Определение концентрации клеточного сока и потенциального осмотического давления рефрактометрическим методом

 

Материалы и оборудование: Листья растений. Ручной пресс или ступка с пестиком, марля, ножницы, фарфоровые чашки, пипетки, рефрактометр, фильтровальная бумага.

Вводные пояснения. Рефрактометрический метод позволяет быстро и точно определить концентрацию клеточного сока и потенциальное осмотическое давление, поэтому он очень удобен для работы в поле. Метод основан на учёте показателя преломления света клеточным соком.

Порядок работы. При помощи ручного пресса получают сок из двух – трёх листьев исследуемых растений, предварительно завернутых в кусочек марли. В качестве опытных вариантов интересно взять растения, относящиеся к трём различным группам – мезофитам, гигрофитам и ксерофитам.

Если ручного пресса нет, растительную массу измельчают в ступке, переносят на двойной слой марли и отжимают сок. Определение можно вести на любом рефрактометре.

Опишем работу с рефрактометром 06-101А. На нижнюю поверхность призмы рефрактометра наносят две капли сока и прижимают верхней поверхностью призмы. Направляют прибор на свет и вращением винта на тубусе добиваются чёткого изображения в окуляре вертикальной шкалы с делениями, обозначающими содержание сахара в растворе, %. Деление шкалы, через которую проходит горизонтальная граница между светлым и тёмным полями, соответствует концентрации сахара в клеточном соке испытуемого растения.

Для каждого варианта делают не менее трёх определений. При переходе от одного варианта к другому призму протирают сначала влажной, а затем сухой фильтровальной бумагой, чтобы смыть предыдущий раствор.

По специальной таблице (см. приложение) находят величину потенциального осмотического давления в килопаскалях, соответствующую найденной концентрации клеточного сока. 1атм. = 101,3 килопаскаля.

 

Результаты опыта записываются по следующей форме:

 

Вариант	Концентрация клеточного сока, %	Потенциальное осмотическое давление, кПа

 

Приложение

Рефрактометрические показатели, концентрация и осмотическое давление растворов сахарозы (для рефрактометра РПЛ)

Показатель шкалы рефрактометра	Концентрация	Осмотическое давление, кПа	Показатель шкалы рефрактометра	Концентрация	Осмотическое давление, кПа
% по массе	моль	% по массе	моль
0,0	0,00	0,000	0,0	4,0			107,4
			2,0				112,4
			4,0				114,5
			6,1				117,5
			9,1				120,5
			12,2				122,6
			13,2				125,6
			18,3				128,6
			21,3				130,7
							133,7
1,0			26,3	5,0			136,7
			28,4				138,8
			31,4				141,8
			34,4				144,8
Продолжение
			36,5				146,9
			39,5				149,9
			42,5				152,9
			44,6				155,0
			47,6		2,00		158,0
			50,6				161,1
2,0			53,7	6,0			163,1
			56,7				166,1
			58,7				169,1
			61,8				172,2
			63,8				175,2
			66,8				178,3
			69,9				180,3
			71,9				183,3
			74,9				185,4
	1,00		78,0				187,4
3,0		0,030	81,0	7,0			190,4
			83,1				193,4
			85,1				196,5
			88,1				199,6
			90,2				201,6
			93,2				204,6
			96,2				207,7
			98,3				209,7
			101,3				211,7
			104,3				213,7
8,0			216,8	10,0			271,5
			219,8				274,5
			222,9				276,5
			225,9				279,6
			227,9				282,6
			230,9				284,6
			234,0				287,7
			236,0				290,7
	3,02		239,1				292,7
			242,1				298,8
9,0		0,091	244,1	11,0			300,8
			247,2				303,9
			250,2				306,9
			252,2				309,0
			255,3				312,0
			258,3				315,0
			260,3				317,1
			263,4		4,01		320,1
			266,4				323,1
		0,100	268,4				325,2

 

Работа 4

Определение сосущей силы ткани по изменению концентрации внешнего раствора. Метод Шардакова.

 

Материалы и оборудование: Столовая свёкла красная, молярный раствор NaCl, 20 пробирок, два штатива, пробочные свёрла, скальпель, линейка, пинцет, пипетки на 1 мл, вода дистиллированная.

Сосущей силой клетки называется та сила, с какой клеточный сок и биоколлоиды всасывают в себя воду. Сосущая сила выражается разностью между осмотическим потенциалом и тургорным давлением: где S= P – T. Сосущая сила играет главную роль в поглощении воды растением.

Метод Шардакова (метод капельки) основан на том, что концентрация раствора за время пребывания в нём живой ткани изменяется вследствие обмена водой между клетками и раствором. Если ткань погружена в раствор, сосущая сила которого меньше сосущей силы ткани, то клетки поглощают воду из раствора и он становится более концентрированным. Наоборот, при погружении ткани в раствор, сосущая сила которого больше сосущей силы ткани, раствор, вытягивая воду из клеток ткани, становится менее концентрированным. Известно, что удельный вес раствора зависит от его концентрации, пользуясь этой связью свойств раствора, легко определить изменение его концентрации, а отсюда заключить, больше или меньше сосущая сила ткани, чем сосущая сила раствора, в которой ткань была погружена.

