Гудзь Ю.П., Котелевець О.С., Волинська С.С., Афанасьєва І.Ф. Фізіологія рослин. Методичні рекомендації до виконання лабораторних робіт з фізіології рослин

Подождите немного. Документ загружается.

Характерною реакцією на алкалоїди являється утворення червонувато-бурого осаду

при їх обробці розчином йоду в йодистому калії. Старанно розтерти рослинний

матеріал (шматочки коріння, листка, плоду) скляною паличкою на тарілці до

утворення каші і додати декілька краплин розчину йоду в йодистому калії.

Червонувато-бурий колір говорить про наявність алкалоїдів.

Результати дослідів записують до таблиці:

Назва рослини

Частина

рослини

Кількість осаду

Багато Середньо Мало

Контрольні запитання.

1. Що таке речовини вторинного походження?

2. Що таке алкалоїди?

3. Що таке дубильні речовини?

Робота № 3. Виготовлення «штучної» клітини Траубе.

Мета роботи. Навчитися виготовляти «штучну» клітину Траубе, вивчити на

ній напівпроникність поверхневих мембран цитоплазми та осмотичні явища в

клітинній оболонці.

Матеріали, реактиви, обладнання. Мікроскопи, предметні скельця, пробірки,

піпетки, 0,5 н.розчин CuSO

, 1 н.розчин

[Fe(CN)

], 0,5 н. розчин K

[Fe(CN)

], 0,25 н.

розчин K

[Fe(CN)

Основні відомості. Рослинна клітина нагадує цитоплазматичний мішечок, в

середині якого розташована центральна вакуоль, оточена тонопластом. Вакуоля –

своєрідний резервуар, виповнений клітинним соком. Водорозчинні сполуки, які

зумовлюють осмотичний потенціал клітинного соку, вибіркова напівпроникність

поверхневих мембран цитоплазми, еластичність клітинної оболонки дають змогу

розглядати клітину як своєрідний природний осмометр. Вивчення осмотичних явищ в

клітині найчастіше починають з таких простих моделей, як виготовлення «штучної»

клітини Траубе.

Хід роботи. У пробірку наливають 3/4 об’єму 0,5 н. розчину CuSO

і піпеткою

обережно по стінкам пробірки спускають 1-2 краплі 1 н. розчину K

[Fe(CN)

]. На

поверхні краплі розчину жовтої кров’яної солі, при попаданні її в розчин мідного

купоросу утворюється напівпроникна плівка гексаціаноферату міді. Реакція

відбувається за такими рівнянням:

2CuSO

+ K

[Fe(CN)

]  Cu

[Fe(CN)

]+2KSO

При цьому утворюється замкнений міхурець, який дістав назву «штучної» клітини.

Плівка міхурця проникна для води і непроникна для солей. Оскільки концентрація

розчину K

[Fe(CN)

] у цій клітині більша, ніж концентрація розчину CuSO

, що оточує

її, то вода з розчину надходитиме в середину «штучної» клітини. При цьому клітина

збільшуватиметься в об’ємі доти, поки концентрація всередині міхурця і біля нього не

зрівняються. Під час збільшення об’єму «штучної» клітини плівка часто не витримує

тиску і розривається. На місці розриву міхурця при стиканні з розчином CuSO

знову

утворюється перегородка і вода надходитиме в міхурець до нового розриву.

Якщо розглядати «штучну» клітину на світлі, то можна помітити, що під час її

збільшення струминки розчину CuSO

опускаються на дно пробірки. Це відбувається

тому, що під час збільшення об’єму міхурця в результаті надходження води

концентрація навколишнього розчину збільшується і важчі його шари опускатимуться

донизу. Якщо розчин K

[Fe(CN)

] взяти меншої концентрації, ніж розчин CuSO

, то

міхурець навпаки, буде зменшуватися і струминки підніматимуться вгору, оскільки тут

відбуватиметься протилежний процес.

