Тема 1. Физиология растительной клетки 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Тема 1. Физиология растительной клетки



Мазец Ж.Э., Судейная С.В.

 

ПРАКТИКУМ ПО

ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

Часть I

Учебно-методическое пособие

 

 

Минск

УДК [581.1]

ББК [28.591 + 28.592.6]я73

Б947

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета БГПУ,

Рекомендовано секцией естественных и сельскохозяйственных наук БГПУ

(протокол № 5 от 23.04.2009)

 

Рецензенты:

Кафедра физиологии и биохимии растений БГУ;

Кандидат биологических наук, заведующая сектором биохимии ГНУ

«ЦБС НАН Беларуси» Е.В. Спиридович;

Мазец, Ж.Э., Судейная, С.В.

Б947 Практикум по физиологии растений. Часть I /Ж.Э. Мазец, С.В. Судейная. – Минск: БГПУ, 2009. – 64 с. ISBN 978-985-501-583-4 Пособие содержит лабораторные работы по четырем разделам «Физиологии растений», позволяющие получить представления о физиологических процессах в растительном организме и методах их исследования. Издание предназначено для самостоятельного контроля знаний по теоретическому и лабораторному курсу «Физиология растений» для студентов педагогических вузов, обучающихся по биологическим специальностям.
  УДК 581.1. ББК  
  ISBN 978-985-501-583-4 © Мазец Ж.Э. и др., 2009 © БГПУ, 2009

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Стр

Предисловие 4

Общие методические указания 5

Тема 1. Физиология растительной клетки 7

Работа 1. Изучение вязкости цитоплазмы плазмолитическим методом 7

Работа 2. Изучение проницаемости плазмалеммы и тонопласта 10

Работа 3. Явления плазмолиза и деплазмолиза 13

Работа 4. Влияние температуры на проницаемость клеточных 14

мембран для бетацианина

Работа 5. Движение цитоплазмы в растительных клетках 15

Работа 6. Определение потенциального осмотического давления

клеточного сока методом плазмолиза 18

Работа 7. Определение водного потенциала (сосущей силы) тканей

растений по изменению их размеров (метод Уршпрунга) 19

Работа 8. Определение водного потенциала растительных тканей

по изменению концентрации внешнего раствора методом

«струек» (по Шардакову) 23

Вопросы и задачи по теме «Физиология растительной клетки» 26

Тема 2. Водный обмен растений 29

Работа 1. Определение поглощения воды растением

потометрическим методом 30

Работа 2. Изучение состояния устьичного аппарата растений 32

Работа 3. Определение интенсивности транспирации

весовым методом по Л.А. Иванову 35

Вопросы и задачи по теме «Водный обмен растений» 38

Тема 3. Минеральное питание 41

Работа 1. Микрохимический анализ золы 41

Работа 2. Обнаружение нитратов в растениях 45

Вопросы и задачи по теме «Минеральное питание» 49

Тема 4. Фотосинтез 51

Работа 1. Извлечение пигментов из листьев 51

Работа 2. Разделение пигментов листа хроматографическим методом 53

Работа 3. Физические свойства пигментов листа 55

Работа 4. Химические свойства пигментов листа 58

Работа 5. Определение содержания основных пигментов 60

фотосинтетического аппарата в листьях высших растений

Работа 6. Образование крахмала в зеленых листьях на свету 63

Работа 7. Образование сахара в зеленых листьях на свету 64

Работа 8. Значение хлорофилла для образования в листьях крахмала 65

Вопросы и задачи по теме «Фотосинтез» 67

Литература 69

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

В настоящем учебном пособии представлены лабораторные работы по физиологии растений для студентов педагогических университетов по специальностям 1-02 04 01 Биология с дополнительными специальностями и 1-02 04 05-01 География. Биология.

