810

Через 1-2 недели извлечь проростки, тщательно промыть корни, обсушить проростки фильтровальной бумагой и взвесить. Если проросли не все семена, то учитывают только проросшие, а затем пересчитывают сырую и сухую массу проростков на 10 экземпляров. Поместить проростки в бюкс и высушить при 100-105°С до абсолютно сухого состояния (для этого требуется 4-6 ч), охладить в эксикаторе и взвесить. Полученные данные оформить в виде таблицы.

Потеря сухого вещества при прорастании семян

Сделать выводы о причинах изменения сырой и сухой массы при прорастании семян.

Вопрос для самоконтроля

1. Почему сырая масса проростков увеличивается, а абсолютно сухая масса уменьшается по сравнению с абсолютно сухой массой сухих семян?

Работа 52. Определение интенсивности дыхания по количеству выделенного диоксида углерода (по Бойсен - Йенсену)

Вводные пояснения. Интенсивность дыхания растений можно определить по количеству поглощенного кислорода или по количеству выделенного углекислого газа единицей массы или площади листьев растений за единицу времени. Для определения интенсивности дыхания по количеству выделенного диоксида углерода в замкнутый сосуд помещают навеску исследуемого материала и определенное количество раствора щелочи бария (рис. 25). Выделяемый в процессе дыхания диоксид углерода реагирует с Ва(ОН)2, в результате чего концентрация раствора уменьшается:

Ва(ОН)2 + СО2 = ВаСО3 + Н20

141

Через определенное время оставшуюся в сосуде щелочь титруют щавелевой кислотой:

Ва(ОН)2 + С2Н2О4 = ВаС2О4 + 2Н2О Сравнивают полученную величину с результатом тит-

рования такого же количества исходного раствора щелочи. Последнее необходимо для определения исходной концентрации щелочи и одновременно для учета того небольшого количества СО2, которое содержалось в сосуде до опыта, а также поглощаемого щелочью во время открывания сосуда. Разность между результатами титрования содержимого контрольного и опытного сосудов прямо пропорциональна количеству выделенного при дыхании СО2.

Продолжительность экспозиции зависит от размера навески и от интенсивности дыхания исследуемого объекта.

При очень короткой экспозиции разность между результатами титрования контрольной и опытной колб будет недостоверной. Наоборот, если в колбе

останется слишком мало бари- Рис. 25. Колба для определе- та, то может произойти непол- ния интенсивности дыхания

ное поглощение С02.

Желательно поэтому подобрать такую экспозицию, чтобы на связывание С02 было израсходовано 20-50% щелочи (если, например, на титрование барита в контрольной колбе пошло 10 мл С2Н2 О4, то на титрование раствора в опытной колбе должно пойти не более 8 и не менее 5 мл).

Цель работы. Провести определение интенсивности дыхания по количеству выделенного углекислого газа.

Материалы и оборудование: проросшие и непроросшие семена, почки, листья, стебли, цветки и другой растительный материал; 0,025 н. раствор Ва(ОН)2 в бутыли, соединенной с бюреткой; бутыль и бюретка закрыты пробками, в ко-

142

торые вставлены трубки с натронной известью; 0,1 N раствор щавелевой кислоты в бюретке с приспособлением для титрования; фенолфталеин в капельнице; весы; одинаковые конические колбы на 250-300 мл с резиновыми пробками, в которые вставлены металлические крючки (3 шт.); куски марли 10 х 10см (2 шт.); стакан с водой.

Ход работы. Подготовить среду для создания нужных температурных условий для дышащих семян (низкая – 0°С; комнатная – 18-20°С; высокая – 35°С). Поместить навеску исследуемого материала (5-10 г) в марлевый мешочек и прикрепить его к пробке при помощи крючка, вставленного в пробку. Провести пробную сборку установки, проверив, свободно ли проходит мешочек с материалом через горло колбы и не опускается ли он слишком низко. Налить 10 мл раствора Ва(ОН)2. Быстро опустить в колбу материал, слегка смочить пробку водой (для герметичности) и плотно (вращательным движением) закрыть колбу пробкой (рис.25). Записать время начала экспозиции.

