Тема: Физиология растительной клетки (стр. 3 )

Работа 4. Обнаружение процесса фотосинтеза

У наземных растений выделяющийся при фотосинтезе кислород накапливается в межклетниках листа. Если межклетники листа наполнены газом, то плотность тканей листа мала и лист плавает на поверхности воды. Если межклетники заполнены водой, то лист оседает на дно. Кислород, выделяющийся при фотосинтезе, вытесняет из межклетников воду, лист становится легче и всплывает на поверхность. На этом явлении основан метод определения фотосинтеза, предложенный Сапожниковым.

Цель работы: определить интенсивность фотосинтеза по выделению О2 в зависимости от освещенности.

Материалы и оборудование: пробочные сверла, стаканчики, раствор питьевой соды 0,5%-ный, медицинские шприцы с цилиндром 10 мл, стеклянные трубки.

Растения: листья растений.

Ход работы

Пробочным сверлом из листа делают высечки и инфильтрируют их водой, насыщенной СО2.

Инфильтрированные высечки помещают по 6 штук в стаканчики с водой, обогащенной СО2.

Один из стаканчиков помещают в темноту (контроль), другие выставляют на свет на разные расстояния от его источника и засекают время.

Высечки всплывают в разное время в зависимости от интенсивности света (расстояние от лампы 0, 25, 50, 100 см) в результате вытеснения воды из межклетников кислородом, образующимся при фотосинтезе. Высечки, находящиеся в темноте, не должны всплывать. Мерой интенсивности фотосинтеза служит время, прошедшее с момента установки стакана с инфильтрированными высечками на свет до всплывания 50% высечек.

Задание: определить время всплывания высечек в стаканчиках, установленных на разных расстояниях от лампы. Сделать вывод о влиянии интенсивности света на интенсивность фотосинтеза.

Работа 5. Разделение пигментов методом бумажной хроматографии

При исследовании биологических соединений постоянно возникает необходимость их выделения и очистки. Наиболее удобный и тонкий метод разделения смеси – хроматографический.

Все хроматографические системы состоят в основном из двух фаз: неподвижной (может быть твердой, жидкой или смесью твердой и жидкой) и подвижной (жидкой или газообразной). Обычно подвижная фаза перемещается по неподвижной или пропускается через нее. Хроматографическое разделение веществ смеси пигментов может идти при наличии следующих условий: равновесного распределения между неподвижной жидкой и подвижной жидкой фазами (хроматография на бумаге); распределение соединения между двумя несмешивающимися фазами определяется коэффициентом распределения (отношение концентрации вещества в каждой из двух фаз).

Если смесь пигментов листа и растворителей пропустить через колонку с пористым материалом, то отдельные пигменты будут располагаться на разных уровнях колонки, давая своеобразный спектр распределения, соответствующий их адсорбционному сродству. Чем слабее сродство пигмента к адсорбенту, тем ниже пигмент будет концентрироваться. Последующим промыванием чистыми растворителями получают хроматограмму с четким разделением адсорбированных веществ на зоны.

При адсорбционном разделении пигментов в качестве адсорбента используют диоксид кальция, оксиды магния и алюминия, сахарозу, крахмал, целлюлозу.

В настоящее время наиболее распространения хроматография на бумаге.

Цель работы: освоить метод хроматографии и провести разделение пигментов.

Материалы и оборудование: свежие листья растений, спирт, авиационный бензин, хроматографическая бумага размером 10×10 см.

Растения: зеленые листья любых растений.

Ход работы

Экстрагирование пигментов из растительного материала проводят согласно методике изложенной в предыдущей работе.

Налить вытяжку пигментов в бюкс и погрузить в нее кончик полоски, вырезанной из фильтровальной бумаги. Через несколько секунд, когда вытяжка поднимется по бумаге на 1–1,5 см, высушить бумагу на воздухе и снова погрузить ее в раствор пигментов на несколько секунд. Эту операцию повторить 5–7 раз до тех пор, пока у верхней границы распространения пигментов на бумаге не образуется темно-зеленая полоска. После этого погрузить кончик бумажной полоски на несколько секунд в чистый спирт, чтобы все пигменты поднялись на 1–1,5 см.

Высушив полоску до полного исчезновения запаха спирта, поместить ее в вертикальном положении в цилиндр, на дно которого налить авиационный бензин. Полоску нужно подвесить на крючок так, чтобы в растворитель был погружен только неокрашенный конец и, чтобы она не касалась стенок сосуда. В связи с тем, что пигменты разрушаются на свету, разделение следует проводить в темноте или при слабом освещении.

Через 10–15 мин растворитель поднимется на 10–12 см. при этом пигменты расположатся в следующем порядке: внизу хлорофилл b, над ним хлорофилл a, затем ксантофилл и выше всех каротин, поднимающийся вместе с фронтом растворителя.

Задание: зарисовать полученную хроматограмму и сделать вывод о причинах разделения пигментов на бумаге.