«Штучну» клітину ще краще виготовляти під мікроскопом. Для цього на предметне

скло кладуть маленький кристалик жовтої кров’яної солі і наносять на нього краплину

розчину мідного купоросу. Препарат швидко розглядають під мікроскопом при

малому збільшенні. В полі зору добре видно, як навколо кристалика K

[Fe(CN)

]

утворюється міхурець рожевого кольору, який весь час збільшується в об’ємі. Ця

«штучна» клітина збільшується нерівномірно доти, поки не розчиниться кристалик і не

вирівняється концентрація.

Описати і замалювати результати дослідів.

Контрольні запитання.

1.Як виготовити «штучну» клітину Траубе?

2.Які властивості характерні для перегородки з гексаціаноферрату міді?

3.Яку властивість живої цитоплазми можна вивчити на штучній моделі клітини Траубе?

Робота № 4. Явища плазмолізу і деплазмолізу. Форми плазмолізу.

Мета роботи. Ознайомитися з явищами плазмолізу й деплазмолізу, визначити

потрібні для цього умови і значення цих явищ у процесах життєдіяльності рослинних

клітин.

Матеріали, реактиви, обладнання. Цибуля ріпчаста синя або листки інших

об’єктів, скальпелі, препарувальні голки, предметні скельця, мікроскопи; 1М розчини

плазмолітиків (NaCl або сахароза), скляні палички, фільтрувальний папір, пінцети.

Основні відомості. Наочним проявом осмотичних і життєздатних властивостей

рослинних клітин є явище плазмолізу та деплазмолізу. Плазмоліз можна спричинити,

помістивши клітини в гіпертонічний розчин, тобто розчин, концентрація якого більша,

ніж вакуольного соку. Внаслідок цього більш концентрований зовнішній розчин

відбирає воду від вакуолі, об’єм якої зменшується, і шар цитоплазми, що був

притиснутий вакуолею до оболонки, відстає від неї. Якщо цю саму клітину перенести в

гіпотонічний розчин або звичайну воду, то спостерігатиметься зворотна картина –

протоплазма, насичуючись водою, займе попереднє положення, настає деплазмоліз.

Залежно від ступеня в’язкості цитоплазми, розрізняють різні форми плазмолізу:

угнуту, опуклу, спазматичну.

Плазмоліз найкраще спостерігати у рослин із забарвленим клітинним соком,

оскільки сама цитоплазма безбарвна. Тому для роботи краще використовувати

епідерму синьозабарвлених лусок цибулі, червоної капусти, традесканції.

Хід роботи. З луски цибулі знімають пінцетом шматочки забарвленої

епідерми і швидко кладуть у краплину води на предметне скло і накривають скельцем.

Виготовлений препарат спочатку розглядають при малому збільшенні, під час якого

вибирають місце з добре забарвленими клітинами. Потім беруть смужку

фільтрувального паперу і прикладають її до краю накривного скельця, а з

протилежного боку піпеткою опускають кілька крапель 1 М розчину сахарози.

Розглядають препарат під мікроскопом. В результаті адсорбції води папером під

накривне скельце надходить розчин плазмолітика. Через 1-3 хв. протоплазма починає

відставати від оболонки: спочатку по кутах клітини, спостерігається так званий

кутовий плазмоліз. З часом відставання цитоплазми збільшується і спостерігається

угнутий плазмоліз, а весь протопласт відстане від оболонки і округлиться наступає

опукла форма плазмолізу.

Щоб виявити явище деплазмолізу, беруть препарат з плазмолізованими

клітинами, прикладають до накривного скельця смужку паперу, а з другого боку

скельця піпеткою опускають кілька крапель води. Концентрація в клітинах вища, ніж

зовні, а тому рідина рухається в напрямку до більшої концентрації. При цьому

цитоплазма насичуватиметься водою і займе попереднє положення – настає

деплазмоліз.

Щоб виявити нездатність мертвих клітин плазмолізуватися, виготовляють

мікропрепарат і нагрівають його на полум’ї спиртівки, щоб вбити живі клітини.

Готовий препарат розглядають під мікроскопом. Плазмоліз не виявляється.

Контрольні питання.

1.Що міститься між оболонкою клітини і плазмолізованим протопластом?

2.Що таке плазмоліз і які його причини?

3.Як відбувається деплазмоліз?

4.Чому плазмоліз спостерігається тільки в живих клітинах?

5.Які осмотично активні речовини містить вакуолярний сік?

