Тема: Физиология растительной клетки (стр. 6 )

Этот метод основан на подборе внешнего раствора известной концентрации, водный потенциал которого окажется равным величине водного потенциала клеток тканей (ψтк). Водный потенциал внешнего раствора определяется его осмотическим потенциалом (ψосм). При погружении полосок исследуемой ткани в раствор, ψосм которого меньше ψтк, длина полосок ткани уменьшается. Если ψтк меньше ψосм раствора, то клетки поглощают воду из раствора, объем их увеличивается, и длина полосок ткани тоже увеличивается. Длина полосок ткани остается без изменения в том растворе, у которого ψосм равен ψтк.

Цель работы: познакомиться с методом определения водного потенциала ткани по Уршпрунгу.

Материалы и оборудование: 1М раствор хлорида натрия, дистиллированная вода, бюретки, штативы для бюреток, пробирки, нож для вырезания полосок ткани, линейки или миллиметровая бумага.

Растения: клубни картофеля, корнеплоды репы, моркови.

Ход работы

В семи пробирках готовят по 20 мл растворов хлорида натрия убывающей концентрации: 1,0; 0,8; 0,6; 0,5; 0,4; 0,3; 0,2М в восьмую наливают дистиллированную воду. Для приготовления растворов пользуются бюретками. Исходный 1М раствор NaCl разбавляют дистиллированной водой.

Из органа растения нарезают пластины толщиной 5-10 мм и делят на одинаковые бруски шириной около 5 мм и длиной 40-70 мм. Длину каждого точно измеряют с помощью линейки перед его погружением в раствор и после выдерживания в растворе в течение 40-50 мин. Результаты измерений записывают в таблицу 2.

Таблица 5

Влияние концентрации раствора на длину брусочков клубня картофеля

Концентрация растворов, М	Первоначальная длина брусочков, мм	Длина брусочков после пребывания в растворе, мм	Изменение длины брусочков, мм
1,0
0,8
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2

Констатируют, как изменилась длина брусочков в каждом растворе. Выявляют тот раствор, в котором длина брусочка не изменилась; ψосм этого раствора оказался равным ψтк. Его величину расчитывают, используя уравнение Вант-Гоффа:

ψосм = - RTCi,

где R – газовая постоянная 0,0821 (л∙атм.)/(град∙моль); T – абсолютная температура, градусы; C - концентрация в молях; i – изотонический коэффициент, характеризующий степень гидролитической диссоциации растворенного вещества (см. табл. 2) и для неэлектролитов равный 1. Для перевода величины водного потенциала, рассчитанного в атмосферах, в килопаскали полученный результат нужно умножить на 101,3.

Задание: определить величину водного потенциала тканей клубня картофеля методом Уршпрунга.

ТЕМА: МИНЕРАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ РАСТЕНИЙ

ВОПРОСЫ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

1. История развития представлений о корневом питании растений.

2. Содержание минеральных элементов в растениях.

3. Классификация минеральных элементов: органогены, макро-микроэлементы, полезные, необходимые, ковалентно-связанные, ионные.

4. Азот. Фиксация молекулярного азота, механизм фиксации.

5. Превращения азота в почве (аммонификация, нитрификация).

6. Превращения азота в растительном организме (редукция нитрата, ассимиляция аммония, трансаминирование, амидирование).

7. Физиологическая роль фосфора. Фосфатный метаболизм.

8. Физиологическая роль серы. Фитохелатины.

9. Физиологическая роль кальция. Кальмодулин.

10. Физиологическая роль калия.

11. Физиологическая роль магния.

12. Физиологическая роль железа.

13. Микроэлементы. Их функции в растительном организме.

14. Физиологическая роль Mn, Zn, B, Cu, Co, Mo, Cl.

15. Антагонизм ионов и причины его появления. Синергизм.

16. Корневая система как орган поглощения солей.

17. Влияние внешних и внутренних факторов на поступление солей в корень.

18. Этапы и механизмы поглощения веществ корнем (диффузия, адсорбция, мембранные транспортные белки).

19. Влияние внешних и внутренних факторов на минеральное питание растений.

20. Физиологические основы применения удобрений.

Работа 1. Микрохимический анализ золы

В основе микрохимического анализа лежит свойство некоторых солей образовывать характерной формы кристаллы по которым можно судить о наличии в составе золы того или иного элемента.

Цель работы: выявить некоторые ионы (К+, Са2+, Mg2+, Fe3+, SO42-, Cl-, PO43-) в золе разных органов растений.

Материалы и оборудование: микроскопы, стеклянные тонкие палочки с оттянутыми концами, предметные стекла, пробирки, воронки, фильтровальная бумага, бумажные фильтры, маркер для стекла, этанол, дистиллированная вода, 10%-ный раствор HCl, 1%-ные растворы кислот H2SO4, HNO3, H2C2O4, 1%-ные растворы солей NaHC4H4O6, PtCl4, K4[Fe(CN)6], Hg2(NO3)2, (NH4)2MoO4, (CH3COO)2Pb, AgNO3, Na2HPO4, смесь следующего состава: 1г Na2HPO4, 4г NH4Cl, 6г NH4OH, 2г лимонной кислоты в 250 мл воды (реактив на магний).

