Работа 11. Криопротекторное действие углеводов и глицерина на цитоплазму

При воздействии отрицательных температур на растительные ткани в межклетниках образуется лед, который, оттягивая воду из клеток, обезвоживает протопласт. При определенной степени обезвоживания, характерной для каждого растительного организма, протоплазма коагулирует. Но еще хуже, когда кристаллы льда, образуются непосредственно в клетках.

Механическое воздействие льда нарушает внутреннюю субмикроскопическую структуру протоплазмы, резко повышая ее проницаемость, что при длительной экспозиции на морозе приводит к ее гибели.

Скорость отмирания протоплазмы зависит от температуры и времени экспозиции, и от водоудерживающей способности самой клетки. Увеличение количества растворимых углеводов в зимующих органах растений понижая водный потенциал повышает водоудерживающую способность тканей. Накопившиеся сахара, а также глицерин, обладая криопротекторными свойствами, обеспечивают более высокую зимостойкость растений.

ХОД РАБОТЫ

Из поперечного среза красной свеклы толщиной 0,5 см при помощи пробочного сверла диаметром 5-6 мм делают высечки. Тщательно ополаскивают их водой и помещают в три пробирки по 3-4 высечки в каждую. В первую пробирку наливают 5 мл дистиллированной воды, во вторую 5 мл 1 М раствора сахарозы, в третью - 5 мл 2 М раствора сахарозы, в четвертую – 12%-ный глицерин, в пятую – смесь 1:1 12%-ный глицерин и 2 М раствор сахарозы. Пробирки на 20 минут погружают в охладительную смесь до полного замораживания, состоящую изо льда или снега и поваренной соли в соотношении 3:1. Затем пробирки вынимают из охладительной смеси и размораживают в стакане с водой комнатной температуры.

Отмечают различия в интенсивности окрашивания жидкостей в пробирках, объясняют их. Из дисков готовят тонкие срезы и рассматривают их под микроскопом при малом увеличении в капле того же раствора, в котором они находились. Подсчитывают общее количество клеток в одном поле зрения и число обесцвеченных, из которых вышел антоциан, вследствие нарушения внутренней структуры протопласта при замерзании.

Результаты опыта заносят в таблицу:

Условия опыта	Число клеток в поле зрения микроскопа	Окрашенных клеток от общего количества	Выводы
всего	окрашенных
Дистиллированная вода
Сахароза 1 М
Сахароза 2 М
Глицерин 12%
Глицерин 12% + сахароза 2 М

 

Сделать выводы о протекторной роли сахарозы и глицерина и их смеси в сохранении жизнеспособности клеток.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) корнеплоды свеклы; 2) 1 и 2 М растворы сахарозы; 3) 12%-ный глицерин; 4) поваренная соль; 5) лед или снег; 6) термометры; 7) скальпели; 8) пробочные сверла диаметром 6 мм; 9) пробирки; 10) микроскопы; 11) предметные стекла; 12) кисточки; 13) фильтровальная бумага.

 

Работа 12. Накопление сахаров в растениях при понижении температуры окружающей среды

ХОД РАБОТЫ

Растирают два клубня картофеля, один из которых выдержан в течение двух недель до проведения работы в холодильнике при температуре +1-2⁰С. Сок отжимают через марлю и фильтруют. При помощи универсального рефрактометра определяют коэффициент преломления и концентрацию сахара в % в фильтрате, пользуясь таблицами Н.А.Гусева.

Заполняют таблицу:

Вариант	Коэффициент преломления	Концентрация сахара в %
Клубни картофеля при комнатной температуре
Клубни из холодильника

 

Аналогичные процессы происходят и в древесных растениях (береза, клен и др.) весной, когда теплые дни сменяют холодные ночи и в период возврата холодов (краткосрочных заморозков).

 

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) клубни картофеля, хранившиеся обычно, и выдержанные две недели в холодильнике; 2) рефрактометр; 3) терка; 4) марля; 5) пипетка; 6) таблицы Н.А. Гусева.