Российская федерация

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА БОТАНИКИ И БИОТЕХНОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

П.А. Иконников

А.А. Белозёрова

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Учебно-методический комплекс

Практикум для студентов

специальностей 020201.65 «Биология», 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр)

Издательство

Тюменского государственного университета

2010

УДК: 581.1(075.3)

ББК: 28.75 я73

Ф 504, И 422

П.А. Иконников, А.А. Белозёрова. Физиология растений: Учебно-методический комплекс. Практикум для студентов специальностей 020201.65 «Биология», 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр). Часть II. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2010, 41 с.

Практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу физиологии растений. Содержит описание экспериментальных работ, разъяснения основных необходимых понятий и терминов.

Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой ботаники и биотехнологии растений. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Н.А. Боме, зав. кафедрой ботаники и

биотехнологии растений, д.с.-х.н.,

профессор

РЕЦЕНЗЕНТЫ:

Н.Н. Колоколова, к.б.н., доцент

кафедры ботаники и

биотехнологии растений

биологического факультета ТюмГУ

Л.С. Тупицына, к.б.н., доцент

кафедры экологии и генетики

биологического факультета ТюмГУ

© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2010.

Тема четвертая дыхание растений

Понятие "дыхание" включает в себя сложный комплекс биологических окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых образуется много промежуточных продуктов, необходимых для специфических синтезов органических веществ, характеризующих данный вид растений, освобождается энергия, запасаемая в форме АТФ и градиента электрохимического потенциала.

Внешним наиболее общим проявлением дыхания является поглощение кислорода и выделение СО₂. Итоговое уравнение:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ → 6СО₂ +6Н₂О+ 686 ккал

Работа 1. Определение интенсивности дыхания прорастающих семян

ХОД РАБОТЫ

В данном случае интенсивность дыхания определяют по количеству СО₂, выделенного 100 г сырой навески растительного материала за 1 час. Берут стеклянную банку на 300 мл, закрытую корковой пробкой, с крючком внутри для подвешивания марлевого мешочка с прорастающими семенами. Наливают из герметично закрытого сосуда 25 мл раствора барита - Ва(ОН)₂ в концентрации 7 граммов чистого гидрата окиси на 1 л дистиллированной воды, предварительно несколько суток настоянного. В мешочек из марли отвешивают 10 г проросших семян или зеленых органов растений и закрепляют на крючке над раствором барита.

После этого оставляют баночку при комнатной температуре на 20-30 минут. В течение этого времени надо осторожно взбалтывать барит, не обжигая семена, для разрушения образующейся при этом пленки ВаСО₃, препятствующей полноте поглощения СО₂. По окончании опыта быстро вынимают мешочек с семенами и титруют этот раствор щавелевой кислотой в присутствии 2^х-3^х капель фенолфталеина до появления исчезающего слаборозового окрашивания (титр Н₂С₂О₄ - 2,8636 г на 1 л дистиллята. 1 мл этого раствора, пошедшего на титрование, как раз соответствует 1 мг СО₂).

Для определения интенсивности дыхания при других условиях параллельно ставят баночки в сосуды с термостатированной водой (Т=+30°С и +4°С - вода со льдом). Одновременно закладывают контрольный опыт с баритом, но без семян. Если анализируются объекты, содержащие хлорофилл, то их на все время опыта помещают в темноту, для исключения фотосинтеза.

Результаты опыта занести в таблицу:

Объект	Варианты опыта	Навеска	Прилито Ва(ОН)2	Количество Н2С2О4 при титровании	Разность при титровании контроля и опыта, мг СО2	Интенсив­ность дыхания, мг СО2 на 100 г сырого веса в час

Разность количества мл щавелевой кислоты, пошедшей на титрование контрольной и опытной колб, дает величину СО₂ в мг, которую выражают на 100 г навески в час.

Вычисления ведут по формуле:

где А - количество мл кислоты в контрольном опыте;

В - количество мл Н₂С₂О₄, пошедшей на титрование в опытной банке;

Д - взятая навеска.

Зарисовать установку. Сделать вывод, сопоставив интенсивность дыхания различных объектов в различных условиях.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) баночки на 300 мл; 2) раствор Ва(ОН)₂; 3) щавелевая кислота; 4) фенолфталеин; 5) бюретки для титрования; 6) герметичная установка для барита; 7) проросшие семена или зеленые части растений; 8) весы.