В контрольную (пустую) колбу также налить 10 мл барита и плотно закрыть пробкой. Колбы с объектами, содержащими хлорофилл, необходимо на все время опыта поместить в темноту для исключения процесса фотосинтеза.

Время от времени колбы следует осторожно покачивать, чтобы разрушить пленку ВаСО3, препятствующую полноте поглощения СO2, не допуская попадания ни одной капли раствора на мешочек с материалом.

Через 1 час вынуть материал, быстро закрыть колбу пробкой и отметить время окончания опыта. Внести в колбу 2-3 капли фенолфталеина и оттитровать оставшуюся щелочь, приливая через отверстие в пробке 0,1N раствор щавелевой кислоты до исчезновения розового оттенка. Контрольную колбу можно титровать через 20 мин после того, как налит раствор барита (за это время колбу необходимо периодически взбалтывать).

143

За время экспозиции опыта определяют поправку к титру (К) раствора барита, т. е. узнают, какому числу мг углекислоты соответствует 1 мл раствора Ва(ОН)2. Для этого в колбу вносят 2 капли фенолфталеина, наливают 10 мл раствора барита и титруют кислотой до исчезновения слаборозового окрашивания от одной капли кислоты. Объем кислоты, затраченной на титрование, делят на 10 и получают поправку к титру Ва(ОН)2.

Интенсивность дыхания (Jдых.) вычисляют по формуле:

а – результат титрования содержимого контрольной колбы, мл;

b – результат титрования содержимого опытной колбы, мл; К – поправка к титру кислоты;

2,2 – количество мг С02, эквивалентное 1 мл 0,1 N раствора щавелевой кислоты;

H – навеска, г;

t – экспозиция, ч.

Результат записать в таблицу.

Определение интенсивности дыхания

Начертить кривую зависимости дыхания от температуры и сделать вывод, сопоставив интенсивность дыхания разных объектов в различных температурных условиях.

Вопросы для самоконтроля

1.На чем основан принцип метода определения интенсивности дыхания?

2.Почему при увеличении температуры интенсивность дыхания возрастает?

3.Что такое Q10?

144

Работа 53. Определение дыхательного коэффициента семян

Вводные пояснения. Дыхательным коэффициентом (ДК) называется отношение объема выделенного при дыхании диоксида углерода к объему поглощенного кислорода. Величина дыхательного коэффициента зависит, прежде всего, от того, какие вещества используются при дыхании.

При окислении сахаров отношение С02 к О2 равно единице:

С6Н12 O6 + 6O2 6СO2 + 6Н2O + Q

ДК=6СО2/6О2=1

Если дыхательным материалом служат вещества более окисленные, чем углеводы (например, щавелевая кислота), то величина дыхательного коэффициента будет больше единицы:

2С2Н2О4 + О2 4СО2 + 2Н2О + Q ДК=4СО2/О2=4

Дыхательный коэффициент будет меньше единицы, если на дыхание используют соединения менее окисленные, чем углеводы, например жирные кислоты:

С17Н35СООН + 26O2 = 18СO2 + 18Н2O + Q ДК=18СО2/26О2= 0,69

Для ориентировочного определения дыхательного коэффициента исследуемый материал помещают в пробирку, соединенную с градуированной трубкой (рис.26), в которую введена капля жидкости. Если объемы обмениваемых при дыхании газов равны, то капля в трубке передвигаться не будет. Если же величина дыхательного коэффициента меньше или больше единицы, то будет наблюдаться перемещение жидкости в трубке, соответствующее разности между объемами поглощенного О2 и выделенного СО2. Затем с тем же материалом проделывают второй опыт, вводя в пробирку крепкий раствор щелочи для поглощения выделяемого при дыхании СО2. Наблюдающееся при этом передвижение капли в трубке соответствует объему поглощенного материалом кислорода.

