Раздел III. Дыхание растений.

Дыхание – это сложный, многоступенчатый ферментативный процесс, протекающий в каждой живой клетке растения и являющийся источником энергии и метаболитов для нее. Дыхание можно представить как совокупность последовательных окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых осуществляется постепенное окисление сложных органических веществ – субстратов дыхания – до более простых метаболитов.

Одним из внешних проявлений дыхания является поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Суммарное уравнение процесса дыхания выглядит следующим образом:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ 6СО₂ + 6Н₂О

Из этого уравнения видно, что скорость и интенсивность дыхания возможно определить, измеряя скорость поглощения кислорода или выделения углекислого газа. Осуществлять это можно различными методами: химическим, манометрическим, полярографическим и др.

Процессы дыхания в клетках обеспечиваются работой большого количества ферментов. Ферменты, непосредственно осуществляющие окислительно-восстановительные превращения дыхательного субстрата можно разделить на следующие группы:

1.Дегидрогеназы – ферменты, активирующие субстрат. Акцептором электронов и протонов может выступать кислород или различные соединения, так называемые, промежуточные акцепторы (например, НАД⁺, ФАД);

2.Оксидазы – ферменты, катализирующие перенос электронов на кислород. Их называет терминальными, поскольку катализируемый ими процесс представляет конечный этап окисления.

Особенностью растительной клетки является высокая гетерогенность терминальных оксидаз, в том числе и не связанных с дыхательной цепью митохондрий. Они завершают окислительные процессы, часто происходящие вне митохондрий. Многообразие альтернативных окислительных цепей позволяет компенсировать функции одной системы другими, что дает возможность быстрой и тонкой подстройки процесса дыхания растительной клетки к изменяющимся условиям окружающей среды. Кроме того, такие оксидазы, как каталаза и пероксидаза, выполняют функцию защиты клетки от сильных окислителей – активированных форм кислорода, возникающих в процессе метаболизма.

Работа 8. Определение интенсивности дыхания по количеству выделенного диоксида углерода (по Бойсен-Йенсену).

 

Принцип метода – учет изменения состава воздуха в замкнутом сосуде после выдерживания в нем целого растения или его частей. Для определения интенсивности дыхания по количеству выделенного диоксида углерода в замкнутый сосуд (колбу) помещают навеску исследуемого материала и определенное количество р аствора щелочи (рис.4). Выделяемый в процессе дыхания диоксид углерода реагирует со щелочью, в результате чего концентрация раствора уменьшается:

Ва(ОН)₂ + СО₂ → ВаСО₃ + Н₂О

Через определенное время оставшуюся в сосуде щелочь титруют:

Ва(ОН)₂ + 2НСl → ВаСl₂ + 2Н₂О

 

Рис. 4. Схема экспериментальной

установки

 

Сравнивают полученную величину с результатом титрования такого же количества исходного раствора щелочи. Последнее необходимо для определения исходной концентрации щелочи и одновременно для учета небольшого количества углекислого газа, которое содержалось в сосуде до опыта, а также поглощаемого щелочью во время опыта и при открывании сосуда. Разность между результатами титрования содержимого контрольного и опытного сосудов прямо пропорциональна количеству выделенного при дыхании СО₂.

Продолжительность экспозиции зависит от размера навески и от интенсивности дыхания исследуемого объекта. При очень короткой экспозиции разность между результатами титрования контрольной и опытной колб будет недостоверной. Наоборот, если в колбе останется мало барита, то может произойти неполное поглощение углекислого газа. Желательно поэтому подобрать такую экспозицию, чтобы на связывание СО₂ было израсходовано 20-50% щелочи (если, например, на титрование барита в контрольной пробе пошло 10 мл НСl, то на титрование раствора в опытной колбе должно пойти не более 8 мл и не менее 5 мл).

 

 

Ходработы

 

Пометить навеску исследуемого материала (5-10 г) в марлевый мешочек и прикрепить его к пробке при помощи крючка, вставленного в пробку. В качестве исследуемого материала можно взять листья и стебли растения, проросшие или непроросшие семена. Использовать корни растений нежелательно. Растительный материал не следует сильно измельчать, поскольку возможна значительная активизация дыхания в ответ на поранение.

Провести пробную сборку установки, проверив, свободно ли проходит мешочек с материалом через горло колбы и не опускается ли он слишком низко. Внести в колбу 2-3 капли фенолфталеина и налить 20 мл раствора Ва(ОН)₂. Быстро опустить в колбу материал, слегка смочить пробку водой (для герметичности) и плотно (вращательным движением) закрыть колбу пробкой. Отметить начало экспозиции.

В контрольную (пустую) колбу также налить 20 мл барита и 2-3 капли фенолфталеина и плотно закрыть пробкой. Колбы с объектами, содержащими хлорофилл, необходимо в ходе экспозиции выдерживать в темноте для исключения фотосинтеза.

Время от времени колбы следует осторожно покачивать, чтобы разрушить на поверхности раствора пленку ВаСО₃, препятствующую поглощению СО₂, не допуская попадания ни одной капли раствора на мешочек с исследуемым растительным материалом.

Через 1-2 ч вынуть мешочки, быстро закрыть колбу пробкой и отметить время окончания опыта. Оттитровать оставшуюся щелочь, приливая через отверстие в пробке 0,025 н. НСl до исчезновения розового оттенка. Чтобы избежать уменьшения концентрации раствора барита из-за поглощения СО₂ воздуха, следует провести титрование, закрыв колбу резиновой пробкой с двумя отверстиями, одно из которых закрыто трубкой с натронной известью, другое - плотно вставленным концом бюретки.

Контрольную колбу можно титровать через 20 мин после того, как налит раствор барита (все это время колбу необходимо периодически взбалтывать).

Расчет проводят по формуле:

 

I = (a-b)×K×0,55/pt, (мг СО₂/г сыр. веса _* час), где

 

a – результат титрования содержимого контрольной колбы, мл

b – результат титрования содержимого опытной колбы, мл

K – поправка к титру НСl

0,55 – количество мг СО₂, эквивалентное 1 мл 0,025 н. НСl

p – навеска, г

t – экспозиция, ч

Сделать вывод, сопоставив интенсивность дыхания разных объектов.

Материалы и оборудование:

 

1. Проросшие и непроросшие семена, почки, листья, стебли, цветки и другой растительный материал

2. 0,025 н. раствор Ва(ОН)₂

3 0,025 н. НСl

4. Фенолфталеин в капельнице

5. Технические весы с разновесами

6. Одинаковые конические колбы на 250-300 мл с пробками, в которые вставлены металлические крючки

7. Марлевые салфетки 10×10 см

8. Бюретки

 

Работа 9. Изучение ферментных систем дыхания.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: