25 Обнаружение нитратов в продукции растениеводства Азот

Рис. - Круговорот азота в биосфере

Рис. – Схема фиксации N₂ в бактероиде клубеньковых бактерий (Полевой, 1989)

Восстановление нитрата до нитрита, сопряженное с перено­сом двух электронов и катализируемое ферментом нитратредуктазой (HP):

Нитратредуктаза представляет собой гем- и молибденсодержащий флавопротеин, участвующий в переносе электрона от НАД Н к NOJ:

Восстановление нитрита до аммиака путем переноса шести электронов и катализируемое ферментом нитритредуктазой (НиР):

Цель занятия: Определить содержание нитратов в листьях растений.

Материалы и оборудование: листья различных растений; 1 % раствор дифениламина; концентрированная серная кислота; ножницы; фарфоровые чашки; стеклянные палочки; дистиллированная вода; фильтровальная бумага.

Вводные пояснения

Соли азотной кислоты (нитраты), поглощаемые корнями растений из почвы, восстанавливаются в растении до аммиака через ряд этапов, каждый из которых катализирует особый фермент (нитратредуктаза, нитритредуктаза, гипонитритредуктаза). Аммиак связывается кетокислотами (α-кетоглутаровой, щавелевоуксусной и пировиноградной), образуя в процессе восстановительного аминирования первичные аминокислоты – глутаминовую, аспарагиновую и аланин. Другие аминокислоты образуются путем трансаминирования или ферментативного превращения одних аминокислот в другие. Сказанное можно представить в виде схемы:

N О₃^- NО₂^- NO^- NH₂OH аминокислоты

нитрат нитрит гипонитрит гидроксиламин

При достаточном содержании растворимых углеводов и высокой активности соответствующих ферментов, перечисленные биохимические процессы происходят в корне. Однако часть нитратов может пройти через паренхиму корня в неизменном виде. В этом случае нитраты попадают в сосуды ксилемы и поднимаются с восходящим током к листьям, где и происходит их восстановление. Для восстановления нитратов требуется АТФ, которая образуется в процессе окислительного фосфорилирования.

Определение содержания нитратов в соке, отжатом из стеблей или черешков, позволяет судить о восстановлении нитратов в корнях: чем меньше обнаруживается ионов NО₃^- в соке, тем полнее проходит этот процесс в клетках корня. Сопоставление содержания нитратов в черешках и листовых пластинках дает представление о нитратредуктазной активности клеток мезофилла.

Для обнаружения нитратов можно использовать реакцию дифениламина, который в присутствии иона NО₃^- образует синюю окраску. По интенсивности посинения можно судить о количестве нитратов в исследуемом объекте.

Ход работы

Проанализировать 2-3 растения одного вида, произраставших в разных условиях (на солнце, в тени). Поместить в чашку кусочки черешка и листовой пластинки, размять их стеклянной палочкой (палочку каждый раз споласкивать). Облить раствором дифениламина в крепкой серной кислоте.

Задание 1. Результаты записать в таблицу, оценивая посинение по пятибалльной шкале

Растение	Условия	Количество нитратов
		в черешке	в листовой пластине
	без света
	на свету

Задание 2. Объяснить в каких органах исследованных растений восстанавливались нитраты и как влияют внешние условия на содержание нитратов в различных частях листьев.

82