КАРОТИHА
Из пробирки с пигментом, разделенным по Краусу, пипеткой отсосать нижний желтый раствор, перенести его в тонкую пробирку и сохранить для дальнейшей работы. Если в
пробирке осталось немного желтого раствора, то отсосать его с частью зеленого и обезличить.
В оставшуюся зеленую вытяжку добавить равный объем этилового спирта, две капли
воды и кристаллик щелочи. Пробирку энергично встряхнуть. Под действием щелочи происходит омыление хлорофилла. Метиловый спирт и спирт фитол отщепляются, образуя калиевую соль хлорофиллиновой кислоты – хлорофиллид калия. Это соединение сохраняет зеленый цвет и основные оптические свойства хлорофилла, но в результате отщепления гидрофобного «хвоста» хлорофиллид обладает более выраженными гидрофильными свойств ами, поэтому из бензина переходит в спирт. После отстоя жидкость в пробирке вновь разделится на два слоя: верхний бензиновый – желтый, нижний спиртовый – зеленый.
Оформление результатов опыта
1) Напишите реакцию омыления хлорофилла.
36
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Зарисуйте пробирку с разделившимися слоями жидкости. Укажите, в каком слое
растворены отдельные пигменты. Объясните, почему хлорофилл после омыления перешел
из бензина в спирт?
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
__________________________________
Рис. 9.4. Разделение пигментов после омыления хлорофилла
Работа 9.5. ПОЛУЧЕHИЕ ФЕОФИТИHА И ОБРАТHОЕ ЗАМЕЩЕHИЕ
ВОДОРОДА АТОМАМИ МЕТАЛЛА
Предлагаемый опыт позволяет убедиться, что зеленая окраска хлорофилла зависит от
металлоорганической связи атомов азота в порфириновом ядре. Атом магния в порфири новом ядре удерживается сравнительно слабо и при осторожном действии сильных кислот
его можно заменить двумя протонами. Это приводит к образованию вещества бурого цвета
– феофитина.
Если на феофитин подействовать солями меди, цинка или ртути, то два протона в
ядре замещаются соответствующими металлами. Зеленая окраска несколько отличная от
хлорофилла, вновь восстанавливается.
Методика выполнения. В две пробирки взять по 2-3 мл спиртовой вытяжки пигментов и в одну из них прибавить по каплям 10% соляной кислоты. Убедиться, что зеленая
окраска перешла в бурую (феофитин). В пробирку с феофитином внести несколько кристалликов уксуснокислой меди и осторожно нагреть на спиртовке. Убедиться, что бурый
цвет вновь перешел в зеленый.
Оформление результатов опыта
1) Hаписать реакцию образования феофитина под действием соляной кислоты.
2) Hаписать реакцию замещения протонов в ядре порфирина на атомы меди под действием уксуснокислой меди при нагревании.
3) Зарисовать пробирки с исходными и производными веществами.
Рис. 9.5. Пробирка
с хлорофиллом
Рис. 9.6. Пробирка
с феофитином
37
Рис. 9.7. Пробирка
с хлорофиллидом меди
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 9.6. ИЗУЧЕHИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПИГМЕHТОВ ЛИСТА
Световая энергия в процессе фотосинтеза должна быть поглощена пигментом листа.
Однако поглощение видимого света осуществляется не во всех диапазонах спектра. Каждый
пигмент имеет свой характерный спектр поглощения. Те лучи, которые поглощаются пи гментами и используются при фотосинтезе, получили название фотосинтетически активной
радиации (ФАР).
Методика выполнения. Установить спектроскоп по отношению к свету так, чтобы
все области спектра имели одинаковую яркость. Поочередно помещая перед щелью спектроскопа пробирки, с вытяжками разных пигментов, определить положение темных полос,
которые соответствуют лучам, поглощаемых данным пигментом.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте спектрограммы для разных пигментов.
хлорофилл «а» и «б»
каротин
ксантофилл
2) Ответьте на вопросы.
а) В каких лучах спектра наблюдается максимум поглощения хлорофиллов?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
б) В каких лучах спектра наблюдается максимум поглощения каротина и ксан тофилла?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
в) Какие лучи спектра видимого света не поглощают пигменты листа?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Работа 9.7. HАБЛЮДЕHИЕ ФЛУОРЕСЦЕHЦИИ ХЛОРОФИЛЛА
При поглощении хлорофиллом кванта света один из его электронов переходит на орбиту с более высоким энергетическим уровнем. Молекула оказывается в "возбужденном"
состоянии. Время жизни молекулы в "возбужденном" состоянии чрезвычайно мало. В живом листе энергия возбуждения используется в фотохимических реакциях. В раств оре хлорофилла такие реакции не проходят, и электрон вновь возвращается на исходную орбиту,
что сопровождается излучением кванта света. При этом имеет более длинную волну, так
как часть энергии рассеивается в виде тепловой. Поэтому хлорофилл, поглотив кван т синего цвета (более богатый энергией), флуоресцирует, излучая квант красного цвета (более
бедный энергией).
38
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Методика выполнения. Сырую вытяжку всех пигментов рассмотреть на темном
фоне в отраженном свете. Изменяя угол падения и направление взгляда, добиться вишневокрасного свечения вытяжки.
Работа 9.8. ФОТОСЕHСИБИЛИЗИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ХЛОРОФИЛЛА
В световых реакциях фотосинтеза энергия поглощенного хлорофиллом кванта света
используется для фотолиза воды (отщепление кислорода), восстановление HАДФ до
HАДФ(2H) и образования макроэргических связей АТФ, т.е. на фотосинтетическое фотофосфорилирование.
Считают, что в переносе электронов воды к HАДФ участвуют последовательно две
пигментные системы, которые содержат различные формы хлорофилла "а", отличающиеся
максимумом поглощения в длинноволновой части спектра. В первую систему входят также
каратиноиды, а во вторую – хлорофилл "б" и ряд других вспомогательных пигментов. Конечный результат фотоокисления воды – выделение молекулярного кислорода и образование богатых энергией и восстановительной силой соединений – АТФ и HАДФ(2H), необходимых для последующего восстановления углекислого газа.
Упрощенно фотолиз воды можно представить следующим образом:
H2 О + HАДФ + АДФ + H3 РО4
СВЕТ
HАДФ(H2 ) + АТФ + 12 О 2 .
Х ЛОРОФИЛЛ
Как видно из уравнения, хлорофилл выполняет здесь функцию фотосенсибилизатора, способствующего переносу электрона (протона) к HАДФ.
Фотосенсибилизирующая роль хлорофилла может быть продемонстрирована в модельных опытах с выделенным из растений пигментом.
Для этого в качестве источника водорода берут аскорбиновую кислоту, а акцептор
водорода – метиловый красный, который, присоединяя водород, восстанавливается в неокрашенное лейкосоединение. Аскорбиновая кислота окисляется в дегидроаскорбиновую
кислоту. Эту реакцию легко наблюдать, поскольку она связана с обесцвечиванием метилового красного, окраска же хлорофилла остается без изменения.
Ход работы. Берут четыре пробирки, в первые три приливают по 5мл спиртовой вытяжки хлорофилла, а в четвертую – 5 мл этилового спирта. В 1,2 и 4 пробирки вносят по
50 мг кристаллической аскорбиновой кислоты и несколько раз хорошо встряхивают раствор.
Во все пробирки с хлорофиллом прибавляют по каплям раствор метилового красного
до тех пор, пока окраска не перейдет в красно-бурую.
В четвертой пробирке окраску раствора доводят с помощью индикатора до яркорозовой.
Вторую пробирку закрывают чехлом из черной бумаги, а затем все пробирки ставят
в штатив и освещают электрической лампой (300 вт), расположив ее на расстоянии примерно 15 см от штатива. Для поглощения тепловых лучей между пробирками и источником
освещения помещают заполненый водой сосуд с плоскопараллельными стенками.
После 20-30 мин освещения в первой пробирке вследствие восстановления метиловый красный обесцвечивается, и раствор вновь приобретает зеленую окраску. В опытных
пробирках окраска раствора не меняется, так как в отсутствие света, аскорбиновой кислоты
или хлорофилла метиленовый красный не восстанавливается в лейкосоединение.
Оформление результатов опыта
1) Результат опыта записать в таблице 12.
39
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 12
Фотосенсибилизирующее действие хлорофилла
Вариант
1
Хлорофилл
5
Этиловый
спирт, мл
–
Аскобиновая
кислота, г
50
Раствор метилового красного
До появления
Условия
опыта
свет
2
5
–
50
красно-бурой
темнота
3
5
–
–
окраски
свет
4
–
5
50
Результаты
свет
2) Объяснить полученные результаты.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
1) Ответьте на вопросы и сделайте рисунки.
а) Что следует понимать под компенсационной точкой?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
б) В чем особенности физиологии фотосинтеза и анатомического строения листа у
светолюбивых и теневых растений (рисунок и краткое описание)?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
Рис. 9.8. Поперечный срез листа светолюбивого растения
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
____________________________________
__________________________________
Рис. 9.9. Поперечный срез листа теневого растения
40
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
в) Зарисуйте структурную формулу хлорофилла
Структурной основой молекулы хлорофилла
является порфириновое ядро, состоящее из пиррольных колец. В центре находится атом магния, связанный с четырьмя атомами азота, которые придают ядру гидрофильный характер. Фитол, занимающий
большую часть молекулы хлорофилла, состоит из углеводородных группировок и придает молекуле гидрофобные свойства. Таким образом, молекуле хлорофилла свойственны гидрофильные свойства, что имеет важное значение значение для пространственного
фиксирования молекулы хлорофилла в ламеллах –
гран хлоропластов.
Рис. 9.10. Структурная формула хлорофилла «а»
г) Напишите формулу урожая Л. А. Иванова и сделайте выводы из нее.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
е) Объясните понятие: продуктивность фотосинтеза. От чего она зависит, какие
условия и приемы агротехники способствуют ее увеличению?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Тема 10. СМЕЩЕНИЕ рН ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА
КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ РАСТЕНИЙ.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ
Корни растений способны активно изменять реакцию среды в связи с постоянным
обменом ионами, свойствами протоплазмы, выделением органических кислот из клеток.
Особенно быстро происходит изменение рН в небуферных растворах.
Потребность растений в различных ионах неодинакова. Это приводит к преимущественному поглощению из соли либо аниона, либо катиона, что также в сильной степени
изменяет реакцию среды. Соли, из которых преимущественно поглощается катион (в обмен
на Н+) называются физиологически кислыми, если поглощается анион – физиологически
щелочными. Это необходимо учитывать при составлении питательных растворов и применении удобрений. Иначе возможно сильное изменение рН в нежелательную сторону.
41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 10.1. СМЕЩЕНИЕ рН КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ В РАСТВОРАХ
С РАЗНОЙ КИСЛОТНОСТЬЮ
Цель работы. Убедиться в быстром смещении рН среды под действием корневой
системы.
Материалы и оборудование. Широкие стаканчики; рН-метр; штатив с пробирками;
пипетки на 1 и 5 мл; раствор Кнопа, 0,01Н растворы NaOH и HCl; проростки растений ячменя.
Ход работы. В четыре стаканчика налить по 5 мл раствора Кнопа. Определить исходный рН раствора. Добавляя по каплям NaOH или HCl, установить в разных пробирках
рН: 6,0, 6,0, 7,0 и 7,8. В каждый из стаканчиков поместить в раствор 5 ростков ячменя. Через час определение рН повторить.
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 12.
Таблица 12
Смещение рН раствора Кнопа корнями растений
рН питательной смеси
в начале опыта
в конце опыта
5,0
Варианты
1
2
6,0
3
7,0
4
7,8
2) Сделайте вывод о характере смещения кислотности раствора
Работа 10.2. ИЗМЕНЕНИЕ рН ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА КОРНЯМИ
РАСТЕНИЙ ПРИ РАЗНЫХ ИСТОЧНИКАХ АЗОТА
Цель работы. Определить смещение рН питательного раствора, содержащего различные источники азота (нитратные, аммиачные формы или нитратные и аммиачные вместе).
Материалы и оборудование. Стеклянные банки 0,25 л; марля, пропитанная парафином; рН-метр; резиновые кольца; питательные смеси Кнопа, Прянишникова ПфеффераКнопа (видоизмененная); проростки растений пшеницы с развитыми корнями.
Ход работы. Определить исходную рН раствора. Налить раствор на 5-8 мм ниже
края 0,25 л банки. Банки с раствором завязать пропарафиненной марлей. В марле сделать
отверстия и пропустить через них в раствор корни растений. Через 6-8 дней повторно
определить рН раствора.
42
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 13
Состав питательных смесей (г/л)
Соли
Кнопа
Ca(NO 3 )@
(NH4 )2 SO4
NH4 NO3
KH2 PO4
CaHPO 4
MgSO 4
CaSO 4
KCl
FeCl3
1,0
—
—
0,25
—
0,25
—
0,13
0,01
Измененная
Пфеффера-Кнопа
—
0,78
—
0,33
—
0,33
0,34
0,16
0,01
Прянишникова
—
—
0,24
—
0,17
0,06
0,34
0,16
0,03
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 14.
Таблица 14
Изменение рН раствора при использовании растениями разных источников азота
Название смеси
рН раствора
в начале опыта
в конце опыта
Источник азота
Кнопа
Пфеффера-Кнопа
Прянишникова
2) Описать и объяснить характер изменения рН раствора в различных смесях
Работа 10.3. ВЕГЕТАЦИОННЫЙ МЕТОД. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ
ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ МИНЕРАЛЬНОГО ПИТАНИЯ
Цель работы. Освоить методику выращивания растений в водных культурах. Изучить роль элементов питания в жизни растений. Отметить уклонения в физиологии и росте
растений при исключении отдельных элементов из питательной смеси.
Ход работы. 1) Изучить методику вегетационного опыта и признаки недостатка
элементов минерального питания, используя рекомендуемую литературу и слады.
В состав растений входят почти все известные элементы, однако многие из них не
относятся к необходимым. Это можно установить при выращивании растений на искусственных питательных смесях в водных или песчаных культурах, последовательно исключая из них отдельные компоненты.
Все необходимые растению элементы питания можно подразделить на макро- и микроэлементы.
43
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Макроэлементы: N, P, K, S, Ca, Mg, Fe. Они, кроме железа, требуются растению в
большом количестве. Содержание их в сухой массе растений составляет от десятков до
0,1%. Потребность в железе невелика, но оно имеет исключительно важное значение и его
часто не достает растению.
Микроэлементы: Cu, B, Zn, Mo, Co, Mn, Cl. Содержание их в сухой массе растений от 0,001 до 0,00001%, но они безусловно необходимы растению. Возможно, что в очень
небольших количествах необходимы и некоторые другие элементы.
Каждый элемент выполняет свою, специфическую функцию в метаболизме. Отсутствие любого из них нарушает обмен веществ, что внешне проявляется в появлении на растении специфических признаков голодания.
ПОМНИ! Появление признаков голодания – болезнь. Этого нельзя допускать. Наличие их указывает на допущенное нарушение агротехники, на обязательное снижение урожая. В таких случаях необходимы срочные меры. Важно! Своевременно выяснить потребности растения, предотвратить их голодание. Однако, внешние признаки недостатка элементов питания агроном должен знать.
АЗОТ. При недостатке у большинства растений сначала наблюдается пожелтение
нижних старых листьев. Далее листья буреют и отмирают. При остром недостатке азота листья становятся почти желтыми. В растениях накапливается антоциан. Жилки с нижней
стороны, а часто и стебли окрашиваются в красный цвет.
Недостаток азота сказывается на росте и развитии растений: уменьшаются размеры
листьев, плодов, семян и самого растения. Ослабляется ветвление и кущение (у злаков). Ф азы развития проходят ускоренно. Вегетационный период сокращается. Урожай резко сн ижается.
ФОСФОР. При недостатке фосфора листья приобретают темно-зеленую окраску с
голубоватым оттенком. Усиленно синтезируется антоциан. Все части растения, содержащие мало хлорофилла (стебли, черешки, жилки, нижняя сторона листьев) окрашиваются в
интенсивный пурпурно-фиолетовый цвет. Нижние листья с краев отмирают. Граница отмирания выражена четко.
Недостаток фосфора вызывает снижение энергетических процессов, замедление деления клеток. Рост растений замедляется, переход к цветению задерживается. Репродуктивные органы недоразвиваются, а часто отмирают.
КАЛИЙ. Характерный важный признак калийного голодания – отмирание листьев с
верхушки вниз по краям (краевой ожог), а затем между жилками.
Калий оказывает сильное влияние на состояние коллоидов цитоплазмы клетки. При
недостатке его снижается водоудерживающая способность цитоплазмы, ослабляется отток
ассимилятов из листа, нарушается регуляция движения устьиц. Они остаются полуоткрытыми даже при обезвоживании тканей. Все это выражается в обезвоживании листьев, св исании их в результате потери тургора.
Достаточное калийное питание растений повышает их устойчивость к низким и в ысоким температурам, к недостатку влаги.
СЕРА. При недостатке этого элемента замедляется рост стеблей в толщину. Они
становятся деревянистыми. Листья, в первую очередь молодые, приобретают бледнозеленую окраску.
МАГНИЙ. Характерный признак недостатка – междужилковый хлороз, что связано
с синтезом хлорофилла. Магний способен к реутилизации, т.е. притекает из старых органов
в молодые по жилкам. Около них синтез хлорофилла идет более интенсивно и они остаются
зелеными более длительное время.
КАЛЬЦИЙ. При недостатке, в первую очередь, страдают молодые органы. Верхние
листья становятся хлоротичными, отмирают точки роста, кончики корней.
ЖЕЛЕЗО. При недостатке этого элемента наблюдается снижение синтеза хлорофилла. Листья, в первую очередь верхние, теряют зеленую окраску (общий хлороз). При
острой нехватке желтым становится все растение.
44
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МЕДЬ. Недостаток проявляется в неярком хлорозе, вялости и ослабленном росте
молодых листьев. У бобовых наблюдается увядание и преждевременное старение молодых
листьев без признаков хлороза.