6.Які форми плазмолізу вам відомі?

Робота № 5. Визначення осмотичного тиску клітинного соку плазмолітичним

методом (за де-Фрізом).

Мета роботи. Визначення величини осмотичного тиску у рослин різних

екологічних груп.

Матеріали, реактиви, обладнання. Мікроскопи, предметні і накривні скельця,

леза, бюкси, пінцети, препарувальні голки, піпетки, склограф, фільтрувальний папір,

синя цибуля, листки традесканції; 1М розчин сахарози або 1М розчин NaCl,

дистильована вода.

Основні відомості. Концентрацію клітинного соку, який являє собою розчин

великої кількості різноманітних органічних і неорганічних сполук, можна визначити за

його осмотичним потенціалом. Плазмолітичний метод визначення цього показника

полягає в тому, що зрізи досліджуваної тканини занурюють в розчини різних

концентрацій і проводять дослідження їх під мікроскопом для виявлення ізотонічного

розчину. Виходячи з того, що плазмоліз відбувається лише в гіпертонічних розчинах,

знаходять таку концентрацію, при якій спостерігається початкова стадія плазмолізу не

менше ніж у 50% клітин досліджуваної тканини. Ізотонічний розчин матиме середнє

значення між цим розчином і наступним, в якому плазмоліз ще не відбувався.

Хід роботи. Приготувати 7 розчинів NaCl або сахарози різної концентрації

(від 0,1 до 0,7 моль/л) з вихідного 1М розчину, по 5 мл, згідно з таблицею:

Концентрація дослідного На 5 мл розчину

розчину, моль/л 1 М розчину сахарози або

NaCl, мл

Води, мл

0,1 0,5 4,5

0,2 1,0 4,0

0,3 1,5 3,5

0,4 2,0 3,0

0,5 2,5 2,5

0,6 3,0 2,0

0,7 3,5 1,5

Розчини наливають у бюкси або баночки з відповідними позначками і добре

перемішують; закривають кришками, щоб не було випаровування. За допомогою леза

готують 14 зрізів з опуклої сторони лусок синьої цибулі або інших об’єктів. Зрізи

покласти у воду на предметному скельці, фільтрувальним папером видалити сік, що

витікає з пошкоджених клітин. Потім занурити по два в приготовані розчини,

починаючи з найконцентрованішого. Зрізи повинні бути повністю занурені в розчин.

Через 20 – 30 хвилин зрізи витягують з розчинів і розглядають під мікроскопом в

порядку занурення.

Результати записують у вигляді таблиці:

Концентрація розчину, моль/л 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

Ступінь плазмолізу

Малюнок клітин

Знайти ізотонічну концентрацію, вирахувати величину осмотичного тиску

клітинного соку за рівнянням Вант-Гоффа:

P=RTCi.

Де P – осмотичний тиск в мегапаскалях, Мпа; R – універсальна газова стала,

0,0083кДж/(градмоль); T – абсолютна температура, 273+C; C – концентрація,

моль/л; i – ізотонічний коефіцієнт.

Зробити висновок про залежність ступеню плазмолізу від концентрації розчину.

Контрольні запитання.

1. Чому розчини електролітів мають більший, порівняно з неелектролітами,

осмотичний тиск?

2. Чи можна визначити концентрацію клітинного соку плазмолітичним методом?

3. Чи можна відібрати воду від плазмолізованої клітини?

Робота № 6. Визначення сисної сили.

Мета роботи. Визначити величину сисної сили досліджуваних тканин.

Матеріали, реактиви, обладнання. 1 Н розчин NaCl або сахарози,

дистильована вода, піпетки, склографи, леза, бюкси; коренеплоди моркви або бульби

картоплі, міліметровий папір, препарувальні голки, скляні палички.

Основні відомості. Якщо рослинну тканину занурити в розчин, осмотичний

тиск якого менше сисної сили тканини, то її клітини будуть поглинати воду з розчину.

В результаті чого розчин стає концентрованішим, ніж до занурення в нього об’єкта.

Навпаки, коли тканину помістити в гіпертонічний розчин, то він відбиратиме воду з

клітин і ставатиме менш концентрованим.