Ход работы: Из молярного раствора NaCl готовят 10 растворов убывающей концентрации через 0,1 М. В каждую пробирку наливают по 10 мл раствора. Пробирки расставляют в первый ряд штатива в порядке убывающей концентрации (слева направо). Во второй ряд штатива расставляют 10 пустых пробирок и в каждую из них наливают пипеткой из соответствующей пробирки первого ряда по 1 мл раствора. Во избежание испарения воды из раствора и изменения его концентрации все пробирки закрывают пробками. Сверлом вырезают одинаковые диски высотой 2мм (сверло диаметром не более 10 мм) из мякоти корнеплода столовой красной свеклы. В каждую пробирки второго ряда (с 1мл раствора) опускают по два диска мякоти корнеплода и выдерживают их в растворе 30 мин. В течение этого времени пробирки с растительными дисками три-четыре раза встряхивают. Растворы во втором ряду пробирок окрасятся антоцианом от клеточного сока повреждённых клеток дисков в слабо-розовый цвет.

Через 30 мин пребывания дисков ткани в растворе набирают в маленькую пипетку раствор так, чтобы столбик жидкости был в пипетке равен примерно 4 см. Затем эту пипетку погружают в исходный раствор соответствующей пробирке первого ряда так, чтобы кончик пипетки находился примерно на глубине 2 см (половина столбика в пипетке). Пробирку необходимо держать на уровне глаз и осторожно, медленно выпускать раствор из пипетки по капле, зорко следя, куда пойдут окрашенные капли – вниз или вверх в исходном растворе.

Если окрашенные капли пойдут вниз, то это значит, что раствор под влиянием лежащей в нём ткани стал более концентрированным, с большим удельным весом. Если же капли пойдут вверх, то раствор стал более разбавленным вследствие всасывания им воды из ткани, лежавшей в нём. Наконец, если окрашенные капли из пипетки остались на месте, то раствор не изменился, а следовательно, сосущая сила клеток ткани и раствора равна. Концентрация этого раствора и есть искомая величина в молях.

Результаты опытов записывают в таблицу.

Молярность раствора NaCl	Соотношение в растворе
NaCl	Н2О

1,0 10 0

0,9 9 1

0,8 8 2

0,7 7 3

0,6 6 4

0,5 5 5

0,4 4 6

0,3 3 7

0,2 2 8

0,1 1 9

Сосущую силу испытуемой ткани в атмосферах вычисляют по формуле: S = RTCi,

где S – сосущая сила, атм,

R – газовая постоянная (0,0821),

T – температура абсолютного нуля – 273⁰ + температура в комнате,

i – изотонический коэффициент, равный 1,5 (коэффициент диссоциации

по Вант-Гоффу),

C – Сосущая сила раствора, М.

 

Тургор растительной клетки. Поглощение воды и её выход из клеток корнеплода моркови.

Материалы и оборудование: 2 стакана, насыщенный раствор хлорида натрия, вода нож.

Растения: корнеплод моркови.

Поступление воды в растительную клетку, помещенную в чистую воду, ограничено клеточной стенкой, растяжение которой не бесконечно. В клетке повышается гидростатическое (тургорное) давление. Это увеличивает свободную энергию молекул воды, и водный потенциал клетки (ψ_кл) становится равным нулю. Это полностью насыщенные водой клетки. Если клетки поместить не в воду, а в раствор какого-либо осмотика (поваренная соль, сахароза и др.), то вода выходит из клеток и они теряют тургор.

Сравнение клеток тургоресцентных и потерявших тургор удобно провести в опыте с корнеплодом моркови.

Цель работы: продемонстрировать явление тургора на примере поступления и выхода воды в клетках корнеплода моркови.

Ход работы.

Из середины корнеплода моркови вырезают, начиная с кончика корня, продольную полоску ткани шириной 8 – 12 мм и удаляют её. Две части корня остаются соединёнными на протяжении примерно 1/5 всей его длины (рис.2). Обе части корнеплода помещают в два стакана, стоящие рядом, в одном - насыщенный раствор хлорида натрия, в другом – вода.

Через 1,5 – 2 часа корень извлекают из стаканов, сравнивают размер и тургор тканей в его половинах и делают вывод о том, в каком из стаканов произошел выход воды из тканей корня, приведший к потере ими тургора.

Задание: сделать рисунок корнеплода моркови и сформулировать вывод о состоянии обеих его частей.

Рис.2. Поглощение и выход воды

из клеток корнеплода моркови:

1 – корнеплод моркови; 2 – стакан с

водой; 3 – стакан с раствором поварен-

ной соли.

Работа 5