БОР. При недостатке прежде всего отмирают точки роста и молодые меристематические ткани. У двулетников (корнеплоды, капуста) наблюдается «гниль сердечка». Дефицит бора снижает передвижение углеводов по растению. Злаковые, как правило, от недостатка бора не страдают.
ЦИНК. Для недостатка цинка характерны укороченные междоузлия, образование
розеток мелких, узких листьев в верхней части растения. Особо чувствительны к недостатку
этого элемента плодовые растения. Цинк повышает жаростойкость растений.
МАРГАНЕЦ. Признаки голодания напоминают признаки недостатка магния, но
проявляются не на нижних, а на верхних молодых листьях. У злаков в основании молодых
листьев часто наблюдается серая пятнистость.
Признаки голодания растений при недостатке определенных элементов можно
изучить в вегетационном опыте путем исключения отдельных элементов из питательной смеси.
Для этого в порядке, указанном в таблице 15, растворить в 200 мл дистиллированной
воды двойное количество солей, согласно закладываемому варианту опыта. Во все варианты, кроме восьмого, добавить по 4 мл раствора тетраборнокислого натрия (буры) и серн окислого марганца.
Отмерить 150 мл полученного раствора в бутылку. Он будет использован для замены
питательной смеси. На бутылку со сменным раствором прикрепить этикетку, где указать:
исключенный из смеси элемент, дату закладки опыта. Бутылку поставить на хранение.
Оставшиеся 50 мл раствора перелить в 0,5 л. Банку с окрашенной наружной поверхностью,
долить 480 мл дистиллированной воды и 2 мл раствора соли железа. Заэтикировать также
как бутылку.
Сверху банку накрыть картонным кружком с отверстиями и завязать ее марлей. Проделать в марле отверстия для семян и пробки. В каждую банку посадить 5 проростков кукурузы. Корешки их должны доставать раствор. Для поддержания растений сделать сверху
банки спираль из проволоки. Для обогащения кислородом раствор 2-3 мин продуть микрокомпрессором. Отверстие в крышке закрыть пробкой и поставить банку с проростками на
свет.
Таблица 15
Состав опытных питательных смесей
№ Варианты
опыта Ca(NO3 )2
1
2
3
4
5
6
7
8
Полная
смесь
Без N
Без P
Без K
Без S
Без Ca
Без Mg
дистиллированная вода
NaNO3
KH2 PO4
1,0
–
0,25
–
1,0
1,0
1,0
–
1,0
–
–
–
–
–
1,04
–
–
0,25
–
–
0,25
0,25
0,25
–
Солей в г на 1л раствора
NaH2 PO4 KCl
MgSO4 NaCl
x 7H2 O
–
0,12
0,25
–
–
–
0,25
–
–
–
–
0,12
0,25
0,13
0,13
0,13
–
0,25
0,25
0,25
0,25
–
–
–
–
0,1
–
–
–
–
MgCl2
x 6 H2 O
–
–
–
–
0,21
–
–
–
CaSO4 Na2 SO4
x 2H2 O
–
–
1,03
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
0,15
–
Примечание! После растворения последней соли в раствор (кроме варианта 8) добавить по 4 мл раствора Na2 B4O7, MnSO4.
45
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ВНИМАНИЕ! Попадание в раствор даже ничтожных количеств исключаемого элемента может исказить результаты опытов. Всю используемую посуду, мерные инструменты, трубку аэратора перед употреблением обязательно споласкивать дистиллированной в одой, следить за отсутствием остатка раствора от другого опыта в трубке аэратора. Сливное
отверстие в банке должно быть всегда закрыто пробкой.
Уход за опытными растениями. Опыт продолжается 3-4 недели. За это время производится 2-3 замены раствора. Для этого используются следующие 50 мл концентрированного раствора с добавлением 480 мл дистиллированной воды. Старый раствор сливают, а
новый доливают через сливное отверстие не вынимая растений. Между сменами раствора,
не реже одного раза в 2-3 дня, раствор в банках с растениями продувают 2-3 мин микроаэратором. Это же необходимо делать и после смены раствора.
ВНИМАНИЕ! При продувании раствора трубку аэратора вынимать, не выключая
прибора. В противном случае часть раствора может остаться в трубке, что исказит результаты опыта.
2) Сделать описание характерных признаков голодания при недостатке того или ин ого элемента минерального питания.
Полная смесь
Без азота
46
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Без фосфора
Без калия
Без серы
47
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Без кальция
Без магния
Дистиллированная вода
48
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Задание для самостоятельной работы
1) Какие соли, содержащие азот, являются:
физиологически кислыми ________________________________________________________
физиологически щелочными _____________________________________________________
физиологически нейтральными или слабокислыми ___________________________________
2) Приведите примеры солей:
физиологически кислых __________________________________________________________
физиологически щелочных _______________________________________________________
физиологически нейтральных или слабокислых ______________________________________
Тема 11.ТРАНСПИРАЦИЯ КАК ПРОЦЕСС, СОПУТСТВУЮЩИЙ ФОТОСИHТЕЗУ
Цель занятия. Освоить методику определения интенсивности траспирации. Озн акомиться с механизмом устьичных движений. Понять связь между транспирацией, фотосинтезом и урожаем.
Транспирация – физиологический процесс испарения воды живым листом.
Различают устьичную и кутикулярную транспирацию.
Устьичная транспирация тесно связана с фотосинтезом. Для того, чтобы шел фотосинтез, устьица должны быть открытыми, через них осуществляется поступление СО 2 в
лист. Одновременно через открытые устьица происходит испарение воды из межклетников
листа. В жаркую, сухую погоду это могло бы привести к гибели листа от иссушения. Одн ако этого не происходит – у растения, в процессе эволюции, выработался сложный механизм
устьичных движений. Они закрываются ночью, когда фотосинтез не идет, и днем в сухую
жаркую погоду, когда растению грозит иссушение.
Кутикулярная транспирация с процессом фотосинтеза не связана и растением практически не регулируется, но светолюбивые растения, особенно ксерофиты, приспособились
к сокращению внеустьичных потерь воды.
У разных растений расход воды на создание 1 г сухого вещества неодинаков:
от 200 до 2000 г. Из этого количества только 1:5-2,0 г идет непосредственно на синтез органических веществ, остальное испаряется.
Транспирация обуславливает работу верхнего концевого двигателя, чем обеспечив ает передвижение воды и растворенных веществ по сосудам от корня к листьям. Испаряясь,
вода охлаждает лист, защищая его от перегрева. В то же время в таких размерах транспирация, особенно при орошении не является физиологически необходимой и может быть при
определенных условиях снижена. Чтобы добиться этого, необходимо знать механизм
устьичных движений, понять, от каких условий зависит интенсивность транспирации.
Материалы и оборудование. 1. Микроскопы. 2. Предметные и покровные стекла.
3. Пинцет. 4. Лезвия. 5. Весы. 6. Кристаллизатор. 7. Чашки Петри. 8. Hожницы. 9. Бумага
для определения площади листа. 10. Вата. 11. Люминисцентная лампа. 12. Влажная камера.
13. Полоски фильтровальной бумаги. 14. Пенициллиновые пузырьки. 15. Свежие листья
комнатных растений. 16. Раствор глицерина 5-% в капельнице. 17. Вода кипяченая.
49
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 11.1. ВЛИЯHИЕ ВHЕШHИХ УСЛОВИЙ HА ИHТЕHСИВHОСТЬ ТРАHСПИРАЦИИ
Ход работы. Выполнять вариант опыта по указанию преподавателя. В пенициллиновый пузырек налить капяченой воды на 3/4 его объема. Срезать лист с длинным черешком и
контуры листовой пластинки обвести на листе бумаги. Срез обновить под водой, черешок
быстро опустить в пенициллиновый пузырек, отверстие закрыть ватным тампоном, чтобы
вата не касалась воды. Опытный лист в склянке, не взвешивая, поставить в заданные условия для адаптации на 15 мин. Контрольную склянку взвесить с точностью до 0,1 г и поставить на транспирацию на 1 ч. Взвесить опытную склянку, записать вес и возвратить в заданные условия на 1 час.
Через час взвешивание повторить. Разница с первоначальным весом покажет количество воды, израсходованное на транспирацию.
Чтобы вычислить интенсивность траспирации, необходимо определить площадь листа. Использовать весовой метод. Вырезать из бумаги квадрат 10 х 10 см (1 дм2 ) и контур
листа. Взвесить и по пропорции найти площадь листа:
= , откуда S =
где
,
М – масса квадрата в 1 дм2 ;
m – вес контура листа в г;
С – площадь квадрата, в дм2 ;
S – площадь листа в дм2 .
Интенсивность транспирации рассчитать по формуле:
, в г на м2 в ч,
И.Т. =
где
100 – коэффициент перевода с дм2 на м2 ;
а – убыль в весе после транспирации, г;
S – площадь листа в дм2 ;
t – продолжительность опыта, 1 ч.
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 16.