Цель лабораторного практикума — углубление теоретических положений лекционного курса физиологии растений и освоение методики физиологического эксперимента. Пособие включает лабораторные работы по четырем разделам курса: «Физиология растительной клетки», «Водный обмен растений», «Минеральное питание» и «Фотосинтез». В соответствии с новой рабочей типовой программой курса перечень работ несколько расширен, введены новые работы, соответствующие современному уровню технического оснащения кафедры. Работы сгруппированы по разделам курса, в конце каждого раздела приводятся задачи для закрепления теоретического и экспериментального материала. Приведенные работы рассчитаны на два часа, более продолжительные и объемные задания вынесены на полевую практику.

В каждой из предлагаемых работ приведены список материалов и оборудования, краткие теоретические объяснения, описание хода работы, рекомендации по оформлению результатов.

Работы выполняются побригадно (3-4 человека). Выполнению работы предшествует ознакомление с теоретическими положениями и ходом работы, формулирование цели и задач исследования. После выполнения работы каждая из бригад докладывает свои результаты. Полученные результаты заносятся в общую таблицу, подготовленную заранее на доске. Пользуясь пособием, студенты оформляют результаты эксперимента по определенной схеме. Работы предусматривают самостоятельную формулировку выводов с теоретическим обоснованием полученных результатов.

После изучения основных разделов курса проводятся семинары. Анализ записей и усвоение изучаемого материала контролируется преподавателем на каждом занятии.


ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

 

Лабораторные занятия по физиологии растений являются продолжением лекций и служат для закрепления и расширения знаний студентов по теоретическому курсу. Навыки экспериментальной работы, приобретенные студентами на занятиях, будут способствовать грамотной постановке физиологических опытов учителями на уроках и факультативных занятиях по биологии.

Пособие содержит описание лабораторных работ по четырем основным разделам программы по физиологии растений: «Физиология растительной клетки», «Водный обмен растений», «Минеральное питание» и «Фотосинтез». В каждом разделе практикума имеются работы двух типов: 1) сравнительно простые опыты, иллюстрирующие теоретические положения лекционного курса; 2) более сложные работы, связанные с количественным определением различных физиологических показателей. Перед лабораторной работой проводится предварительная беседа по теории и практике темы лабораторного занятия, выясняются цели и задачи выполняемого эксперимента, в конце занятия подводятся итоги и демонстрация полученных результатов.

Чтобы придать занятиям исследовательский характер при выполнении работ (там, где это возможно) используется несколько объектов — растения разных видов или выращенные в неодинаковых условиях или различные органы и ткани одного растения. Студенты работают по бригадам с одним из рекомендованных объектов, а затем результаты, полученные всей группой, сводятся в единую таблицу, оформляемую на доске.

Независимо от того, выполняется работа одним студентом, бригадой или всей группой, рабочую тетрадь должен вести каждый. Записи в тетрадях следует делать по следующей схеме:

1. Название темы.

2. Название работы и номер по порядку.

3. Дата на полях.

4. Цель работы. Объект исследования.

5. Задача исследования.

6. Методы исследования.

7. Материалы, оборудование.

8. Ход работы.

9. Результаты работы. Таблицы, графики, диаграммы, рисунки.

10. Анализ результатов по данной задаче исследования.

11. Выводы по пунктам.

12. Общая таблица по теме работы.

13. Выводы по общей таблице.

Требования к анализу результатов

1. Теоретическое обоснование изучаемой темы.

2. Анализ отдельных результатов, сравнение их с теоретическими положениями.

3. Выявление закономерностей и их обсуждение.

Требования к таблицам

1. Обозначение и нумерация «Таблица 1» дается над таблицей в левом углу.

2. Дать название таблице, которое отражает его основной смысл.

3. В таблице должны быть указаны: объекты исследования, варианты опыта, единицы измерения, повторность опыта, средние величины.

4. Единицы измерения указываются в заглавиях рубрик таблицы.

5. На каждой странице следует оставлять поля 2 см.

Обсуждение результатов

1. Определить закономерность, объяснить ее.

Выводы

Ответить на поставленный в начале работы вопрос.

Расчеты производить в специальных тетрадях, переносить в основную тетрадь только после проверки их преподавателем.

Между работами оставлять одну страницу для работы над ошибками.

