Работа 51. Подача с пасокой аминокислот и амидов, синтезированных корневой системой из поглощенных неорганических соединений азота

Очень важно и то, что корневая система не только орган поглощения воды и минеральных веществ, но и орган первичного синтеза многих органических соединений. При поглощении из наружной среды минеральных соединений азота (ионов NH⁴⁺ и NO^3-) часть их подается в надземные органы в неизменном виде, но, как впервые доказано Д.А. Сабининым, большая часть минеральных соединений азота уже в тканях корня превращается в органические соединения: аминокислоты, амиды, белки. Аминокислоты и амиды подаются в надземные органы, что можно обнаружить, анализируя пасоку растений.

Для работы используют метод определения в растворах суммарной концентрации всех аминокислот и амидов (метод Н.А. Бояркина). Метод основан на сравнении интенсивности окрашивания пятен, полученных на фильтровальной бумаге после реакции с нингидридом стандартных растворов аминокислот и испытуемой пасоки содержащей то или иное количество азотистых соединений. Нингидрин реагирует с большинством α-кислот, дезаминируя и декарбоксилируя их. В результате реакции образуются окрашенные продукты, цвет которых колеблется от сине-фиолетового до розово-фиолетового. Интенсивность окрашивания пропорциональна концентрации аминокислот.

В качестве стандартных используют 2 раствора: аланин и глютаминовую кислоту. Аланин дает с нингидридом сине-фиолетовое окрашивание, а глютаминовая кислота - розово-фиолетовое.

ХОД РАБОТЫ

1. У 10-15- дневных проростков кукурузы, тыквы или других растений, выращенных на питательной смеси Кнопа, срезают надземные органы. Через короткий промежуток времени на поверхности стебля из порезанных сосудов ксилемы появляются капли пасоки. Алюминиевой петлей их переносят на полоски хроматографической бумаги. Можно на пенек плотно надеть стеклянный капилляр, в него поднимется пасока.

2. Приготавливают: а) 0,5%-ный раствор нингидрина в 96%-ном этаноле; б) серию растворов аланина и глютаминовой кислоты с равным содержанием аминогрупп.

Концентрации растворов следующие:

глютаминовая кислота: 10 5 2,5 1,25 мг/мл

аланин: 6,4 3,2 1,6 0,8 мг/мл

 

3. Из хроматографической бумаги нарезают полоски размером 8×1,5 см. На трех полосках бумаги ставят обычным карандашом 4 точки на расстоянии 1 см друг от друга. Алюминиевой петлей (d=2 мм) наносят на одну полоску растворы глютаминовой кислоты, на вторую - аланина (разных
концентраций), на третью - четыре капли паcоки (паcоку предварительно из капилляра переносят в часовое стекло). Высушивают полоски на воздухе, после чего при помощи ватной кисточки быстрым движением пропитывают их раствором нингидрина. Снова высушивают их на воздухе. Кладут полоски бумаги между двумя стеклами, нагретыми до 40-60°С, и оставляют при этой температуре 3-10 минут. Все операции для полосок с пасокой и для полосок со стандартными растворами должны быть строго одинаковыми.

Сравнение интенсивности окрашивания пятен пасоки с интенсивностью окрашивания пятен стандартных растворов позволяет сделать заключение о суммарной концентрации аминокислот и амидов в пасоке. Пятна сравнивают с пятнами раствора аланина и глютаминовой кислоты в зависимости от оттенка окраски пятен пасоки.

Концентрацию аминокислот в патоке выражают в мг/мл и в мг азота аминогрупп/мл.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) 10-15-дневные проростки кукурузы или других растений; 2) питательная смесь Кнопа; 3) хроматографическая бумага; 4) алюминиевая петля; 5) часовые стекла; 6) 0,5%-ный раствор нингидрина на 96%-ном этаноле; 7) аланин; 8) глютаминовая кислота; 9) стеклянные капилляры.

 

Работа 52. Поступление минеральных веществ в растения*

ХОД РАБОТЫ

1. Поступление в корни сернокислой меди.

Часть одно- и двухнедельных проростков гороха, фасоли помещают в 1%-ный раствор CuSO₄ (за сутки до опыта). Другую часть проростков составляют в дистиллированной воде для контроля.

