7.2. Определение рН клеточного сока с помощью иономера

Концентрация ионов водорода в вакуолярном соке разных растений различна. Она обусловлена химическим составом клеточного сока и зависит от присутствия в нём органических кислот. Наиболее характерными для клеточного сока кислотами являются лимонная, яблочная и щавелевая.

ХОД РАБОТЫ

1. Взять несколько образцов живого растительного материала (плоды, корнеплоды, луковицы, сочные листья комнатных растений) и измельчить в ступке, пользуясь тёркой или скальпелем (в зависимости от плотности растительного материала).

2. Полученную массу перенести в конические колбочки на 50 мл, долить дистиллированной воды до перехода конуса колбы в цилиндрическое горлышко и нагреть до начала кипения на плитке.

3. Охладить содержимое колб до комнатной температуры, процедить растворы через двойной слой марли в стеклянные стаканчики и определить рН каждого раствора с помощью иономера.

4. Результаты измерений внести в таблицу:

	Растение	рН клеточного сока

Реактивы и оборудование: ступка с пестиком, тёрка, скальпель, 4 колбочки на 50 мл, электроплитка, сетка с асбестовым кругом, прихватка, 4 стаканчика на 50 мл, кристаллизатор, вода дистиллированная, марля, иономер, полоски фильтровальной бумаги, листья растений с кислым клеточным соком (бегония, кислица), плоды и корнеплоды, различающиеся кислотностью (яблоко, киви, морковь, цитрусовые).

Работа 8. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ И РАБОЧЕЙ АДСОРБИРУЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ КОРНЕЙ

Ключевые слова: Обменная адсорбция в зоне клеточной стенки и её механизм. Роль компонентов клеточной стенки в обменной адсорбции. Преодоление молекулами и ионами клеточной мембраны. Движение жиро– и водорастворимых веществ сквозь мембрану. Активный и пассивный транспорт (определения, источники энергии, механизмы, классификация). Зависимость активного и пассивного транспорта от температуры, [О₂], дыхательных ядов. Селективность ионных каналов. Строение ионных каналов (фильтр, анкерный белок, ворота). Диффузия (простая, облегченная). Ионофóры, ионные каналы, ионные насосы (пóмпы). Электрогенные и электронейтральные ионные насосы. Первичный и вторичный активный транспорт. Симпóрт и антипóрт. Ионные АТФазы и пирофосфатазы.

Поглощение питательных веществ из почвы начинается с их сорбции на поверхности корневой системы. Т.к. вещества могут сорбироваться не только на наружной поверхности корневой системы, но и проходить по свободному пространству к более глубоким слоям тканей корней, то определение адсорбирующей поверхности не может быть проведено на основе простого измерения объема корней. Определение поглощающей способности корня проводится по способу, предложенному Д.А.Сабининым и И.И.Колосовым, с помощью прямого измерения количества сорбируемых веществ или ионов. Сорбируемым веществом может служить метиленовая синь. Экспериментально установлено, что полное адсорбционное насыщение всей поглощающей поверхности корневой системы наступает после её трёхминутного взаимодействия с раствором красителя. Учитывая поглощенное количество метиленовой сини и зная, что 1 мг красителя при мономолекулярной адсорбции покрывает 1,1 м² поверхности сорбента, можно рассчитать общую адсорбирующую поверхность.

Следующий этап поглощения веществ состоит в их транспортировке через плазмалемму внутрь клеток корня. В этом процессе принимает участие только часть общей адсорбирующей поверхности которая называется рабочей (деятельной) адсорбирующей поверхностью. Рассчитать ее можно по количеству метиленовой сини, поглощенной при втором контакте корней со свежим раствором красителя в течение 1,5 минуты, когда поглощенная ранее метиленовая синь уже транспортируется внутрь клеток. Разность значений общей и рабочей адсорбирующих

поверхностей корневой системы растений представляет собой величину недеятельной адсорбирующей поверхности и характеризует величину кажущегося свободного пространства.

ХОД РАБОТЫ

В два низких стеклянных стаканчика наливают по 10 мл 0,002 н. раствора метиленовой сини и нумеруют их (1 и 2). В третий стаканчик наливают 20 мл 0,3 н. раствор хлорида кальция.

Отбирают 30 штук 5-7 дневных проростков злаков, удаляют препаровальной иглой зерновки, а проростки собирают в пучок так, чтобы корневые шейки всех растений были на одном уровне. Погружают корневую систему растений (до уровня корневой шейки проростков) последовательно в первый стакан на 3 минуты, а затем во второй на 1,5 минуты.

Вынув корни из второго стаканчика, их промывают в дистиллированной воде до прекращения окрашивания воды, а затем помещают в третий стакан. Наблюдаемое окрашивание раствора хлорида кальция свидетельствует о выделении метиленовой сини и доказывает обменный характер адсорбции.

В стаканах 1 и 2 после погружения в них корневой системы проростков определяют концентрацию метиленовой сини колориметрическим методом.

Для этого пипеткой берут по 2,5 мл исходного раствора метиленовой сини и, пользуясь мерной колбой, разбавляют дистиллированной водой, доводя объём до метки. С растворами из стаканов 1 и 2 поступают аналогично. Разбавленные растворы хорошо перемешивают и помещают в соответственно пронумерованные колбы (0, 1, 2). При использовании фотоэлектроколориметра измеряют экстинкцию (Е) разбавленных растворов образцов и по калибровочному графику определяют концентрацию (С) метиленовой сини в каждом из трех растворов.

Расчет общей и рабочей адсорбирующей поверхности корневой системы проводят по формуле:

S=[1,120(С_ИСХ-С_ОП)]:1000n

где С_ИСХ—исходная концентрация метиленовой сини, С_ОП—концентрация метиленовой сини в опытном растворе (образцы 1 и 2), n—количество проростков, 20—коэффициент разбавления, 1000—коэффициент пересчета на 1 мл.

Результаты представить в виде таблицы:

Раствор	Е (экстинкция)	С (концентрация метиленовой сини), мкг/мл	Адсорбирующая поверхность корневой системы проростка, м^2
			Общая	Рабочая	Недеятельная
Исходный
Первый
Второй

Реактивы и оборудование. Проростки хлебных злаков, 0,002 н. раствор метиленовой сини, 0,3 н. раствор CaCl₂, вода дистиллированная, нитки, ножницы или лезвия бритв, фотоэлектроколориметр (ФЭК), калибровочный график, стаканчики на 50 мл, пипетки с делениями на 5 мл, мерные колбочки на 50 или 100 мл, кристаллизатор малый для отмывки корней растений.