В конце каждой темы приводятся вопросы и задачи, предназначенные для самостоятельной работы студентов.


Краткие сведения

 

Одним из важнейших показателей физико-химического состояния коллоидов цитоплазмы является ее вязкость.

Вязкость — это способность цитоплазмы оказывать сопротивление перемещению одних частиц (ионы, молекулы, органеллы) относительно других. Цитоплазма в отличие от других вязких сред обладает так называемой структурной вязкостью, степень которой определяется мерой ее оводненности и спецификой строения белков микрофиламентов, определяющей количество точек скрепления между ними. Вязкость имеет большое приспособительное значение в жизни растений. Она легко изменяется под действием внешних факторов: температуры, водообеспеченности и т.д. Обезвоживание цитоплазмы естественным путем, например при созревании семян или под действием концентрированных кислот и щелочей, увеличивает ее вязкость. Ионы кальция и алюминия, образуя дополнительные точки скрепления между отдельными молекулами белков, повышают вязкость цитоплазмы. Ионы калия, напротив, увеличивают дисперсность коллоидов цитоплазмы, оводняют, разжижают ее.

Вязкость цитоплазмы зависит также и от внутренних факторов: видовых особенностей растения, характера экотипа, возраста органов и фазы онтогенеза растения. Она может быть различна в разных органах. В целом вязкость цитоплазмы весьма лабильный показатель, тесно связанный с жизнедеятельностью растений.

Имеется несколько методов определения вязкости цитоплазмы. Один из наиболее простых и наглядных __ определение вязкости по времени плазмолиза. Время плазмолиза __ это промежуток времени от погружения клеток в гипертонический раствор до появления выпуклого плазмолиза более чем у половины клеток в поле зрения микроскопа. Время плазмолиза находится в прямой зависимости от вязкости цитоплазмы. Чем ниже вязкость, тем легче цитоплазма отстает от клеточной оболочки и промежуточный, вогнутый плазмолиз быстрее переходит в выпуклый, т.е. время плазмолиза меньше.

а б
1 2 3 4 5

 

 

Рис. 1. Формы плазмолиза: 1 — уголковый; 2 — вогнутый; 3 — выпуклый; 4 — судорожный; 5 — колпачковый (а – цитоплазма; б — вакуоль)

 

Если переход от вогнутого к выпуклому плазмолизу не происходит в течение длительного времени наблюдения (20 мин.), то отмечают, что время плазмолиза данного объекта > 20 мин. В качестве плазмолитика используется либо 0,8 М раствор NаСl либо 1М раствор сахарозы.

Ход работы

Кусочек ткани исследуемого объекта поместить на предметное стекло в каплю воды и рассмотреть исходное состояние клеток. Убрать полоской фильтровальной бумаги воду и капнуть 0,8 М раствор NaCl (кроме задачи 5). Отметить время погружения объекта в раствор. Каждые 5 мин. отмечать степень плазмолиза, делая при этом соответствующие зарисовки типичной клетки по образцу табл.1. В конце графы записать время плазмолиза.

 

Таблица 1

 

Время наблюдения, мин Вид растения
Камнеломка бегония синий лук
       

 

Задача. Изучить зависимость вязкости цитоплазмы:

1) от вида растения (в клетках нижнего эпидермиса листа камнеломки, традесканции, бегонии либо в клетках выпуклой стороны чешуи синего лука);

2) от возраста листа (в нижнем окрашенном эпидермисе молодых, зрелых, старых листьев камнеломки);

3) от места обитания растений (у мезофитов __ традесканции, камнеломки и у гигрофитов __ элодеи или мха);

4) от температуры. Часть луковицы синего лука поместить в холодильник при 20С за 2-3 ч до начала работы, предварительно завернув в увлажненную фильтровальную бумагу; другую часть луковицы поместить в термостат или водяную баню при 300С, третью оставить при комнатной температуре. Сравнить вязкость цитоплазмы в клетках эпидермиса выпуклой стороны луковичной чешуи при данных температурах. В качестве объекта можно взять также нижний окрашенный эпидермис зрелого листа камнеломки;

5) от влияния ионов К+ и Са2+. Кусочки нижнего эпидермиса листа камнеломки или выпуклой стороны чешуи синего лука поместить на предметное стекло: 1)1М раствор сахарозы; 2) 0,7М Са(NО3)2; 3) 1М КNО3. Каждые 5 мин. отмечать степень плазмолиза в соответствующих растворах, делая зарисовки. Раствор сахарозы, не содержащий ионов, используется в качестве контрольного.

Средние показатели работы записать по образцу табл. 2.

Таблица 2

№ п/п Вариант опыта Время плазмолиза, мин
       
1. Вид растения Камнеломка        
Традесканция        
бегония        
2. Экотип Гигрофит        
Мезофит        
Ксерофит        
3. Температура, 0С          
         
         
4. Действующие ионы   Сахароза (контроль)        
К+        
Са2+        
5. Возраст листа Молодой        
Зрелый        
Старый        

 

Сделать выводы о влиянии внешних и внутренних факторов на вязкость цитоплазмы.

 

Краткие сведения

 

Биомембрана обладает избирательной проницаемостью. Избирательная проницаемость — способность мембраны пропускать различные вещества с неодинаковой скоростью. Избирательная прони­цаемость свойственна только живым мембранам. При высокой температуре, действии кислот, щелочей, растворителей липидов, вследствие коагуляции белковых компонентов мембран или вымывания их липидного матрикса она теряет это свойство и беспрепятственно пропускает вещества. Проницаемость мембраны увеличивается при повышении температуры и освещения, при водном дефиците, а также при старении клетки — в результате нарушения естественной структуры мембран.

Установлено, что краска нейтральный красный проникает в живую клетку и накапливается там в значительном количестве. Однако цитоплазма живой клетки имеет слабое сродство к красителю. Одной из причин аккумуляции нейтрального красного в вакуолях живых клеток связана с разностью рН между цитоплазмой и вакуолярным соком. Нейтральный красный накапливается в «кислом компартменте» клетки, так как сам является слабым основанием. Окрашивание цитоплазмы и ядра – признак повреждения клетки. В то же время живая цитоплазма непроницаема для индигокармина и кислого фуксина. На окрашивании этими красителями основано определение жизнеспособности тканей клубней, семян и их зародышей и т.д. Имеется разница в проницаемости пограничных мембран цитоплазмы __ плазмалеммы и тонопласта __ для одних и тех же веществ.

Ионы К+ сравнительно хорошо проникают через плазмалемму и значительно хуже через тонопласт. Накапливаясь в цитоплазме, калий увеличивает ее оводненность, вследствие чего она набухает и приобретает вид колпачков, хорошо различимых на концах плазмолизированного протопласта (колпачковый плазмолиз).

Колпачковый плазмолиз можно наблюдать при использовании гипертонического раствора какой-нибудь калиевой соли, чаще всего нитрата калия. Цитоплазма, обычно покрывающая тонким слоем вакуоль, при набухании становится хорошо видимой. Это позволяет определить локализацию красителя в клетке. Если краситель накапливается в вакуоли, то колпачки цитоплазмы сероватого цвета. В случае накопления красителя в цитоплазме она окрашивается более интенсивно, чем вакуоль. Появление «колпачков» обусловлено разжижающим действием ионов калия, которые относительно быстро проходят через плазмалемму в протопласт, накапливаясь в мезоплазме, и гораздо медленнее проникают из протопласта в вакуоль.

 

Рис. 1. Колпачковый плазмолиз. 1 – набухшая протоплазма, образовавшая колпачки; 2 – ядро; 3 – вакуоля с окрашенным клеточным соком.

 

 

Ход работы

Обнаружение проницаемости пограничных слоев цитоплазмы по отношению к тем или иным веществам основано на выдерживании ткани в соответствующих растворах в течение определенного времени с последующим микроскопированием для выявления локализации этих веществ в клетке. Изучение проницаемости тонопласта и плазмалеммы для разных соединений требует специальных методических приемов. Поэтому они рассматриваются конкретно в каждой задаче.