Извлечь опытное растение из раствора, отмыть корни водой и поместить в 5%-ный раствор желтой кровяной соли на 2-3 минуты. Произойдет яркое красновато-розовое окрашивание (в результате взаимодействия реактива с солью). То же самое проделать с контрольным растением.

При рассмотрении результатов опыта оба растения поместить корнями в чистую воду. Затем сделать поперечный срез, перенести его в воду для восстановления тургора. Срезы брать не очень тонкие - 1/2-1/3 мм. Рассматривая срез, убедиться по окраске в характере распределения поглощенного вещества (в отличие от простого физического поглощения пористым телом).

2. Поступление в корни железа.

В стакан емкостью 100 мл наливают 20 мл 0,15%-ного раствора сернокислого (закисного) железа, помещают в него 40 штук проростков, корнями в раствор. Через 10-15 минут из исходного раствора и из стакана с проростками берут по 2 мл, переносят в 2 пробирки и в каждую добавляют по 3 капли 0,3%-ного раствора желтой кровяной соли.

Сравнить интенсивность окрашивания.

3. Поступление в корни солей аммония.

Готовят 0,003%-ный раствор сернокислого аммония. Реактивом служит реактив Неслера. С ионами аммония он дает желто-коричневое окрашивание. Опыт с проростками проводят также как и предыдущий.

4. Значение для поступления минеральных веществ аэрации корневой системы.

Используются растворы солей железа и аммония той же концентрации. В три стакана наливают по 20 мл того и другого раствора. В два стакана помещают проростки. В одном из стаканов с проростками при помощи резиновой груши или другого аэратора через раствор непрерывно продувают струю воздуха. Через 10 минут констатируют более активное потребление ионов солей корнями в стакане, который подвергался аэрации. Контролем служит раствор без проростков. Сравнение степени окраски в пробирках проводят также как и в предыдущих опытах.

5. Поступление в корни нитратов.

За день до проведения опыта в пробирку наливают 8 мл 0,025%-ного раствора KNO₃ и сюда же помещают 5-8 проростков. Опыт проводят так: стеклянной палочкой берут каплю раствора, в котором находились корни, и наносят ее в виде мазка на фарфоровую пластинку и добавляют каплю 1%-ного раствора дифениламина в крепкой серной кислоте. То же проделывают с контрольным раствором. Наблюдают за окраской.

 

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) проростки гороха или других растений; 2) 1%-ный раствор CuSO₄; 3) 5%-ный раствор желтой кровяной соли; 4) все для микроскопирования; 5) стаканы, пробирки; 6) 0,15%-ный раствор сернокислого железа; 7) 0,3%-ный раствор желтой кровяной соли; 8) 0,003%-ный раствор сернокислого аммония; 9) реактив Неслера; 10) 0,025%-ный раствор KNO₃; 11) 1-%-ный раствор дифениламина в крепкой серной кислоте; 12) груша; 13) фарфоровая тарелочка.

 

Работа 53. Открытие нитратов в тканях растений

ХОД РАБОТЫ

Внимание! Данный эксперимент надо проводить, соблюдая все правила предосторожности работы с концентрированной серной кислотой.

Исследовать разные растения, различные органы растений (стебель, лист, корень). Интенсивность посинения тканей позволяет приблизительно судить о количестве нитратов.

На фарфоровой тарелке разминают стеклянной палочкой часть растения и обливают раствором дифениламина в крепкой серной кислоте. В зависимости от содержания в соке азотной кислоты и ее солей, нитраты образуют синее окрашивание разной степени интенсивности (образуется анилин).

Используя обозначения («­» - нитратов нет, «+» - присутствие нитратов, «++» - много, «+++» - очень много нитратов), данные свести в таблицу.

 

Вид растения	Лист	Черешок	Стебель	Корень

 

Сделать выводы.

 

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) проростки гороха или других растений; 2) 1-%-ный раствор дифениламина в крепкой серной кислоте; 3) фарфоровая тарелочка; 4) стеклянные палочки.

 

ТЕМА ШЕСТАЯ