Растения: зола из заготовленных летом высушенных листьев стеблей соцветий плодов и кусочков древесины различных растений.

Ход работы

Насыпать в пробирку небольшое количество золы и залить ее примерно 4-кратным объемом 10%-ной HCl. Отфильтровать полученный раствор в чистую пробирку через маленький фильтр. Провести на предметных стеклах реакции для обнаружения Ca, Mg и P. Для этого тупым концом стеклянной палочки нанести на предметное стекло маленькую капельку вытяжки и на расстоянии 4-5 мм от нее – каплю соответствующего реактива. Затем заостренным концом стеклянной палочки соединить капли дугообразным каналом. В месте соединения произойдет реакция, причем по краям канала будет наблюдаться быстрая кристаллизация продуктов реакции. Рассмотреть образующиеся кристаллы в микроскоп. Стеклянные палочки после нанесения каждого реактива необходимо вымыть и протереть фильтровальной бумагой.

Реактивом на ион кальция служит 1%-ная H2SO4. При этом хлорид кальция, содержащийся в вытяжке, реагирует с кислотой по уравнению

CaCl2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HCl

Образующийся гипс осаждается в виде игольчатых кристаллов.

Для обнаружения магния к капле испытуемого раствора следует сначала добавить каплю раствора аммиака, а затем соединить канальцем с реактивом, которым служит 1%-ный раствор фосфорнокислого натрия. Образуется фосфорно-аммиачная соль, кристаллизующаяся в виде прямоугольников крышек звезд и крыльев в результате следующей реакции:

MgCl2 + Na2HPO4 + NH3 → NH4MgPO4 + 2NaCl

Для обнаружения фосфора соединить каплю вытяжки с 1%-ным раствором молибдата аммония в азотной кислоте. Получается зеленовато-желтый осадок фосфорно-молибденовокислого аммония:

H3PO4 + 12(NH4)MoO4 + 21HNO3 → (NH4)3PO3∙12MoO3 + 21NH4NO3 + 12H2O

Железо можно обнаружить с помощью раствора желтой кровяной соли. В результате реакции образуется берлинская лазурь:

4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6] → Fe4[Fe(CN)6]3 + 12KCl

Реакцию на железо рекомендуется проводить в пробирке: к остатку зольной вытяжки добавлять по каплям раствор желтой кровяной соли до появления синей окраски.

Задание: результаты работы оформить в виде рисунков. Сделать вывод о наличии определяемых элементов в золе.

Работа 2. Обнаружение нитратов в растениях

Интенсификация земледелия в ХХ в. породила нитратную проблему. Азотные удобрения, вносимые без соблюдения дозы и правил, привели к увеличению содержания нитратов в растительных продуктах до размеров, угрожающих здоровью человека.

Попадание большой дозы нитратов в организм грозит острым отравлением. Нередки отравления дынями, арбузами и другими продуктами с повышенным содержанием нитратов; возможно отравление питьевой водой за счет попадания повышенного количества удобрений в водные источники.

По данным Министерства здравоохранения РФ предельно допустимая доза нитратов для взрослого человека в сутки составляет 500 мг, токсичная – 600 мг, для грудного ребенка доза в 10 мг может быть смертельной.

Соли азотной и азотистой кислот, поглощаемые корнями из почвы, восстанавливаются в растении до аммиака, который используется для синтеза аминокислот и других соединений. Для восстановления нитратов требуется АТФ, образующаяся в процессе окислительного или фотосинтетического фосфорилирования.

При достаточном содержании растворимых углеводов и высокой активности соответствующих ферментов, перечисленные биохимические процессы происходят в клетках корня. Однако при неблагоприятных условиях часть нитратов (нередко весьма значительная) может пройти через паренхиму коры корня в неизменном виде. В этом случае нитраты попадают в сосуды ксилемы и поднимаются с восходящим током к листьям, где и происходит их восстановление.

Определение содержания нитратов в соке, отжатом из стеблей черешков и пластинок листа позволяет судить о восстановлении нитратов в корнях: чем меньше в них обнаруживается нитрат-ионов, тем активнее происходит этот процесс в клетках корня. Сопоставление содержания нитратов в различных органах растения, например в черешках, пластинках листа, корнях дает представление о нитратредуктазной активности этих органов.

Цель работы: определить локализацию процесса нитратредукции у изучаемых растений.

Материалы и оборудование: фарфоровые ступки (чашки) стеклянные палочки фильтровальная бумага ножницы нож 1%-ный раствор дифениламина в концентрированной серной кислоте в капельнице (хранить в темноте на подставке).

Растения: любые дикорастущие растения, произрастающие в разных экологических условиях; культурные растения, выращенные на разных питательных средах, любые овощи, фрукты, зелень.

Ход работы

Поместить в фарфоровую ступку отдельно кусочки черешка и листовой пластинки выбранного растения. Размять эти кусочки стеклянной палочкой (палочку каждый раз споласкивать чистой водой и вытирать) и облить раствором дифениламина в крепкой серной кислоте. Исследовать 2-3 растения разных видов. Желательно также проанализировать растения одного вида, произраставшие в разных условиях (на солнце в тени и т. п.). При взаимодействии нитрата с дифениламином в концентрированной серной кислоте образуется комплекс синего цвета. Результаты записать в таблицу 7.