Задача. Изучить проницаемость пограничных мембран цитоплазмы:

 

1) для нейтрального красного. Несколько кусочков бесцветного эпидермиса вогнутой стороны луковичной чешуи поместить на два предметных стекла в каплю воды. Убить клетки на одном из стекол, проведя его несколько раз над пламенем спиртовки. Фильтровальной бумагой убрать воду с обоих стекол и нанести на них по капле 0,02% раствора нейтрального красного. Через 10 мин убрать краситель, отмыть ткань водой с помощью пипетки, убрать остатки воды, капнуть на стекло 1 М раствор КNО3. Через 20—30 мин просмотреть клетки под микроскопом. Отметить, одинаковая ли окраска ткани на стеклах, наблюдается ли плазмолиз, какая часть клетки (вакуоль, цитоплазма) окрасилась красителем. (Следует иметь в виду, что среди клеток эпидермиса лука, не подвергавшихся нагреванию, также могут быть нежизнеспособные клетки). Результаты записать по образцу табл. 1.

 

Таблица 1

Общий вид клетки (рисунок)
без нагревания с нагреванием
   

2) для индигокармина. Обработать ткань, как указано в задаче 1. Нанести на два стекла по капле 0,05% раствора индигокармина. Через 20 мин убрать краситель кусочком фильтровальной бумаги и отмыть ткань. Нанести на стекла по капле 1 М раствора КNО3. Через 20—30 мин просмотреть клетки под микроскопом. Сравнить окраску убитой и живой ткани. Отметить, какая часть клетки (цитоплазма, вакуоль) окрасилась красителем, имеется ли плазмолиз. Результаты записать в табл. 2 (аналогичной таблице 1). Сделать вывод о проницаемости пограничных мембран цитоплазмы живой и убитой клетки для индигокармина.

 

3) для ионов калия. Кусочки эпидермиса выпуклой стороны мясистой чешуи синего лука поместить на предметные стекла в 1 М растворы сахарозы и КNО3. Через 30—40 мин просмотреть клетки под микроскопом. В варианте с сахарозой вакуоль окружена тонким слоем цитоплазмы, тогда как в КNО3 слой цитоплазмы, особенно со стороны поперечных стенок, приобретет значительную толщину в виде «колпачков». Требуется объяснить наблюдаемое явление, а результаты (рисунок клетки) записать по форме табл. 3

 

Таблица 3

Действующее вещество 1 М сахароза 1 М КNО3. 1М сахароза + 1 М КNО3.
Общий вид клетки (рисунок)      

 

4) для эозина. Кусочки эпидермиса вогнутой стороны чешуи бесцветного лука поместить на предметные стекла в 1 М растворы сахарозы + эозин и КNО3 с эозином. Через 30 мин просмотреть клетки под микроскопом. Отметить появление колпачкового плазмолиза, окраску вакуоли и цитоплазмы на обоих стеклах. Результаты записать по форме табл. 4;

 

 

Таблица 4

Действующее вещество 1 М сахароза + эозин 1 М КNО3 + эозин
Общий вид клетки (рисунок)    

 

Общие результаты работы записать по образцу табл. 5.

 

Таблица 5

Действующее вещество Нейтральный красный Индигокармин Эозин К+
Плазмалемма Тонопласт        

 

Отметить наличие проницаемости пограничных мембран цитоплазмы для вещества знаком «+», а отсутствие ___ знаком «___».

Сделать выводы о характере проницаемости пограничных слоев цитоплазмы к различным веществам.

Краткие сведения

 

В настоящее время явление плазмолиза широко используется в экспериментальной цитологии и физиологии растений для определения осмотического потенциала, вязкости цитоплазмы, клеточной проницаемости, доказательства жизнеспособности растительных клеток и многих других процессов. Для наблюдения явления плазмолиза клетки помещают в раствор какого-нибудь плазмолитика, например гипертонический раствор соли или ферментов — целлюлазы, гемицеллюлазы, пектиназы. В этом случае отток воды из клеток приводит к уменьшению объема протопластов и их отделению от клеточных стенок (происходит плазмолиз). Плазмолиз, процесс характерный только живым клеткам, является обратимым.