Таблица 16
Влияние внешних условий на интенсивность транспирации у___________(растений)
Варианты опыта
Вес склянки, г
в начале
в конце
опыта
опыта
Контроль (комнатные
условия)
Яркий свет
Яркий свет + ветер
Темнота
Влажный воздух
50
Транспирация
Убыль
Площадь
в весе,
листа,
г
дм 2
Интенсивность,
г на м 2 в ч
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2) Сделайте выводы о влиянии внешних условий на интенсивность транспирации и
о способности растения регулировать транспирацию.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Работа 11.2. ИЗУЧЕHИЕ УСТЬИЧHЫХ ДВИЖЕHИЙ
Ход работы. Срез эпидермиса с нижней стороны листа поместить в капле воды на
предметное стекло, накрыть покровным и рассмотреть под микроскопом открытые устьица. Заменить воду 5% раствором глицерина: не снимая покровного стекла, нанести несколько капель глицерина рядом с покровным стеклом и с другой стороны оттянуть воду
фильтровальной бумагой. Hаблюдать закрывание устьиц. Спустя 15-20 мин наблюдение повторить: глицерин проникнет через цитоплазму в клеточный сок, осмотический потенциал
клетки возрастает, произойдет деплазмолиз – устьица откроются. Снова заменить глицерин
на воду: в результате проникновения глицерина в клетку осмотический потенциал ее пов ысился и в чистой воде устьица откроются еще шире.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать устьица в открытом и закрытом состоянии.
Рис. 11.1.Устьичная щель открыта
Рис. 11.2.Устьичная щель закрыта
2) Описать особенности строения замыкающих клеток устьиц и механизм их движения при изменении тургорного давления.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
3) Почему устьица закрылись при помещении эпидермиса в 5% раствор глицерина?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
51
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4) Почему устьица открылись при замене глицерина водой?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
1) Опишите и ответьте на вопросы.
а) Механизм регулирования устьичных движений при смене внешних условий.
б) Динамика устьичных движений в течение суток.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
в) Что понимается под транспирационным коэффициентом и продуктивностью
транспирации?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
г) Как связаны между собой процессы транспирации и фотосинтеза? Почему тран спирацию называют неизбежным злом?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
д) Практические пути снижения транспирации:
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Рекомендуемая литература
Лебедев, С. И. Физиология растений. – М. : Агропромиздат, 1988. – С. 126-136.
52
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Тема 12. ФЕРМЕНТАТИВНЫЙ ГИДРОЛИЗ КРАХМАЛА
Цель занятия. Изучить на примере гидролиза крахмала превращение веществ в растении, особенности ферментативного катализа.
Все углеводы делятся на моносахариды, олигосахариды, полисахариды. Моносахариды в зависимости от числа атомов углерода, входящих в состав молекулы, разделяются
на триозы (3), тетрозы (4), пентозы (5), гексозы (6) и гептозы (7). В молекуле сахара, кроме
спиртовых групп –ОH, обязательно имеется альдегидная или кетонная группа. Сахара,
имеющие альдегидную группу, называются альдозами, имеющими кетонную группу – кетозами и являются восстанавливающими сахарами.
Альдозы и кетозы с жидкостью Фелинга, при нагревании образуют кирпичнокрасный осадок закиси меди.
Углеводы, состоящие из 2-10 молекул моносахаридов, называются олигосахаридами.
Например, сахароза – это дисахарид, состоящий из остатка глюкозы и остатка фруктозы.
Причем альдегидная группа глюкозы использована на связь с фруктозой, и поэтому сахароза реакции с фидкостью Фелинга не дает. Мальтоза – это дисахарид, состоящий из двух
остатков глюкозы, причем альдегидная группа одной из молекул глюкозы остается свободной и обусловливает реакцию с жидкостью Фелинга.
Полимеры, состоящие из более 10 моносахаридов называются полисахаридами. К
числу широко распространенных полисахаридов относится крахмал. Он на 96,1-67,6% состоит из полисахаридов, образующих при полном гидролизе глюкозу. Углеводная часть
крахмала представлена двумя полисахаридами – амилозой и амилопектином.
В молекуле амилозы остатки глюкозы связаны глюкозидными связями между первым и четвертым углеродными атомами и образуют длинную неразветвленную цепочку. В
молекуле амилопектина глюкозные остатки соединены глюкозидными связями не только
через первый-четвертый атомы углерода, но также и между первым и шестым. В результате
амлопектин имеет разветвленную структуру.
В растениях имеется два фермента расщепляющих крахмал. -амилаза расщепляет
крахмал только в неразветвленной части молекулы и действие ее прекращается, когда расщепление доходит до разветвлений в молекуле амилопектина. -амилаза расщепляет амилопектин до мальтозы всего на 54%. Декстрины, образующиеся под действием -амилазы,
гидролизуются -амилазой.
Для обнаружения крахмала и промежуточных продуктов гидролиза используют слабый раствор йода в йдистом калии. Hа наличие крахмала указывает темно-синяя окраска.
Промежуточные продукты гидролиза дают окраску от сине-фиолетового до желтого. Чем
короче цепочка образовавшегося декстрина, тем слабее его окраска.
Работа 12.1. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА ГИДРОЛИЗ КРАХМАЛА
ПОД ДЕЙСТВИЕМ АМИЛАЗ
Цель работы. Hа основе проведения опытов установить: влияние внешних условий
на работу ферментов, изучить специфичность ферментов, различия в действии ферментов
по сравнению с неорганическими катализаторами.
Материалы и оборудование. 1. Штатив с пробирками. 2. Пипетки на 1 и 2 мл.
3. Водяные бани на 50 о и 100о С. 4. Фарфоровые ступки. 5. Воронки. 6. Фильтровальная бумага. 7. Кварцевый песок. 8. Спиртовка. 9. Сосуд со снегом. 10. Крахмальный клейстер 1%.
11. Раствор сахарозы 1%. 12. Раствор йода в йодистом калии. 13. Солод. 14. Концентрированная серная кислота. 15. Раствор медного купороса. 16. Раствор сегнетовой соли.
53
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Фермент амилаза относится к классу 3. Гидролазы, в большом количестве содержи тся в прорастающем зерне, слюне и соке поджелудочной железы, катализирует гидролиз
крахмала с образованием конечного продукта – дисахарида мальтозы.
Ход работы. Отвесить 2 г солода (пророщенные, высушенные и размолотые зерна
ячменя). Отмерить цилиндром 10 мл дистиллированной воды. Перенести навеску солода в
фарфоровую ступку, добавить 2-3 мл воды, растереть пестиком до однородной массы. Перенести растертую массу в пробирку, остатками воды (7-8 мл) смыть остатки в ту же пробирку, пробирку взболтать и поставить в водяную баню при температуре 40-50о С для активации фермента. После этого отфильтровать, осадок из пробирки на фильтр переносить не
следует, это задержит фильтрование.
Заложить опыт согласно схеме (табл. 17).
Таблица 17
Схема опыта
Вариант
Температура, о С
Субстрат
Катализатор
1
50
крахмал
вытяжка из солода
2
комнатная
—
вытяжка из солода
3
50
—
вытяжка из солода, 2 дозы
4
0
—
вытяжка из солода
5
100
—
вытяжка из солода
6
50
—
серная кислота
7
100
—
серная кислота
8
50
сахароза
вытяжка из солода
9
50
—
серная кислота
10
100
—
серная кислота
Примечание: количество капель вытяжки фермента или кислоты указывается преп одавателем. Hа каждый предложенный вариант необходимо отмерить в пробирку по 10мл
субстрата и поместить ее в заданные условия для того, чтобы он приобрел необходимую
температуру.
За этот период, для каждого варианта опыта, нужно приготовить по 10 пробирок с
5мл 1% раствора йода, расположив их в штативе в один ряд. Эти пробирки будут служить
индикатором на содержание крахмала в гидролизате (крахмал + катализитор).
После того как клейстер приобрел необходимую температуру, возьмите пробу на
крахмал. Для этого 3 капли крахмального клейстера по каждому варианту перенести в
первую пробирку с раствором йода, соответствующего ряда. Темно-синяя окраска свидетельствует о наличии крахмала.
Добавьте в пробирки с крахмальным клейстером указанное количество катализатора
и вновь поставьте их в обусловленную опытом температуру.
Далее через каждые 5 мин берите пробу из гидролизата на крахмал. Для этого 3 капли гидролизата капайте в следующую пробирку с раствором йода. Йод будет окрашивать
крахмал и продукты его гидролиза в разные цвета. Промежуточные продукты гидролиза
дают окраску от сине-фиолетового до желтого. Чем короче цепочка образовавшегося декстрина, тем слабее его окраска.
После окончания гидролиза проведите реакцию с жидкостью Фелинга. Для этого
к 1 мл гидролизата добавьте 1 мл сегнетовой соли и 1 мл медного купороса и смесь нагрейте.
Hа основе результатов опыта сделайте выводы.
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 18.
54
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица 18
Влияние условий на работу амилаз
Варианты
опыта
Температура,
о
С
Субстрат
1
50
крахмал
амилаза
2
комн.
