Инструкции по проведению практических работ

Работа 1. Строение хлоропластов

Пластиды – это двумембранные органоиды растительных клеток. В зависимости от окраски различают лейкопласты, хромопласты и хлоропласты. Пластиды способны к превращению друг в друга и образуются из пропластид. Хлоропласты имеют овальную форму. В одной клетке листа может находиться 15 – 20 хлоропластов и более, у низших водорослей – 1 или 2 гигантских хлоропласта – хроматофоры. Хлоропласты имеют две мембраны: наружную и внутреннюю. Внутренняя мембрана образует складки – тилакоиды и ламеллы. Тилакоиды, собранные в стопки, образуют граны. В мембранах гран (тилакоидов) находятся молекулы фотосинтезирующих пигментов. Внутри хлоропласта находится матрикс (строма), в котором есть специфическая ДНК, РНК и весь молекулярный арсенал, необходимый для осуществления синтеза белка. Хлоропласты способны размножаться делением и самостоятельно перемещаться (благодаря наличию сократительных белков), обеспечивая тем самым наилучшую фотосинтетическую активность (при слабом освещении – большая фотосинтетическая поверхность, при сильном ‑ меньшая).

1. Приготовьте временный препарат валлиснерии.

2. Рассмотрите препарат под микроскопом сначала на малом увеличении, а затем – на большом. Определите, какие органоиды растительной клетки вы увидели.

3. Зарисуйте клетку валлиснерии, на рисунке обозначьте органоиды, которые были видны в микроскоп на большом увеличении.

4. Рассмотрите на рисунке 1 схему строения хлоропласта.

Рисунок 1 Строение хлоропласта в объемном изображении (А) и на срезе (Б).

1 - наружная мембрана, 2 - внутренняя мембрана, 3 - строма, 4 - грана, 5 - тилакоид граны, 6 - тилакоид стромы, 7 - нить пластидной ДНК, 8 - рибосомы хлоропласта (отличающиеся от цитоплазматических рибосом), 9 - гранулы крахмала.

5. Зарисуйте схему строения хлоропласта в протоколы занятий. Обозначьте все указанные на схеме структуры.

Работа 2. Схема фотосинтеза

1. В графе рассмотрите схему фотосинтеза.

 

Рисунок 2. Схема фотосинтеза

Процесс фотосинтеза – это цепь окислительно-восстановительных реакций, в результате которых происходит восстановление углекислого газа до уровня углеводов и выделение в атмосферу молекулярного кислорода (у зеленых и пурпурных бактерий кислород в атмосферу не выделяется).

В зависимости от условий протекания выделяют световую и темновую фазы фотосинтеза.

Первая (световая) фаза – протекает в тиллакоидах (внутренние мембраны пластид) при участии фотонов света, хлорофилла, воды, переносчиков электронов.

‑ свет активирует молекулы хлорофилла, электроны атома магния (входит в состав хлорофилла) с помощью переносчиков переносятся за пределы мембраны тиллакоидов, где накапливаются и создают отрицательно заряженное электрическое поле; процесс передачи электронов по цепи переносчиков сопровождается освобождением энергии, которая запасается в виде АТФ;

‑ под действием света происходит фотолиз воды – расщепление воды под действием света: Н₂О→Н⁺ + ОН^-

‑ гидроксильные ионы ОН^- взаимодействуют между собой, в результате чего образуется молекулярный кислород, вода и свободные электроны; 4ОН^- → 2Н₂О + О₂ + 4ē

‑ протоны водорода накапливаются внутри тилакоида и образуют положительно заряженное электрическое поле – увеличивается разность потенциалов, что активирует расположенную в мембране тиллакодов АТФ-синтетазу и приводит к образованию АТФ; синтезированные АТФ переходят в строму;

‑ протоны водорода, пройдя через протонный канал АТФ-синтетазы, присоединяют электроны с высоким энергетическим уровнем и образуют атомарный водород, который идет на восстановление универсального биологического переносчика водорода никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФ) до НАДФ.Н₂, который переходит в строму хлоропласта

В световой фазе фотосинтеза происходит: синтез АТФ (фотосинтетическое фосфорилирование), восстановление НАДФдо НАДФ.Н₂, выделение кислорода.

Темновая фаза – протекает в строме хлоропласта, может проходить как на свету, так и в темноте при участии АТФ, НАДФ.Н₂ и СО₂, и пентоз (пятиуглеродные соединения).

‑ пентоза + СО₂ → шестиуглеродное соединение → две триозы → каждая триоза + АТФ + Н (от НАДФН) → углеводы: 1) глюкоза – первичный крахмал (днем накапливается в хлорофилловых зернах, ночью превращается в сахар, который поступает в корень, стебель, семена и образует вторичный крахмал); 2) пентозы, которые вновь включаются в цикл фиксации СО, синтез полисахаридов.

 

В темновой фазы фотосинтеза в результате цепи биохимических реакций (цикл Кальвина) при участии пентоз, углекислого газа, НАДФ.Н₂ и энергии АТФ, образуется глюкоза, которая полимеризуется в крахмал, целлюлозу и др. вещества

 

Таким образом, суммарное уравнение фотосинтеза можно записать:

6СО₂ + 6Н₂О→ С₆Н₁₂О₆ + О₂

2. Используя рисунок 2, зарисуйте схему фотосинтеза в протоколы занятий. Под схемой напишите суммарное уравнение фотосинтеза с указанием где в хлоропластах и в какой фазе фотосинтеза используются/образуются углекислый газ, вода, глюкоза, кислород.

 

 

ЗАДАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. По своему строению, химическому составу и функциям пластиды подразделяются на типы. При этом фотосинтез происходит в:

A. Хлоропластах;

B. Хромопластах;

C. Лейкопластах;

D. Во всех типах; E. ‑.

 

2. Для образования крахмала в листьях растений необходимы:

A. Вода, минеральные соли, углекислый газ, кислород;

B. Вода, углекислый газ, энергия Солнца;

C. Вода, кислород, энергия Солнца; D. Вода, углекислый газ, минеральные соли;

E. Вода, кислород.

 

3. При изучении тонкого строения хлоропласта в нем можно выделить следующие структуры:

A. Строма, граны, тилакоиды (ламеллы);

B. Строма, кристы;

C. Матрикс, кристы;

D. Кариолимфа, хроматин;

E. Матрикс, граны.

 

8. В результате темновой фазы фотосинтеза образуется:

A. НАДФ∙Н₂;

B. АТФ;

C. O₂;

D. C₆H₁₂O₆;

E. H₂O.

4. В фотосинтезе выделяют:

A. Кислородный и бескислородный этапы;

B. Анаэробный и аэробный этапы; C. Световую и темновую фазы;

D. Этапы транскрипции и трансляции;

E. Этапы транскрипции и процессинга.

 

5. Во время световой фазы фотосинтеза растение выделяет:

A. Водород;

B. Озон;

C. Углекислый газ;

D. Кислород;

E. Азот.

 

6. Клетки растений ‑ открытые системы, для которых характерен обмен веществ и энергии. Фотосинтез является примером: A. Пластического обмена;B. Энергетического обмена;C. Обмена информацией;D. Катаболизма; E. Диссимиляции.

7. Синтез первичного органического вещества осуществляется в клетке в:

A. Митохондриях;B. Хлоропластах (строма);C. Хлоропластах (тилакоиды);D. Комплексе Гольджи;E. Рибосомах.