ТЕМА: ДЫХАНИЕ

ВОПРОСЫ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

1.  История развития представлений о дыхании.

2.  Дыхание: определение понятия, этапы и функции.

3.  Основные пути окисления дыхательного субстрата.

4.  Ферменты дыхания. Оксидоредуктазы.

5.  Оксигеназы. Вспомогательные ферменты.

6.  Митохондрия как органелла дыхания.

7.  Субстраты дыхания.

8.  Пути дыхательного обмена. Гликолитический путь. Анаэробная фаза: гликолиз (этапы, энергетический выход, функции). Глюконеогенез.

9.  Аэробная фаза. ЦТК: схема, энергетический выход, значение.

10. Апотомический путь. Окислительный ПФЦ: этапы, схема, энергетический выход, физиологическое значение.

11. Пути распада белков и жиров. Конверсия жиров в углеводы. Глиоксилатный цикл.

12. Дыхательная цепь митохондрий. Переносчики ЭТЦ, их расположение, комплексы.

13. Работа дыхательной цепи. Цитохромный транспорт электронов.

14. Альтернативные НАД(Ф)Н-дегидрогеназы и оксидаза.

15. Образование АТФ при дыхании.

16. Физиологический показатель эффективности дыхания (Р/О): состояния сопряжения, частичного и полного разобщения.

17. Общая характеристика дыхания.

18. Дыхание и фотосинтез: общность и различие процессов.

19. Показатели дыхания: интенсивность дыхания, дыхательный коэффициент. Дыхание роста и поддержания.

20. Влияние внешних факторов на дыхание.

21. Влияние внутренних факторов на дыхание.

Работа 1. Обнаружение каталазы в картофельном соке

Важной функцией каталазы является разрушение ядовитой для клеток перекиси водорода, образующейся при дыхании:

каталаза

Н2О2 → 2Н2О + О2

В отличие от пероксидазы, которая также разлагает перекись, при этом выделяется молекулярный кислород.

Цель работы: доказать, что свежий картофельный сок является источником каталазы.

Материалы и оборудование: штатив с пробирками, 3%-ный раствор перекиси водорода, спиртовка, марля.

Растения: клубни картофеля.

Ход работы

Очищенный от кожуры картофель натереть на терке, затем отжать через марлю сок, собрать в пробирку. Внести 10 капель сока в пробирку с очень слабым раствором Н2О2 (5 мл воды и 10 капель 3%-ной перекиси водорода). Пронаблюдать за реакцией в пробирке. То же самое проделать с предварительно прокипяченной порцией сока. Сравнить наблюдения.

Задание: объяснить полученные результаты.

Работа 2. Обнаружение пероксидазы в картофельном соке

Пероксидаза – фермент, катализирующий окисление полифенолов и некоторых ароматических аминов с помощью кислорода перекиси водорода или органических перекисей. Пероксидаза образует с перекисью водорода комплексное соединение, в результате чего перекись активируется и приобретает способность действовать как акцептор водорода. Обнаружение пероксидазы основано на изменении окраски при окислении полифенолов в хиноны по схеме:

Цель работы: доказать что картофельный сок – источник пероксидазы. Определить условия протекания пероксидазной реакции.

Материалы и оборудование: штатив с пробирками, 1%-ный раствор гидрохинона, 3%-ный раствор перекиси водорода, спиртовка, марля.

Растения: клубни картофеля.

Ход работы

Очищенный от кожуры картофель натереть на терке, затем отжать через марлю, собрать сок в колбу. Приготовить четыре пробирки, внести в них по 5 мл 1%-го раствора гидрохинона. В первую пробирку налить 1 мл 3%-го раствора перекиси водорода и 1 мл картофельного сока, во вторую – 1 мл 3%-го раствора перекиси водорода, в третью – 1 мл картофельного сока, в четвертую также 1 мл картофельного сока, но предварительно прокипяченного в течение 1 мин, и 1 мл 3%-й перекиси водорода.

При окислении гидрохинона в хинон происходит побурение раствора. Некоторое побурение самого картофельного сока без добавления гидрохинона и перекиси водорода наблюдается также в связи с действием полифенолоксидазы, окисляющей полифенолы тканей картофеля с участием молекулярного кислорода.

Результаты опыта записать в таблицу 2:

Таблица 2

Обнаружение пероксидазы в соке картофеля

Вариант	Состав смеси в пробирках	Окраска раствора в пробирках
картофельный сок (источник пероксидазы)	Н2О2	гидрохинон
1
2
3
4

Задание: объяснить полученные результаты.

Работа 3. Влияние динитрофенола на поступление воды в ткань клубня картофеля

Динитрофенол – классический разобщающий агент, который, прекращая окислительное фосфорилирование, не изменяет или даже стимулирует окисление субстрата. В результате энергетическая эффективность дыхания значительно снижается, и замедляются процессы, идущие с затратой АТФ. Поэтому динитрофенол используют как средство установления зависимости того или иного процесса от энергии дыхания.