Работа 2. Определение дыхательного коэффициента

Дыхательным коэффициентом (ДК) называют отношение количества выделенного при дыхании СО₂ к поглощенному кислороду (СО₂/О₂). Величина ДК может зависеть от характера окислительного обмена изучаемого объекта, содержания кислорода в среде. В значительной степени величина ДК зависит от химической природы окисляемого при дыхании вещества (субстрата). Если окисляются углеводы, то дыхательный коэффициент близок к 1. Для полного окисления дыхательного субстрата с меньшей степенью окисленности углерода (как, например, белки и жиры) потребуется больше кислорода и ДК будет всегда меньше 1, и наоборот, при окислении субстрата с большей степенью окисленности (например, органические кислоты) ДК будет больше 1.

Рассчитайте и сравните ДК при окислении органических кислот, например пировиноградной, щавелевой, аминокислот, жирных кислот.

ДК может быть определен любым методом, позволяющим учесть и О₂ и СО₂. ДК прорастающих семян можно определить очень простым методом Рихтера с помощью прибора, состоящего из пробирки с каучуковой пробкой, в которую вставлена изогнутая под прямым углом капиллярная трубка. К задней стороне трубки прикрепляется полоска миллиметровой бумаги. Пробирка во время опыта должна находиться в термостатических условиях. Для этого ее ставят в ванну с постоянной температурой, при отсутствии ванны ставят в банку с ватой.

ХОД РАБОТЫ

2/3 объема пробирки заполняют проросшими семенами и плотно закрывают ее пробкой с измерительной трубкой. Необходимо как можно меньше нагревать пробирку рукой. После того как пробирку закрыли, ее ставят в условия с постоянной температурой.

После 10-минутного термостатирования в наружный конец измерительной трубки кисточкой вносят большую каплю (так, чтобы она заняла в капилляре 1-1,5 см) вазелинового или другого масла. Изменение положения капли в измерительной трубке указывает на изменение объема воздуха в приборе. Направление изменений объема воздуха в пробирке зависит от величины ДК исследуемого объекта. Если ДК меньше 1, объем воздуха в пробирке будет уменьшаться, и капля масла будет смещаться в сторону пробирки; при увеличении объема воздуха (если ДК больше 1) движение капли обратное.

После капли от конца капилляра отмечают положение внутреннего мениска капли и засекают время. Через 1-2 минуты вновь отмечают на миллиметровой бумаге положение капли. Так отмечают положение капли через равный промежуток времени 3-5 раз и рассчитывают среднюю скорость движения капли. В случае, когда капля смещается в сторону пробирки, скорость движения капли (А) соответствует разности между объемами поглощаемого кислорода и выделяемого СО₂:

(1)

После этого пробирку открывают. Из измерительной трубки удаляют масло, для чего к концу трубки, ближнему к пробке, подводят воздух, а к противоположному концу прикладывают кусочек фильтровальной бумаги, который впитывает масло.

Полоску фильтровальной бумаги свертывают в кольцо по диаметру пробирки, держа его пинцетом, смачивают концентрированным раствором КОН и укрепляют его над семенами. Кольцо хорошо держится на стекле. Необходимо следить, чтобы щелочь не попадала на семена, а также, чтобы кольцо не мешало закрыть пробирку пробкой. Снова вводят в капилляр каплю вазелинового масла и определяют скорость (расстояние) движения капли. Теперь выделяемый семенами СО₂ поглощается щелочью и скорость движения капли (В) соответствует объему поглощаемого при дыхании кислорода:

Согласно уравнению (1), объем выделенного за единицу времени СО₂ соответствует СО₂ = В – А, следовательно ДК может быть рассчитан по уравнению:

Сравнивают ДК семян, у которых в качестве дыхательного субстрата могут быть использованы различные вещества. Заполняют таблицу:

Объект	Скорость движения капли				В - А	ДК
	А (без щелочи)		В (со щелочью)
	отсчеты	среднее	отсчеты	среднее

Теоретически рассчитать ДК при окислении СО₂ и Н₂О какого-либо жира, например, триолеина с формулой С₅₇Н₁₀₄О₆. Сделать вывод о зависимости ДК от природы окисляемых веществ. Нарисовать прибор.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) пробирка с герметичной газоотводной трубкой; 2) пипетка; 3) линейка из миллиметровой бумаги; 4) прорастающие семена подсолнечника.