145

Цель работы. Определить ды-

петка с оттянутым концом; фильтровальная бумага.

Ход работы. Для определения дыхательного коэффициента наклюнувшиеся семена насыпать в пробирку (примерно до половины) и плотно (вращательным движением) вставить пробку с градуированной трубкой, предварительно слегка смочив пробку водой. Дать пробирке остыть от прикосновения рук и установить ее в горизонтальное положение. Ввести в трубку каплю метиленовой сини при помощи пипетки с оттянутым концом. Когда капля оторвется от края трубки, отметить положение внутреннего мениска капли, и через 2 мин экспозиции сделать второй отсчет, а еще через 2 мин – третий отсчет. Вычислить среднее расстояние, пройденное каплей за 2 мин (А), которое соответствует разности между объемами поглощенного кислорода и выделенного диоксида углерода (А = (О2 - СО2).

Вынуть пробку из пробирки с семенами, проветрить пробирку и вложить пинцетом в верхнюю часть пробирки свернутую в кольцо полоску фильтровальной бумаги, смо-

146

ченную 20%-ным раствором щелочи (смачивать полоску умеренно, чтобы во время опыта щелочь с бумажки не попала на семена). Закрыть пробирку пробкой и вновь ввести в

трубку краски. Отметить положение мениска капли, определить передвижение капли за два пятиминутных интервала и вычислить среднюю величину (В), которое соответствует количеству поглощенного кислорода (В=О2).

Обозначим объем поглощенного кислорода через О2, а объем выделенного диоксида углерода – СО2. Зная величины А и В, легко найти дыхательный коэффициент по формуле:

ДК = СО2/О2 = (В-А) / В Результаты записать в таблицу и сделать выводы.

Определение дыхательного коэффициента семян

Вопросы для самоконтроля

1.Написать уравнения реакции окисления следующих органических соединений:

-линоленовой кислоты – С18Н32О2;

-сахарозы С12Н22О11;

-щавелево-уксусной кислоты С4Н4О5.

2.Рассчитать дыхательные коэффициенты при окислении до СО2 и Н20 этих органических субстратов.

3.Сделать вывод о зависимости величины дыхательного коэффициента от характера окисляемых веществ.

4. Как практически найти объем поглощенного О2 при дыхании? 5. Как найти разницу между поглощенным кислородом и выде-

ленным при дыхании углекислым газом?

Работа 54. Сравнение величины дыхательных коэффициентов у семян различных растений (демонстрационный опыт)

Цель работы. Сравните величины дыхательных коэффициентов у проросших семян различных растений

147

Материалы и оборудование: проросшие семянки подсол-

нечника, семена льна или конопли, проросшие зерновки пшеницы, ржи; краска или чернила;

Через 30 -40 мин. обнаруживают, что в колонку с семенами подсолнечника по трубке засасывается из кюветы подкрашенная вода. Очевидно, объем воздуха в колонке уменьшился. В трубке, соединенной с колонкой, в которой содержатся семена пшеницы, уровень подкрашенной воды не изменится. Это наглядно показывает, что в том случае, когда дыхание происходит за счет окисления жиров, объем поглощенного кислорода оказывается больше объема выделенного углекислого газа, а при дыхании за счет углеводов объемы этих газов одинаковы. Таким образом, дыхательный коэффициент у семян масличных культур меньше единицы, а у семян, в которых преобладают углеводы, равен единице.

148

Вопросы и задачи по теме «Дыхание»

1.Перечислите промежуточные продукты аэробного дыхания, которые подвергаются: а) декарбоксилированию (отщепление СО2), б) окислению (отнятие водорода).

2.Почему высшие растения не могут длительно поддерживать свою жизнь в анаэробных условиях, хотя и не погибают сразу после попадания в среду без 02?