При помещении плазмолизированной клетки в гипотонический раствор или воду наступает деплазмолиз.

Однако подобные явления могут возникать и в том случае, если клетка находится в растворе плазмолитика длительное время, а его молекулы невелики (глицерин, мочевина) и проникают через пограничные мембраны цитоплазмы (плазмалемму и тонопласт), накапливаются в вакуоли, повышают концентрацию клеточного сока и вызывают обратный ток воды в клетку, т.е. отмечается явление самопроизвольного деплазмолиза.

 

Ход работы:

Кусочки нижнего эпидермиса листа камнеломки или выпуклой стороны чешуи синего лука поместить на предметное стекло в каплю воды, накрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом. Затем заменяют воду 10% раствором глицерина. Для этого наносят на предметное стекло рядом с покровным большую каплю раствора и убирают воду кусочком фильтровальной бумаги, прикладывая его с другой стороны от покровного стекла. Повторяют этот прием 2—3 раза до полной замены воды раствором. Все время наблюдают под микроскопом за тем, что происходит в клетках, делая зарисовки каждые 3 мин. Вода поглощается клетками, и внутреннее содержимое постепенно начинает заполнять весь объем клетки. Клетка возвращается в прежнее состояние. Это явление называется деплазмолизом, а состояние клетки тургистентным.

Отметить время наступления полного плазмолиза, начала и завершения деплазмолиза. Результаты записать по форме табл. 1, отметив в конце соответствующей графы время плазмолиза и деплазмолиза.

 

Таблица 1

Состояние цитоплазмы Время наблюдения, мин Общий вид клетки(рисунок) Время плазмолиза и деплазмолиза, мин
Плазмолиз      
Деплазмолиз      

 

Объяснить, почему при обработке глицерином наступивший плазмолиз со временем сменяется деплазмолизом.

 

Краткие сведения

 

Движение цитоплазмы свойственно практически всем живым активно функционирующим клеткам. У одних растений цитоплазма движется с высокой скоростью (клетки листьев водных растений, эпидермальные волоски тыквенных и глоксиниевых), у других — движение ее едва заметно.

Выделяют несколько типов движения цитоплазмы. Рассмотрим лишь два наиболее распространенных — ротационное (циклоз) и циркуляционное.

Циклоз свойствен клеткам, имеющим крупную центральную вакуоль (например, у водных растений). Он заключается в скольжении тонкого пристенного слоя цитоплазмы по периметру клетки. Вместе с током цитоплазмы перемещаются органеллы.

Циркуляционное движение присуще цитоплазме клеток, имеющих несколько крупных вакуолей (например, в волосках тычиночных нитей традесканции). Оно сводится к перемещению цитоплазмы в различных направлениях по цитоплазматическим тяжам, разделяющим вакуоли.

В организации движения цитоплазмы участвуют белки, образующие цитоскелет клетки. Структуры цитоскелета подразделяют на микротрубочки, толстые, тонкие и промежуточные микрофиламенты и микротрабекулы. Цитоскелет — это очень лабильная, постоянно меняющаяся система. Его элементы способны быстро распадаться (деполимеризоваться) и вновь собираться в структуры (полимеризоваться).

Внутриклеточное движение или движение самой клетки зависит главным образом от скольжения одного структурного элемента относительно другого. Это скольжение происходит за счет взаимодействия белков. Два основных белка, ответственных за двигательную систему, существуют во всех клетках. Это немышечные формы актина и миозина.

Движение цитоплазмы активизирует превращение метаболитов и тем самым ускоряет обмен веществ и энергии в клетке.

Движение цитоплазмы — активный процесс, сопровождающийся затратой энергии АТФ. Поэтому оно протекает при определенном температурном оптимуме и соответствующем значении рН среды (4,5—5,0). Непосредственным источником АТФ служит дыхание и фотосинтез.