Величина сили тиску, з яким вода осмотичним шляхом надходить до вакуолі,

дорівнює різниці між осмотичним тиском ( P ) і тургорним тиском ( T ). Цю величину

називають сисною силою ( S ):

S = P – T,

яка залежить від ступеню насиченості клітини водою. В стані повного в’янення (або

початкового плазмолізу) тургорний тиск відсутній і сисна сила дорівнює осмотичному

тиску T = 0 , S = P.

Хід роботи. Вихідний розчин 1 Н сахарози (342 г на 1 л води). Приготувати

розчини сахарози або NaCl, які зменшуються на 0,1 Н, відповідно до таблиці:

Концентрація дослідного

розчину, моль/л

На 10 мл розчину

1 н. розчин сахарози, мл Води, мл

1,0 10,00 0,00

0,9 9,00 1,00

0,8 8,00 2,00

0,7 7,00 3,00

0,6 6,00 4,00

З паренхіми коренеплоду моркви або бульби картоплі вирізають смужки

довжиною 3 см ( вимірюючи міліметровою лінійкою ), перерізом 4 мм

, потім їх

занурюють в розчини різної концентрації. Через 20 хв. після занурення зрізів в розчини

вимірювання повторюють.

Розчин, в якому довжина зрізів залишилась без змін, за своїм осмотичним

тиском буде дорівнювати сисній силі тканин. Результати записати у вигляді таблиці:

Концентрація розчину,

моль/л

1,0 Н

0,9 Н

0,8 Н

7 Н

0,6 Н

Довжина смужки до

занурення в розчин, мм

Довжина смужки після

занурення в розчин, мм

Розрахунки такі ж, як і при визначенні осмотичного тиску. Приклад роз-

рахунку:

1 моль/л - 22,4 атм

0,25 моль/л - x,

тоді

X =

22,4 · 0,25

5,6 атм

Контрольні запитання.

1. Що розуміють під сисною силою клітин?

2. Як визначити величину сисної сили? Якими методами?

Контрольні запитання до розділу «Фізіологія рослинної клітини».

1. Хімічний склад клітини.

2. Що таке плазмоліз? Як визначити початок плазмолізу?

3. Що таке циториз?

4. Що таке «штучна» клітина?

5. Чому плазмолізовані в розчині сечовини клітини досить швидко деплазмолізуються?

6. Клітина занурена в дистильовану воду. Опишіть можливі варіанти переміщення

води в цій системі.

7. Опишіть зміни співвідношення між тургором, осмотичним тиском, сисною силою

залежно від насичення клітин водою.

Розділ II. Водний режим рослин.

Вода відіграє дуже важливу роль у житті рослин. Недостатнє водопоста-чання

рослин завжди веде до зменшення нагромадження органічних речовин у рослинах, а в

культурних – до зменшення врожаю. Вивчення водного режиму рослин має

надзвичайно важливе значення. У рослин водообмін складається з:

а/ поглинання води рослиною,

б/ пересування води по рослині,

в/ виділення води рослиною,

г/ засвоєння води рослиною.

Перш за все студент повинен мати чітке уявлення про масштаби водообміну у

рослин. На базі засвоєння знань про закономірності поглинання води клітиною студент

повинен детально розібратися у всисній діяльності кореневої системи, кореневого

тиску, явищ «плачу», гутації. Знання залежності поглинання води рослиною від

температури, а також водоутримуючої сили грунту допоможуть студенту зрозуміти

природу сил, які визначають цей фізіологічний процес, і об-грунтувать загальну схему

поглинання і пересування води по рослині.

Вивчення процесу виділення води рослиною зобов’язує студента поновити та

поглибити уявлення про структуру листка, його покривних тканин та продихо-вого

апарату. Важливо знать основні показники, які характеризують процес тра-нспірації,

залежність цього процесу від зовнішніх умов / світла, температури, вологості/.

Необхідно вміти охарактеризувати різні групи рослин за їх водним режи-мом.

Вода забезпечує постійний зв’язок між окремими органами рослини. По-живні

речовини рухаються по рослині в розчиненому стані. Насичення водою (тургорний

стан) забезпечує міцність тканин, збереження структури трав’янистих рослин, певну