3.Объясните, почему интенсивность дыхания растений резко

возрастает при увеличении содержания О2 от 1 до 5-6 %, а при дальнейшем повышении содержания О2 почти не изменяется.

4.В две колбы налито одинаковое количество раствора

Ва(ОН)2. Колбы плотно закрыты пробками с крючками, к которым подвешены марлевые мешочки с одинаковыми навесками проросших

инепроросших семян. По истечении одинакового времени раствор в колбах протитровали соляной кислотой. На титрование какой колбы пойдет больше кислоты? Объясните.

5.Интенсивность дыхания листьев определялась методом просасывания. Навеска листьев – 22 г, экспозиция - 40 мин, количество

раствора Ва(ОН)2 в поглотителе – 100 мл, взято на титрование 20 мл раствора, пошло на титрование 10 мл НСl. На титрование 20 мл исходного раствора барита израсходовано 18 мл НСl. Вычислить интенсивность дыхания, если известно, что 1 мл НСl эквивалентен 2,2

мг СО2.

6.15 г почек выделили за 30 мин 3 мг СО2. Определить интенсивность дыхания на 1 г сухой массы в 1 ч, если известно, что содержание воды в почках составляет 60 %.

7.Сколько СО2 выделит 1кг семян за 10 суток, если известно, что интенсивность дыхания этих семян равна 0,1 мг СО2 на 1 г сухой массы за 1 ч, а содержание воды в семенах 37,5 %?

8.Некоторые считают, что вредно оставлять цветы на ночь в спальной комнате, так как они поглощают кислород, необходимый для дыхания человека. Чтобы ответить на вопрос, насколько обоснованно это мнение, подсчитайте, до какой величины снизится содер-

жание О2 против обычного (21 % по объему) в воздухе комнаты объемом 45 м3 в течение 10 часов за счет дыхания растений, имеющих общую массу 2 кг и среднюю интенсивность дыхания 12 мл O2 на 1 г

всутки.

9.Были взяты две навески семян по 10 г каждая. Одну навеску высушили при 100°С для определения абсолютно сухой массы, кото-

149

рая оказалась равной 8,8 г. Вторую порцию семян проращивали в течение двух недель в темноте на чистом песке, смоченном дистиллированной водой. Полученные проростки имели сырую массу 21,7 г, а абсолютно сухую — 7,0 г. Как объяснить изменения сырой и сухой массы в процессе прорастания?

10.Как объяснить различную величину дыхательного коэффициента прорастающих крахмалистых и маслянистых семян?

11.В два сосуда аппарата Варбурга поместили одинаковые навески семян. В стаканчик, впаянный в среднюю часть одного из сосудов, налили крепкий раствор КОН, после чего оба сосуда соединили с манометрами. Как будет изменяться уровень манометрической жидкости, если: а) дыхательный коэффициент семян равен единице; б) дыхательный коэффициент равен 0,7?

12.Зеленый лист на свету при температуре 25оС интенсивно

поглощал СО2, а при повышении температуры до 40°С начал выделять СО2. Как объяснить отмеченное изменение газообмена листа?

13.Почему интенсивность дыхания клубней картофеля резко повышается при понижении температуры от 3 до -1°С?

14.Какое значение имеет дыхание в жизни растений?

15.Каковы общие черты и в чем отличие процессов дыхания и фотосинтеза?

16.Почему считается, что аэробное дыхание эффективнее анаэробного?

17.Что можно сказать о субстратах дыхания по дыхательному коэффициенту?

18.Какова энергетика разных типов дыхания?

19.Влияние внешних и внутренних факторов на дыхание рас-

тений.

20.Взаимосвязь дыхания и брожения.

21.Дыхательный коэффициент и субстраты дыхания.

22.Влияние температуры и воды на интенсивность дыхания.

23.Влияние кислорода и углекислого газа на интенсивность

дыхания.

150