—
амилаза
3
50
—
2дозы
4
0
—
амилаза
5
100
—
амилаза
6
50
—
Н2 SO4
7
100
—
Н2 SO4
8
50
сахароза
амилаза
9
50
––
Н2 SO4
10
100
—
Н2 SO4
Катализа
тор
Время
гидролиза
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(мин)
Окраска пробы на йод
Реакция
Фелинга
есть/нет
2) Ответить на вопросы.
а) Как влияет температура на гидролиз крахмала под действием амилаз?
б) Какие результаты опытов свидетельствуют о специфичности действия ферментов?
в) Чем отличается действие кислоты от действия ферментов (температура, спец ифичность)?
55
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3) Зарисуйте схематическое строение молекулы крахмала. Укажите место действия
альфа и бета-амилаз.
Рис. 12.1. Схема строения молекулы
крахмала
Рис. 12.2. Схема действия
альфа- и бета-амилаз
Задание для самостоятельной работы
1) Ответьте на вопросы.
а) Почему при высокой температуре фермент не работает?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
б) Что такое специфичность действия фермента? Чем она объясняется?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
в) К какому классу ферментов относятся амилазы?
_______________________________________________________________________________
г) Чем отличается действие -амилазы от -амилазы?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Тема 13. РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ
Цель занятия. Изучить основные закономерности роста и развития растений, влияние на них физиологически активных веществ и внешних условий.
Рост – это процесс увеличения массы или количества уже имеющихся метамеров:
числа и линейных размеров клеток, количества органелл в них; увеличение массы или линейных размеров растения и его органов; количества листьев, побегов и т.д.
Развитие – это качественные морфологические и физиологические изменения, св язанные с появлением принципиально нового. Рост и развитие взаимосвязаны, но не тождественны.
56
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Нормальный онтогенез (индивидуальное развитие растения от момента образования
зиготы или возникновения почки у вегетативно размножающихся растений до естественной
смерти) у большинства видов высших растений складывается из двух основных периодов:
первый – формирование корней, стебля, листьев (т.е. вегетативных органов, выполняющих
важнейшие функции питания, дыхания, водоснабжения, синтеза и передвижения веществ в
организме); второй – формирование генеративных органов размножения (соцветий, цветков, плодов и семян).
Установлено, что формирование каждого органа, как и растения в целом, проходит
этапами. У покрытосеменных различают 12 этапов. Важно, что на каждом конкретном этапе
формируются зачатки определенного органа. Условия прохождения данного этапа часто
определяют размеры и степень развития закладываемого органа в будущем. С переходом с
одного этапа к другому изменяются требования растений к условиям жизни, устойчивость к
неблагоприятным факторам.
Работа 13.1. ИЗУЧЕНИЕ ЭТАПОВ ОРГАНОГЕНЕЗА У ЗЕРНОВЫХ ЗЛАКОВ
И ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ
Методика выполнения. Осторожно удалить влагалища листьев у злаков, постепенно снимая их иглами одно за другим. Обнажить конус нарастания. У плодовых раскрыть
цветочную почку. Окончательные операции следует проводить в поле зрения микроскопа.
Определить этап органогенеза. Каждый студент исследует два конуса нарастания и две почки.
Оформление результатов опыта
1) Используя приготовленные препараты и плакаты заполните таблицу 19. Особое
внимание следует обратить на то, какие зачатки органов закладываются на данном этапе и
какие условия способствуют их образованию.
Таблица 19
Формирование и развитие органов в процессе онтогенеза и ведущие внешние факторы
№
Характеристика этапа
Рисунки
Ведущие
эта Дифференциация оргафакторы внешней
па
нов и тканей.
конус нарастания
растения
среды
Фазы развития
1
2
3
4
1
2
3
57
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Продолжение табл. 19
1
2
3
4
4
5
6
7
8
9
10
58
5
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Окончание табл.19
1
2
3
4
5
11
12
Работа 13.2. ДИАГНОСТИКА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТИ ОЗИМЫХ И
ПЛОДОВЫХ РАСТЕНИЙ ПО СОСТОЯНИЮ КОНУСА НАРАСТАНИЯ
Методика выполнения. Работу проводят одновременно с предыдущей. У злаковых
определить жизнеспособность конуса нарастания, у плодовых подсчитать общее число
цветков, отметить число живых. Изумрудно-зеленый цвет, тургорное состояние являются
признаками живых тканей. У поврежденного конуса нарастания или цветка наблюдается
потеря тургора, появление желтой или коричневой окраски или пятен такого же цвета.
Оформление результатов опыта
1) Полученные каждым студентом данные запишите на доске. Подсчитайте общее по
группе количество проанализированных конусов нарастания злаков и цветков плодовых.
Отдельно выделите число поврежденных. Сводные данные занести в таблицу 20.
Таблица 20
Повреждение точек роста
Культура
Сорт
Проанализировано точек
роста или цветков
Из них
повреждены
%
повреждения
2) Сделать прогноз состояния растений перед возобновлением весенней вегетации.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
59
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 13.3. УСКОРЕННОЕ УКОРЕНЕНИЕ ЧЕРЕНКОВ ФАСОЛИ
С ПОМОЩЬЮ ГЕТЕРОАУКСИНА
Вещества группы ауксинов в определенной концентрации стимулируют образование
корней. Это используется в практике сельского хозяйства для размножения растений черенками. В больших концентрациях эти вещества могут быть ингибиторами или проявлять
гербицидное действие.
Методика выполнения. Используя 0,01% раствор гетероауксина приготовить путем
разбавления 30 мл раствора заданной концентрации. Для чего взять указанное в таблице 21
количество исходного раствора и разбавить его до 30 мл водой. Налить изучаемый раствор
в пробирку на 15-20 мм ниже края. Остаток раствора сохранить для работы 13.4.
Взять растение фасоли на каждый вариант. Подрезать их на 1 см под водой и поместить в воду (контроль) или в заданные концентрации раствора. Через 30 мин черенки и звлечь, концы ополоснуть водопроводной водой и поставить в колбу с водой. Горлышко заткнуть ватным тампоном. Через две недели провести учет числа образовавшихся корешков
и их массу.
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 21.
Таблица 21
Влияние гетероауксина различной концентрации на образование корешков
№
п/п
Концентрация
гетероауксина, %
Образовалось коМасса корешков
решков
в%к
в%к
штук
в граммах
контролю
контролю
Требуется
Гетеро
ауксина
00
30,0
вода
1
2
Вода (контроль)
0,01
3
15,0
15,0
4
5
0,005
0,0025
0,001
7,5
3,0
22,5
27,0
6
7
8
0,0005
0,00025
0,0001
1,5
0,8
0,3
28,5
29,2
29,7
30,0
00
2) Сделайте вывод о стимулирующей концентрации гетероауксина для образования
корней у черенков фасоли.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Работа 13.4. ЗАДЕРЖИВАЮЩЕЕ ИЛИ СТИМУЛИРУЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ
ГЕТЕРОАУКСИНА НА РОСТ КОРНЕЙ И РОСТКОВ
Методика выполнения. Чашку Петри выстлать фильтровальной бумагой. Налить
10 мл заданного раствора. Чашки заэтикетировать. Поместить в каждую чашку по 5 зерновок пшеницы, закрыть и поставить чашки в темное место при температуре 20-25о С. Через 6-8 дней провести учеты: число корешков, длину корешков и ростков.
60
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 22.
Таблица 22
Влияние гетероауксина различной концентрации на образование
корешков и проростков пшеницы
№
п/п
1
Концентрация
гетероауксина, %
Вода (контроль)
2
0,01
3
0,005
4
0,0025
5
0,001
6
0,0005
7
0,00025
8
0,0001
Длина на одно растение, см
корешков
ростка
Длина % к контролю
корешков
ростка
2) Сделайте выводы об оптимальной концентрации гетероауксина на рост корней и
ростков.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Все процессы роста и развития растения осуществляются через деление, рост и ди фференциацию клеток меристемы. По расположению клеток меристем различают типы роста: апикальный (верхушечный), базальный (основной), интеркалярный (вставочный) латеральный (боковой) и диффузный.
Работа 13.5. ИЗУЧЕНИЕ ТИПОВ РОСТА СТЕБЛЕЙ, КОРНЕЙ И ЛИСТЬЕВ
У РАЗНЫХ РАСТЕНИЙ
а) Определение зоны роста корня
Методика выполнения. Взять два проростка конских бобов, имеющих неискривленный корень длиной 1,5-2,0 см. Подсушить корешок фильтровальной бумагой и разметить, начиная от кончика, полосками туши через 2 мм. У одного из проростков кончик корня на 1-2 мм удалить.
Взять стеклянную пластинку, обшитую материалом и укрепить сверху, при помощи
резиновых колец и ниток по одному проростку с каждой стороны, так, чтобы корень расп олагался горизонтально, а метки были бы хорошо видны. Пластинку с проростками нижним
концом опустить в 0,5 литровую банку, заполненную водой на 1/4 ее объема. Через 5-7 дней
у проростка с целым кончиком измерить расстояние между метками. Обратить внимание на
разницу в изгибе и образовании вторичных корешков у проростков с удаленным и неудаленным кончиком.