Скорость движения цитоплазмы зависит также от внешних факторов. Температура, ионы, свет действуют на движение цитоплазмы косвенно, через изменение ее вязкости. При повышении температуры среды до верхней предельной для каждого вида границы вязкость цитоплазмы снижается и движение ее ускоряется. Одновалентные ионы (К+, Nа+) оводняют и разжижают цитоплазму, ускоряя тем самым ее движение, двухвалентные (Са2+, Мg2+), наоборот, замедляют и даже останавли­вают его. Наличие или отсутствие движения цитоплазмы, изменение его скорости могут указывать на функциональное состояние растительной клетки.

Ход работы

У предварительно подготовленного водного растения, выдержанного не менее двух часов на ярком свету, берут лист вблизи верхушечной почки растения. Помещают его на предметное стекло в каплю воды, покрывают покровным, рассматривают его под микроскопом при увеличении х10. Выбирают несколько клеток, в которых хорошо заметно движение хлоропластов. Обычно это клетки, расположенные вдоль центральной жилки. Здесь количество хлоропластов меньше, а отток ассимилятов наиболее интенсивный. Переводят объектив на увеличение х40, определяют время оборота одного хлоропласта в трех клетках, имеющих приблизительно равный объем. Данные заносят в таблицу, определяют, среднюю величину показателя.

 

Таблица 1

Объект исследования Вариант опыта Повторность Время оборота хлоропласта, с
        среднее  

 

Задача. Изучить зависимость скорости движения цитоплазмы от влияния различных факторов. Контролем для всех вариантов являются выдержанные в воде при обычном освещении водные растения. За 2 дня до опыта воду в аквариуме меняют, растения промывают.

  1. От состава воды. Контрольные растения помещают на предметное стекло в воду из аквариума, опытные – в водопроводную, причем температура воды должна быть одинаковой. Определяют время оборота хлоропласта в обоих вариантах, как описано выше.
  2. От интенсивности освещения. Определяют время оборота хлоропласта у контрольных (естественное освещение) листьев элодеи и у опытных, которые освещались в течение 2 часов лампами 60 и 300Вт.
  3. От температуры. Определяют время оборота хлоропласта в клетках листьев элодеи, выдержанных 10 мин при температуре 100, 370, 420С а также у контрольных (комнатной температуры).
  4. От влияния различных концентраций спирта. Молодые листья элодеи помещают на предметное стекло на 10 мин в растворы (2 и 15 капель на 10 мл воды) и определяют время оборота хлоропластов в контрольных (вода) и опытных растениях.
  5. От влияния различных концентраций глюкозы. Листья элодеи выдерживают 10 мин в 0,1 и 0,001 М растворах глюкозы и определяют время оборота хлоропласта в контрольном (вода) и опытном вариантах.
  6. От влияния ионов калия. Определяют время оборота хлоропластов в клетках листьев элодеи, которые находились 10 мин в 0,1 и 0,3 М растворах КNО3 и контрольных (вода).
  7. От возраста листа. В основании, середине, верхушке веточки элодеи берут по листочку и определяют время оборота хлоропластов в различных по возрасту листьях растения.

 

Полученные усредненные данные записывают в итоговую таблицу.

 

Таблица 2

№ п/п Вариант опыта Время оборота хлоропласта, с
      среднее
1. Интенсивность освещения Естественное освещение (контроль)        
60 Вт        
300 Вт        
2. Температура 200С(контроль)        
100С        
370С        
420С        
3. Влияние различных концентраций спирта Вода (контроль)        
2 капли/10 мл воды        
15 капли/ 10 мл воды        
4. Влияние ионов калия Вода (контроль)        
0,1 М КNО3        
0,3 М КNО3        
5. Возраст листа Молодой        
Зрелый        
Старый        

 

Анализируют итоговую таблицу, делают вывод о влиянии различных факторов внешней и внутренней среды на скорость движения цитоплазмы элодеи, предварительно объяснив механизм этого влияния. Обсуждают достоинства и недостатки каждого варианта, возможность их использования при демонстрации данного явления в школе.