61
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте проростки
а) в начале опыта
б) в конце опыта
Рис.13.1. Проростки
с целым кончиком корня
Рис. 13.2. Проростки
с удаленным кончиком корня
Расстояние между
метками, мм
2) Результаты измерений оформите в виде графика
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3 4 5 6 7 8 9
10
Номер отрезка, начиная с верхушки
Рис. 13.3. Кривая роста корня
3) Определите: какой тип роста у корня?
_______________________________________________________________________________
4) Объясните причину изгиба корня с неудаленным кончиком и отсутствие такового,
а также более интенсивное образование вторичных корешков у проростков с удаленным
кончиком корня.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
62
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) Определение зоны роста у листьев однодольных растений
Методика выполнения. Молодой (внутренний) лист лука разметить тушью, начиная от основания, черточками через 2 мм. Через 5-7 дней измерить расстояние между метками.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте лист с метками до и после опыта.
Рис. 13.4. Лист лука до опыта
Рис. 13.5. Лист лука после опыта
Расстояние между
метками, мм
2) Результаты измерений оформите в виде графика.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6 7
8
9 10 11 12 13 14
Номер отрезка, начиная от верхушки листа
Рис. 13.6. Кривая роста листа однодольных
3) Определите: какой тип роста у листа однодольных?
_____________________________________________________________________________
в) Определение зоны роста стебля
Методика выполнения. Стебель фасоли разметить, начиная с верхушки до семядольных листьев (или до первого настоящего листа) полосками туши через 2 мм и поставить на свет. Через 5-7 дней произвести замеры расстояний между метками.
Оформление результатов опыта
1. Зарисуйте стебель растения до и после опыта.
Рис. 13.7. Расположение меток
на стебле до опыта
Рис. 13.8. Расположение меток
на стебле после опыта
63
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Расстояние между
метками, мм
2) Результаты измерений оформите в виде графика.
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
Номера отрезков начиная от верхушки
Рис. 13.9. Кривая роста стебля двудольных
3) Определите: какой тип роста у стебля двудольных?
_______________________________________________________________________________
г) Определение типа роста листа двудольных
Методика выполнения. Молодой настоящий лист фасоли разметить тушью через
2 мм в двух перпендикулярных направлениях по середине, вдоль и поперек. Через 5–7 дней
произвести замеры между метками.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте лист с метками до и после опыта, сохраняя относительные размеры.
Расстояние между
метками, мм
Рис. 13.10. Лист до опыта
Рис. 13.11. Лист после опыта
2) Определите: есть ли резкие различия между метками в разных частях листа? Результаты измерений оформите в виде графика.
9
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7 8 9 10 11 12 13 14
Номера отрезков начиная от верхушки
Рис. 13.12. Кривая роста листа двудольных
64
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
3) Какой тип роста у листовой пластинки двудольных?
____________________________________________________________________________
Работа 13.6. ЯВЛЕНИЕ КОРРЕЛЯЦИИ
У двух растений фасоли декапитировать (удалить) надсемядольное колено под нижним настоящим листом. Поверхность среза у одного растения смазать ланолином, у другого — ланолином с 0,5% гетероауксином. Поставить растения на свет и через1-2 недели провести наблюдение.
Оформление результатов опыта
1. Зарисуйте декапитированные растения.
Рис.13.13. До опыта
Рис.13.14. Срез смазан
Рис. 13.15.Срез смазан ланолином
ланолином
с гетероауксином
2. Объясните различия в пробуждении боковых почек у опытных растений.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Работа 13.7. ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ПОЛЯРНОСТИ
У 3-5-дневных всходов тыквы, проросших в темноте, острой бритвой отделить семядоли, простерилизовать их 0,5% перекисью водорода и разрезать вдоль на 2 части. Кусочки
семядолей опустить в пробирку с водным агаром, воткнуть в него на 2/3 в одном варианте
базальным (морфологически нижним) концом вниз, а другой — апикальным (морфологически верхним). Через 5-7 дней пронаблюдайте, на каком конце (полюсе) происходит регенерация корней и влияет ли геотропическое раздражение на место и тип реген ерации.
Оформление результатов опыта
1. Зарисуйте половинки семядолей после опыта.
Рис.13.16. Семядоля воткнута базальным
концом
Рис. 13.17. Семядоля воткнута апикальным
концом
65
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
2. Объясните результаты опыта.
Работа 13.8. ИЗУЧЕНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РОСТА ПОБЕГОВ ЗЛАКОВ
И ДРЕВЕСНЫХ КУЛЬТУР
а) Изучение характера роста побегов древесных растений в длину
Методика выполнения. Сосчитайте число междоузлий у древесного побега. Определите среднее междоузлие. Проведите измерения длины междоузлий, начиная со среднего
побега и вверх-вниз от него. Свои данные и данные других студентов запишите в
таблицу 23.
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 23, сделайте расчеты.
Таблица 23
№
побега
1
Результаты измерений длины междоузлий у древесного побега
(порода
)
Сред
нее
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
2
3
4
5
Сумма
Среднее
Длина междоузлия,, см
1) Результаты измерений отобразите в виде графика.
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
2 3 4 5 6 7
Номер междоузлия от центра
Рис. 13.18. Кривая роста древесных побегов
66
7
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
б) Изучение характера роста соломины злаков в длину
Методика выполнения. У главного побега злаков измерить междоузлия, считая колосоносное (верхнее) междоузлие первым. Свои данные и измерения других студентов занести в таблицу 24.
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 24, сделайте расчеты.
Таблица 24
Результаты измерений длины междоузлий у злаковых
(культура
)
№
Номер междоузлия начиная сверху
побега
1
2
3
4
5
6
7
1
2
3
4
5
Сумма
Среднее
Длина междоузлий, см
2) Результаты измерений отобразите в виде графика.
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
1
2
3
4
5
6
7
Номер междоузлия снизу
Рис.13.19. Кривая роста соломины злаков
3) Сделайте выводы: как изменяется длина междоузлий у древесного побега? Почему наблюдается замедление роста к вершине побега? Дать понятие о периоде большого роста.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
4) Как изменяется длина междоузлий у соломины злаков? Объяснить, почему верхнее междоузлие оказывается наибольшим?
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
67
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Тема 14. ЗАЩИТHОЕ ДЕЙСТВИЕ САХАРОВ
ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬHЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Цель занятия. Убедиться в защитных свойствах сахарозы на цитоплазму и ее белки
при отрицательных температурах.
В зимующих органах растений осенью накапливаются углеводы. У древесных растений это крахмал, у большинства травянистых – моносахариды и олигосахариды. Накопленные углеводы служат не только как запасные вещества, но и выполняют защитные фун кции.
При действии низких температур сложные углеводы постепенно гидролизуются до
простых, что увеличивает концентрацию клеточного сока. При этом повышается водоудерживающая способность цитоплазмы, что препятствует образованию в ней кристаллов льда.
Одновременно сахара, образуя гидрофильные связи с белками и мембранами, повышают
устойчивость их структур к действию отрицательных температур.
Работа 14.1. ЗАЩИТHОЕ ДЕЙСТВИЕ САХАРОЗЫ HА ЦИТОПЛАЗМУ
ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬHЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Под действием низких температур изменяется проницаемость цитоплазмы, что можно наблюдать по выходу окрашенного клеточного сока. Чем больше интенсивность окрашивания внешнего раствора, тем сильнее степень повреждения клеток.
Методика выполнения. Кусочки красной свеклы размером 1,5-2 × 0,5-0,7 см промыть водопроводной водой и поместить по 3 в три пробирки. В первую налить дистиллированной воды, во вторую – 0,5М, а в третью – 1,0М раствора сахарозы, так, чтобы свекла была покрыта раствором. Пробирки поместить в охладительную смесь (3 части льда или снега
+ 1 часть поваренной соли) до замерзания, после оттаивания пробирки встряхнуть и отметить окраску жидкости в каждой пробирке.
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 25.
Таблица 25
Результаты опыта
Вариант
Окраска жидкости
до опыта
после опыта
Вода
0,5М раствор сахарозы
1,0М раствор сахарозы
2) Сделать вывод о защитном действии сахаров на цитоплазму.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
68
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 14.2. ЗАЩИТHОЕ ДЕЙСТВИЕ САХАРОЗЫ HА БЕЛКИ ЦИТОПЛАЗМЫ
ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬHЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
При повреждении белки теряют прижизненную структуру и коагулируют. Выпадение хлопьевидных осадков в вытяжке может служить показателем их повреждения морозом.
Методика выполнения. Очищенный клубень картофеля натереть на терке, отжать
сок через двойной слой марли, дать осесть крахмалу и налить по 2 мл надосадочной жидкости в три пробирки. Добавить в каждую пробирку по 2,5 мл: в первую воды, во вторую
0,5М, а в третью 1,0М растворы сахарозы. Пробирки встряхнуть и поставить в охладительную смесь до замерзания. После оттаивания, не встряхивая, отметить образование осадка.
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 26.
Таблица 26
Результаты опыта
Вариант
Наличие осадка белка
Вода
0,5М раствор сахарозы
1,0М раствор сахарозы
2) Сделайте выводы о защитном действии сахарозы на белки цитоплазмы.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
1) Перечислите причины гибели озимых в зимний период.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________
Тема 15. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖАРОСТОЙКОСТИ РАСТЕНИЙ
Цель занятия. Установить различия в жаростойкости листьев разных растений.