 

Краткие сведения

Клеточный сок — водный раствор различных органических и неорганических веществ. Потенциальное осмотическое давление зависит от числа частиц, находящихся в этом растворе, т. е. от концентрации и степени диссоциации растворенных молекул. Потенциальное осмотическое давление выражает максимальную способность клетки всасывать воду. Величина этого показателя указывает на возможность растения произрастать на почвах различной водоудерживающей силы. Повышение осмотического давления при засухе служит критерием обезвоживания растений и необходимости полива.

Данный метод основан на подборе такой концентрации наружного раствора, которая вызывает самый начальный (уголковый) плазмолиз в клетках исследуемой ткани. В этом случае осмотическое давление раствора примерно равно осмотическому давлению клеточного сока. Такой наружный раствор называют изотоническим.

Ход работы

В бюксах готовят по 10 мл растворов согласно форме таблицы 1. Для опыта можно взять сахарозу 1 М (или KNO3) и с помощью разбавления дистиллированной водой получить нужную концентрацию. Растворы тщательно перемешивают, бюксы закрывают крышками, чтобы предотвратить испарение, и ставят в ряд по убывающей концентрации.

Лезвием безопасной бритвы делают тонкие срезы с выпуклой поверхности пигментированной чешуи луковицы размером примерно 25 мм2 из среднего хорошо окрашенного участка.

В каждый бюкс, начиная с высокой концентрации, с интервалом 3 мин опускают по два-три среза. Через 30 мин после погружения срезов в первый бюкс их исследуют под микроскопом. Затем через каждые 3 мин наблюдают срезы из последующих бюксов. Таким способом достигают равную продолжительность пребывания срезов в растворах плазмолитиков. Срезы рассматривают под микроскопом в капле раствора из того бюкса, откуда они были взяты.

Определяют стадию плазмолиза (см. рис. 1 работы 1) клеток в каждом растворе и находят изотоническую концентрацию как среднюю арифметическую между концентрацией, при которой плазмолиз только начинался, и концентрацией, которая уже не вызывает плазмолиза.

Результаты опыта записывают в таблицу 1 по приведенной форме.

 

 

Таблица 1

Концентрация раствора, моль/л На 10 мл раствора Стадия плазмолиза Изотоническая концентрация, моль/л Потенциальное осмотическое давление, кПа
1М раствора сахарозы или КNO3, мл Воды, мл
0,7          
0,6          
0,5          
0,4          
0,3          
0,2          
0,1          

 

Потенциальное осмотическое давление

Π = RcTi, где R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль▪К; Т- абсолютная температура в Кельвинах; с- изотоническая концентрация, М; i- изотонический коэффициент Вант-Гоффа.

Коэффициент Вант-Гоффа характеризует ионизацию растворов: I = 1+ α(n-1),
где α – степень диссоциации раствора данной концентрации, n – число ионов, на которое диссоциирует соль.

Так как неэлектролиты не диссоциируют, для сахарозы i= 1.

Степень диссоциации KNO3 разной концентрации приведена ниже.

 

Концентрация 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1
Степень 0,71 0,74 0,76 0,79 0,83

 

В зависимости от вязкости цитоплазмы в клетках чешуи репчатого лука осмотическое давление варьирует, как правило, от 300 до 1300 кПа.

Определить осмотическое давление в клетках синего лука при комнатной температуре (200С) и при температуре 4 0С.

Работа 7. Определение сосущей силы (водного потенциала) тканей растений по изменению их размеров (метод Уршпрунга)

Цель: определить сосущую силу, тургорное и осмотическое давление растительных тканей

Объекты, реактивы, оборудование: свежие и подвявшие клубни картофеля, корнеплоды сахарной или столовой свеклы; молярные растворы сахарозы от 0,1 до 0



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-12-30; просмотров: 1462; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 54.166.96.191 (0.113 с.)