При повышении температуры выше оптимальной в растениях нарушается обмен в еществ и как следствие этого, накапливаются ядовитые вещества. При более высоких темп ературах резко повышается проницаемость цитоплазматических мембран, а затем наступает
коагуляция белков и отмирание клеток.
Если подвергнуть воздействию высокой температуры, а затем погрузить в слабый
раствор соляной кислоты, то поврежденные и мертвые клетки побуреют вследствие свободного проникновения в них кислоты, которая вызовет превращение хлорофилла в феофитин,
тогда как неповрежденные клетки останутся зелеными. У растений, имеющих кислый клеточный сок, феофитинизация может произойти и без обработки соляной кислотой, так как
при нарушении полупроницаемости тонопласта органические кислоты проникают из клеточного сока в цитоплазму и вытесняют магний из молекулы хлорофилла.
69
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа 15. 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖАРОСТОЙКОСТИ ЛИСТЬЕВ
Методика выполнения. Нагреть водяную баню до 40о С, погрузить в нее по 5 листьев исследуемых растений и выдержать листья в воде в течение 30 мин, поддерживая темп ературу на уровне 40о С. Затем взять первую пробу: вынуть по одному листу каждого вида
растений и поместить их в чашку Петри с холодной водой (на чашке сделать соответствующую надпись). Поднять температуру в водяной бане до 50 о С и через 10 мин после этого
извлечь по одному листу и перенести их в новую чашку с холодной водой. Так постепенно
довести температуру до 80о С, беря пробу через каждые 10 мин при повышении температуры на 10о С.
Заменить воду в чашках Петри на 0,2% соляную кислоту и через 10 мин учесть степень повреждения листа по количеству появившихся бурых пятен. Результаты запишите в
таблицу 34, обозначив отсутствие побурения знаком «–», слабое побурение – «+», побурение более 50% площади листа –«+»" и сплошное побурение – «+++».
Оформление результатов опыта
1) Заполните таблицу 27.
Таблица 27
Степень повреждения листьев
Степень повреждения листьев при
Объект
о
40 С
50о С
60о С
70о С
80о С
2) Сделайте вывод о степени жаростойкости исследуемых растений
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
1) Опишите:
а) физиологические механизмы защиты растений от засухи;
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
б) морфологические признаки защиты растений от засухи.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
70
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Вопросы для подготовки к зачету
1. Ядро, его составные части.
2. Одномембранные органеллы цитоплазмы.
3. Особенности строения митохондрий.
4. Особенности строения хлоропластов.
5. Необратимая денатурация белков. Условия её возникновения.
6. Методика изучения высаливания белков.
7. Обнаружение и локализация свободных и связанных аминокислот.
8. Обнаружения белка по Чайлахяну.
9. Методика обнаружения и локализация липидов. Их состав.
10. Методика обнаружения и локализация нуклеиновых кислот. Их состав.
11. Методика выделения запасных белков.
12. Запасные белки злаковых и бобовых культур.
13. Общая характеристика запасных белков.
14. Деплазмолиз и причины его возникновения.
15. Причины образования различных форм плазмолиза.
16. Накопление красителя в вакуолях.
17. Проницаемость мертвого и живого протопласта.
18. Условия , при которых вода поступает в клетку.
19. Осмос как механизм поступления воды в клетку.
20. Связь между сосущей силой, осмотическим и тургорным давлением.
21. Определение осмотического давления методом плазмолиза.
22. Определение сосущей силы макроскопическим методом.
Вопросы для подготовки к экзамену
1. Клетка, как функциональная и структурная единица организма. Ее строение и универсальные функции.
2. Химический состав, строение и функции клеточной стенки.
3. Мембраны, как главный элемент клеточных структур. Особенности ее молекулярного
строения. Функции .
4. Химический состав, строение и функции цитоплазмы. Роль и состояние воды в клетке.
5. Митохондрии. Их строение и функции.
6. Состав, структура и функции ядра клетки.
7. Аминокислоты. Строение, физические и химические свойства, классификация.
8. Аминокислоты как мономеры белков. Незаменимые аминокислоты.
9. Моносахариды, их строение и функции в растении
10. Запасные формы углеводов. Строение, характеристика.
11. Углеводы, классификация, функции.
12. Жиры (масла). Строение, физические и химические свойства.
13. Липоиды: фосфатиды, липопротеиды, воска. Строение, свойства и функции.
14. Нуклеиновые кислоты, их основные типы. Особенности строения, функции, локализация в клетке.
15. Виды РНК. Место их синтеза. Особенности строения и функции.
16. Белки. Особенности строения, физико-химические свойства.
17. Витамины, их классификация. Роль витаминов в обмене веществ растений и животных.
18. Химическая природа, строение и функции ферментов.
19. Ферменты. Активный центр. Активаторы и ингибиторы ферментов.
20. Особенности действия ферментов в зависимости от внутренних и внешних условий
(температуры, реакции среды, концентрации фермента и субстрата).
21. Ферменты класса 1. Оксидоредуктазы. Их роль в дыхании.
71
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22. Гликолиз, его химизм, промежуточные и конечные продукты. Энергетическое и метаболическое значение.
23. Аэробная фаза дыхания (цикл Кребса). Энергетическое и метаболическое значение.
24. Окислительное фосфорилирование: субстратное и в цепи цитохромов. Понятие о физи ологической эффективности дыхания. Разобщающие факторы.
25. Субстраты дыхания, Понятие о дыхательном коэффициенте.
26. Зависимость интенсивности дыхания от условий среды.
27. Фотосинтез. Характеристика процесса. Значение и размер фотосинтетической деятельности растений.
28. Хлоропласты, их строение, функции. Пигментная система. Спектры поглощения света
пигментами.
29. Пигменты листа. Химическая природа, оптические свойства и роль в процессе фотоси нтеза.
30. Устьица. Строение, роль в регулировании транспирации и газообмене листа. Механизм
открывания и закрывания устьиц.
31. Циклическое и нециклическое фотофосфорилирование. Их значение в фотосинтезе.
32. Роль света в фотосинтезе. Спектры поглощения хлорофиллов и каротиноидов. Понятие
о ФАР.
33. Сущность темновых реакций фотосинтеза. Источники энергии для них, исходные и конечные продукты.
34. Зависимость интенсивности фотосинтеза от факторов внешней среды.
35. Суточные и возрастные изменения интенсивности и продуктивности фотосинтеза.
36. Зависимость процесса фотосинтеза от содержания СО 2 . Пути улучшения питания растений углекислым газом.
37. Интенсивность и продуктивность фотосинтеза в течение суток при недостатке влаги в
связи с напряженностью солнечной радиации.
38. Роль света в фотосинтезе. Влияние на фотосинтез интенсивности и спектрального состава света.
39. Интенсивность фотосинтеза при различной напряженности светового потока. Понятие о
пороге светового насыщения. Светолюбивые, теневыносливые и теневые растения.
40. Компенсационная точка фотосинтеза. Условия, при которых она наступает и пути ее
преодоления.
41. Понятие об интенсивности, продуктивности и чистой продуктивности фотосинтеза. Пути их повышения.
42. Фотосинтез и урожай. Пути повышения продуктивности фотосинтеза и выхода хозяйственно ценной части урожая.
43. Фотосинтез и урожай. Зависимость урожая от продуктивности, интенсивности фотоси нтеза, размера листовой поверхности и длительности ее работы.
44. Физиологические основы светокультуры растений. Условия наилучшего использования
электрического освещения в теплицах. Формативное действие света.
45. Строение и деятельность корневой системы как органа водоснабжения и почвенного п итания
46. Поглощающая и выделительная деятельность корней. Механизмы поглощения воды,
нейтральных молекул и ионов.
47. Корневое давление, Гуттация и плач растений. Состав пасоки у травянистых растений.
48. Влияние внешних и внутренних условий на корневое питание растений.
49. Избирательное поглощение ионов растениями. Понятие о физиологически кислых, физиологически нейтральных и физиологически щелочных солях. Отношение растений к кислотности и щелочности почвы.
50. Понятие о макроэлементах и микроэлементах питания. Физиологическая роль необходимых растению макроэлементов.
51. Микроэлементы и их физиологическая роль.
72
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
52. Источники азота и его значение в жизни растений. Эффективность разных форм азота в
зависимости от физиологического состояния растений и внешних факторов.
53. Усвоение растениями нитратной формы азота.
54. Усвоение растениями аммонийной формы азота.
55. Физиологическая роль фосфора в растении. Особенности фосфорного питания.
56. Аспарагин и глютамин. Синтез, значение в азотном обмене.
57. Первичные аминокислоты и их амиды. Синтез, значение в азотном обмене.
58. Связь углеводного и белкового обменов веществ. Первичные аминокислоты. Реакции
переаминирования и их роль в биосинтезе аминокислот.
59. Физиологические основы применения удобрений. Значение и способы диагностики п итания растений.
60. Осмотические явления в клетке и их значение в жизни растений. Роль клеточного сока,
протоплазмы и клеточной стенки в осмосе.
61. Соотношение между сосущей силой, осмотическим давлением клеточного сока и тургором клетки. Понятие о плазмолизе и цитторизе.
62. Верхний и нижний двигатели водного тока у растений. Передвижение воды по пров одящим сосудам.
63.Восходящий и нисходящий ток веществ в растении. Аттрагирующие зоны.
64. Транспирация. Единицы ее измерения: интенсивность, продуктивность, транспирационный коэффициент. Значение транспирации для растений.
65. Транспирация. Ее зависимость от внешних условий. Пути регулирования транспирации.
Физиологически необходимые размеры транспирации.
66. Транспирация. Размеры ее и значение в жизни растений. Пути снижения транспирации
при орошении.
67. Физиологические основы орошения. Физиологические способы определения сроков и
норм полива.
68. Физиологические основы орошения. Определение сроков полива по состоянию растений. Обоснование поливных норм и способов полива.
69. Рост растений. Типы роста. Особенности роста растений.
70. Этапы индивидуального развития растений.
71. Тропизмы. Роль ауксинов в тропических движениях. Роль тропизмов в жизни растений.
72. Нутации и настии. Их физиологическая природа и роль в жизни растений.
73. Ауксины и их влияние на ростовые процессы. Их значение в явлениях корреляции роста
тканей и органов растений. Применение веществ группы ауксинов в растениеводстве.
74. Ростовые вещества группы ауксинов. Физиологическая роль и применение в практике
сельского хозяйства.
75. Практическое применение физиологически активных ростовых веществ в сельском хозяйстве.
76. Гиббереллины. Физиологическая роль и применение в сельском хозяйстве.
77. Фазы онтогенеза по И.В.Мичурину. Причины старения. Особенности старения растений.
78. Теория циклического старения и омоложения Н. П. Кренке. Ее достоинства и
недостатки.
79. Старение растений. Управление старением растений путем регулирования светового,
температурного и водного режимов, минерального питания, хирургическими и химическими способами.
80. Фотопериодизм растений. Его приспособительный характер. Группы растений по фотопериодизму. Значение фотопериодизма в практике растениеводства.
81. Термопериодизм и его значение в жизни растений. Значение термопериодизма в практике сельского хозяйства.
82. Хирургические, химические и другие приемы управления ростом и развитием растений.
83. Покой как приспособление к переживанию неблагоприятных условий Виды покоя.
Управление покоем.
73
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
84. Гормональная теория развития М.Х.Чайлахяна.
85. Холодоустойчивость растений. Способы ее повышения.
86. Зимостойкость озимых хлебов. Типы повреждения растений в осенне-зимние-весенний
период. Приемы повышения зимостойкости культур.
87. Две фазы закалки по И.И.Туманову и условия, необходимые для их прохождения.
88. Изменения, происходящие в клетках растений при действии низких температур. Пути
повышения зимостойкости растений.
89. Условия и фазы закалки озимых культур по И.И.Туманову. Значение закалки для нормальной перезимовки.
90. Солеустойчивость растений. Пути ее повышения.
91. Солеустойчивость растений. Физиология повреждающего действия солей. Возможности
и способы повышения солеустойчивости.
92. Жароустойчивость растений. Изменения в обмене веществ, росте и развитии растений
при действии высоких температур. Пути повышения жаростойкости растений.
93. Засухоустойчивость культурных растений. Пути ее повышения.
94. Типы засухи и ее действие на растение. Изменения в обмене веществ, росте и развитии
растений при наступлении засухи. Пути повышения устойчивости растений к засухе.
95. Изменение физиологических и биохимических процессов при засухе. Завядание и его
физиологическое значение.
96. Типы приспособления растений к недостатку воды. Особенности водообмена у ксерофитов и мезофитов.
97. Физиологические процессы формирования плода и семени.
98. Конституционные и запасные вещества. Характеристика запасных веществ.
99. Роль фитогормонов формировании, наливе и созревании сочных плодов.
100. Превращение запасных веществ в прорастающих семенах. Условия необходимые для
прорастания.
101. Физиология и биохимия созревания масличных семян и плодов.
102. Физиология и биохимия налива зерна злаковых культур.
103. Послеуборочное созревание семян.
104. Влияние внешних условий на биохимический состав растительной продукции.
105. Физиология устойчивости растений к инфекционным заболеваниям и газоустойчивость.
74
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная
1.
2.
3.
4.
Третьяков, Н. Н. Физиология и биохимия с.-х. растений. – М. : Колос, 2005. – 640 с.
Рубин, Б. А. Курс физиологии растений. – М. : Высшая школа, 1976. – 572 с.
Лебедев, С. И. Физиология растений. – М. : Колос, 1982. – 544 с.
Плешков, П. П. Биохимия растений. – М. : Агропромиздат, 1987. – 493 с.
Дополнительная
1. Царевская, В. М. Онтогенез цветковых растений : учебное пособие / В. М. Царевская,
М. В. Коваленко; под ред. Марковской Г.К. – Кинель : РИЦ СГСХА, 2008. – 120 с.
2. Царевский, Ю. Д. Дыхание растений : лекция. – Кинель, 1988. – 24 с.
3. Царевский, Ю. Д. Физиологически активные вещества : учебное пособие. – Ульяновск,
1989. – 38 с.
4. Царевский, Ю. Д. Азотное питание : лекция. – Кинель, 1987. – 25 с.
5. Практикум по физиологии растений / под ред. проф. Н. Н. Третьякова. – М. : Агропромиздат, 1990. – 270 с.
6. Полевой, В. В. Физиология растений. – М. : Высшая школа, 1989. – 463с.
7. Кретович, В. Л. Биохимия растений. – М. : Высшая школа, 1986. – 488 с.
8. Якушкина, Н. И. Физиология растений. – М. : Просвещение, 1993. – 302 с.
9. Либберт, Э. Физиология растений. – М. : Мир, 1976.
10.
Атабекова, А. И. Цитология растений / А. И. Атабекова, Е. И. Устинова. – М. : Агропромиздат, 1987. – 244 с.
Программное обеспечение и интернет-ресурсы
1. Учебники по физиологии растений [Электронный ресурс] – Режим доступа :
http://fizrast.ru/skachat.html. – Загл. с экрана.
2. Лекция по росту и развитию растений [Электронный ресурс] – Режим доступа :
http://herba.msu.ru/russian/departments/physiology/spezkursi/chub/index_7.html.
–
Загл.
с
экрана.
3. Лекции по физиологии растений [Электронный ресурс]. – Режим доступа :
http://library.krasu.ru/ft/ft/_umkd/165/u_lectures.pdf. – Загл. с экрана.
4. Лекции по физиологии растений [Электронный ресурс]. – Режим доступа :
http://habar.bsaa.info/topic.php?forum=40&topic=2. – Загл. с экрана.
5. Учебное пособие по физиологии растений [Электронный ресурс] – Режим доступа :
http://www.bestreferat.ru/referat-140064.html. – Загл. с экрана.
75
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие………………………………………………………………………………………..3
Тема 1. Химический состав клетки……………………………………………………………….4
Тема 2. Получение раствора растительного белка и изучение его свойств……………………8
Тема 3. Изучение проницаемости протоплазмы………………………………..........................13
Тема 4. Осмотические свойства растительной клетки…………………………........................16
Тема 5. Строение растительной клетки………………………………………………………....20
Тема 6. Ферменты………………………………………………………………………………...22
Тема 7. Ферменты класса 1. Оксидоредуктазы………………………………...……………….24
Тема 8. Интенсивность дыхания…………………………...……………………........................31
Тема 9. Пигменты хлоропластов и их свойства……………………………….………….….…33
Тема 10. Смещение рН питательного раствора корневой системой растений.
Физиологическая роль отдельных элементов минерального питания ………………………40
Тема 11. Транспирация как процесс, сопутствующий фотосинтезу………………………….48
Тема 12. Ферментативный гидролиз крахмала …….…………………………………………..52
Тема 13. Рост и развитие растений…………………………………….………………………..55
Тема 14. Защитное действие сахаров при отрицательных температурах……………….…...67
Тема 15. Определение жаростойкости растений…………………..………………………...…68
Вопросы для подготовки к зачету………………………………………………...……….…70
Вопросы для подготовки к экзамену………………………………………………..……….70
Рекомендуемая литература………………………………………………………………………74
76
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Учебное издание
Царевская Валентина Михайловна, Коваленко Марина Викторовна,
Марковская Галина Кусаиновна
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Методические указания и рабочая тетрадь
для выполнения лабораторных работ
Отпечатано с готового оригинал-макета
Подписано в печать 26.07.2013 г. Формат 60×84 1/8.
Усл. печ. л. 8,8, печ. л. 9,5.
Тираж 25. Заказ №15.
Редакционно-издательский центр Самарской ГСХА
446442, Самарская область, п.г.т. Усть-Кинельский, ул. Учебная 2
Тел. : 8 (84663) 46-2-44, 46-6-70.
Факс 46-6-70.
E-mail: ssaariz@mail.ru
77
Документ
Категория
Химические науки
Просмотров
389
Размер файла
878 Кб
Теги
растения, физиология
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа