810

Вопросы для самоконтроля

1.Почему нельзя хранить семена, имеющие влажность выше 14%?

2.Что происходит в семенах после их набухания?

3.Почему при прорастании семян в темноте абсолютно сухая масса их уменьшается?

4.Будет ли уменьшаться сухая масса семян при прорастании их на свету?

5.Куда расходуются запасные питательные вещества семени при их прорастании?

Работа 77. Обнаружение запасных сахаров в растительном материале

Вводные пояснения. Все моносахариды и некоторые дисахариды типа мальтозы и лактозы являются редуцирующими, т.е. обладающими восстанавливающими свойствами благодаря наличию у них альдегидной и кетонной группы. Широко распространенная в растительном мире сахароза не обладает восстанавливающими свойствами, так как еѐ молекула состоит из остатков глюкозы и фруктозы, которые соединены гликозидной связью, образованной альдегидной группой глюкозы и кетонной группой фруктозы.

Характерной реакцией на редуцирующие сахара является реакция с жидкостью Фелинга. Эти сахара восстанавливают 2-валентную медь жидкости Фелинга до одновалентной: Сu2++е-→ Сu+. Фелингову жидкость готовят непосредственно перед употреблением, путем смешивания равных объемов раствора медного купороса и раствора щелочи с сегнетовой солью. Последняя добавляется для того, чтобы не дать образовавшемуся гидрату окиси меди выпасть в осадок:

CuSO4 + 2KOH = K2SO4 + Cu(OH)2

221

Для обнаружения редуцирующих сахаров к исследуемому раствору приливают равный объем жидкости Фелинга, встряхивают и нагревают до кипения. При этом окись меди восстанавливается до закиси, которая выпадает в осадок кирпично-красного цвета. Реакция идет по уравнению:

Для обнаружения сахарозы, являющейся наиболее распространенной из нередуцирующих сахаров, необходимо сначала подвергнуть еѐ гидролизу на глюкозу и фруктозу и лишь потом провести реакцию с жидкостью Фелинга. По количеству осадка закиси меди можно судить о количестве редуцирующих сахаров как в исходном растворе, так и в растворе после проведения гидролиза сахарозы.

Цель работы. Путем проведения реакции с жидкостью Фелинга установить, что в растительном материале имеются моносариды и дисариды.

Материалы и оборудование: корнеплоды моркови, са-

харной свеклы, луковицы; терки; чашки; водяная баня; воронки; бумажные фильтры; жидкость Фелинга; 20% соляная кислота в капельнице; пробирки; держатели для пробирок; спиртовки; спички.

Ход работы: Измельчить на терке в отдельных чашках корнеплоды моркови, свеклы и луковицу. Полученную мас-

222

су отдельно каждого растения поместить в пробирки, заполнив их на 1/4 часть, залить до половины водой, встряхнуть и поставить на 5 минут на кипящую водяную баню для извлечения сахаров. Затем содержимое пробирок следует профильтровать через бумажные фильтры, и из каждого фильтрата взять по 2 мл в две чистые пробирки.

В одной из пробирок проводят реакцию на обнаружение редуцирующих сахаров, для чего к содержимому пробирки приливают равный объем фелинговой жидкости и нагревают до кипения. Наблюдают, как синяя окраска смеси переходит в зеленую, затем желтую, после чего выпадает осадок закиси меди кирпично-красного цвета, показывающий наличие в исследуемом материале редуцирующих сахаров.

Во второй пробирке проводят гидролиз сахарозы, для чего в неѐ добавляют 2-3 капли 20% соляной кислоты и кипятят в течение 1 минуты. Для нейтрализации избытка кислоты в пробирку вносят на кончике скальпеля соду. Затем приливают равный объем фелинговой жидкости, и содержимое пробирки вновь доводят до кипения. При кипячении вытяжки с кислотой сахароза гидролизуется до моносахаров

– глюкозы и фруктозы, которые восстанавливают окись меди жидкости фелинга до закиси меди, что наблюдается по выпавшему осадку кирпично-красного цвета.

По количеству осадка закиси меди в вытяжках исследуемого материала без гидролиза и после гидролиза судят о наличии в корнеплодах моркови, свеклы и лука моносахаров и дисахаридов.

Полученные результаты заносят в таблицу. Количество осадка закиси меди обозначают знаками: «+» – небольшое количество, «++» – большое количество и «+++» – очень большое.

223

ческий состав непроросших и проросших семян какой-либо культуры. Проращивание нужно проводить в темноте, чтобы исключить образование новых органических веществ в процессе фотосинтеза.

Превращение веществ в процессе прорастания семян удобнее наблюдать у крахмалистых и маслянистых семян.

Цель работы. Показать, что при прорастании семян сложные запасные вещества их под действием ферментов превращаются в более простые, хорошо растворимые в воде, и поэтому легко используются зародышем и проростком семени.

Материалы и оборудование: семена пшеницы и под-

солнечника; проростки этих растений, выросшие в полной темноте на влажном песке; фелингова жидкость; раствор йода в йодистом калии в капельнице; ступки с пестиками (4шт.); водяная баня; пробирки; скальпели; стакан с водой; препаровальная игла; спиртовки; спички; предметные и покровные стекла; микроскопы; фильтровальная бумага; воронки; фильтры.

Ход работы. Для опыта берут по 20 проросших и непроросших семян пшеницы и подсолнечника. Семена подсолнечника очищают от кожуры. Затем каждую порцию семян переносят в отдельные ступки и растирают. Растертую массу переносят в разные пронумерованные пробирки, и в каждую из них заливают воду до 3/4 еѐ объема, ставят на 5 минут на кипящую водяную баню. После нагревания содержимое пробирок фильтруют через бумажный складчатый фильтр в чистые пронумерованные пробирки. Для анализа из каждой из них берут по 2 мл фильтрата, добавляют в них такое же количество фелинговой жидкости и кипятят. По количеству выпавшего осадка закиси меди судят о превращении крахмала и жира в редуцирующие сахара при прорастании семян.

225

К оставшемуся в пробирках фильтрату приливают раствор йода, и по интенсивности посинения судят о содержании в семенах крахмала.

Затем рассматривают под микроскопом эндосперм проросших и непроросших семян пшеницы. Для этого небольшое количество эндосперма семян, не подвергавшихся нагреванию, вносят в каплю воды на предметное стекло. Рассматривают и зарисовывают строение крахмальных зерен до начала прорастания (непроросшие семена) и после прорастания. У проросших семян поверхность крахмальных зерен имеет углубления или, если процесс прорастания уже длителен, они распадаются на отдельные кусочки, которые затем полностью исчезают. Крахмальные зерна непроросших семян имеют обычную величину и форму, характерную для пшеницы.

Результаты проведенного опыта заносят в таблицу, оценивая содержание соответствующих веществ в баллах.

Делают выводы о превращении веществ при прорастании крахмалистых и маслянистых семян.

Вопросы для самоконтроля

1.Как подразделяются семена сельскохозяйственных растений по содержанию в них запасных питательных веществ?

2.К какому классу углеводов относится крахмал и каково строение его молекулы?

3.Почему растительные жиры называют маслами?

4.Каково значение крахмала и жиров в жизни растений?

5.Как идет гидролиз крахмала и жиров при прорастании семян и почему?

6.Как можно обнаружить продукты расщепленного крахмала и жира?

226

Работа 79. Зависимость величины проростка от количества запасных веществ в семени

Вводные пояснения. Для обеспечения зародышей в период прорастания семян необходимой пищей и строительным материалом материнские растения откладывают в них запасные питательные вещества: одни – преимущественно углеводы (зерновые культуры), другие – белки (зернобобовые культуры) и третьи – жиры (лен, подсолнечник, мак и другие). Лучше преодолевают неблагоприятные условия при прорастании и растут в основном только те проростки и молодые растения, которые полнее обеспечены запасными веществами. На этом основан принцип отбора для посева лучших по величине и массе семян.

Цель работы. Экспериментально показать, что при прорастании семян лучше преодолевают неблагоприятные условия те проростки, которые полнее обеспечены запасными питательными веществами.

Материалы и оборудование: набухшие семена гороха или фасоли; цветочные горшки; опилки; скальпель; лезвия безопасной бритвы; термостат; чашка для отмывания корней.

Ход работы. Отбирают 12 совершенно одинаковых семян. Три из них оставляют целыми. У следующих трех удаляют 1/2 семени, у следующих трех удаляют 3/4 семени и, наконец, у последних трех семян оставляют 1/8 часть семени. При этом все оставшиеся для опыта части семян должны иметь неповрежденный зародыш.

Затем набивают увлажненными опилками горшочки и все подготовленные для посева семена и части семян высевают, каждую порцию отдельно в горшочек, и ставят в термостат.

Через две недели растения из горшочков осторожно вынимают, отмывают корневую систему и сравнивают по

227

величине и массе проростки, выросшие из семян с разным количеством запасных питательных веществ.

Результаты заносят в таблицу:

На основе полученных данных делают выводы о влиянии количества запасных веществ семени на вырастающее из него растение.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие вещества и в семенах каких растений откладываются в качестве запасных?

2.Какую роль выполняют запасные вещества в семенах растений?

3.Почему для посева отбирают крупные и полновесные семена?

4.Каких, по вашему мнению, растений на Земле больше: откладывающих в качестве питательного вещества крахмал или жиры? Почему?

Работа 80. Кислотный гидролиз крахмала

Вводные пояснения. Крахмал – полимер глюкозы. Молекулы крахмала состоят из двух компонентов – амилозы и амилопектина с эмпирической формулой (С6Н10О5)n∙Н2О. Цепи амилозы представляют собой соединения из нескольких тысяч остатков глюкозы, способных спирально свертываться, принимая компактную форму. Цепи амилопектина разветвлены и содержат вдвое большее число глюкозных остатков по сравнению с амилозой. Амилоза растворяется в воде без образования клейстера и дает с йодом синее окрашивание. Амилопектин дает с йодом фиолетовое окрашивание и с горячей водой образует клейстер, присоединяя в точках ветвления молекулы воды.

Крахмал запасается в клетках в виде крахмальных зерен, которые можно видеть под микроскопом, например, в

228

клубнях картофеля, в семенах хлебных злаков или бобовых культур. Они имеют слоистую структуру, и у разных видов растений различаются как по форме, так и по размерам.

При кипячении крахмального клейстера с минеральной кислотой крахмал расщепляется до глюкозы через ряд промежуточных продуктов с постепенным уменьшением молекулярной массы, называемых декстринами.

За процессом гидролиза крахмала до глюкозы можно пронаблюдать при помощи реакции с раствором йода, который окрашивает крахмал в синий цвет, амилодекстрин – в фиолетовый, эритродекстрин – в красный, ахродекстрин в – оранжевый, а с мальтодекстрином и мальтозой окрашивания уже не дает, оставаясь желтым.

Цель работы. Проследить за кислотным гидролизом крахмала при кипячении до глюкозы через ряд промежуточных продуктов (декстринов) при помощи реакции с раствором йода.

Материалы и оборудование: 1% раствор крахмала; 20% раствор соляной кислоты; раствор йода в йодистом калии в капельнице; Na2CО3; фелингова жидкость; электроплитка; колбы на 100 мл; мерный цилиндр на 50 мл; химические стаканы; штативы; пробирки; пипетки на 5 мл.

Ход работы. Налить в колбу 40 мл воды, нагреть до кипения, влить 10 мл 1% крахмального клейстера, взболтать, дать раствору еще раз закипеть и снять с огня. Поставить в штатив 6-7 пробирок. Отлить из колбы в первую пробирку 5 мл крахмального клейстера. Затем добавить в колбу 1,5 мл 20% соляной кислоты и нагревать на электроплитке, закрыть колбу воронкой. При появлении первых пузырьков (начало кипения) отлить из колбы 5 мл во вторую пробирку. Продолжать кипятить содержимое колбы, отливая из неѐ через каждые 5-10 минут по 5 мл в следующие пробирки. Дать пробам в пробирках охладиться, разбавить их водой и добавить по 5 капель раствора йода в йодистом калии. При

229

отсутствии окрашивания от добавления йода гидролиз можно считать оконченным.

С раствором, оставшимся в колбе, проделать реакцию на редуцирующие сахара. Для этого в чистую пробирку налить 2-3мл раствора, нейтрализовать кислоту содой, прилить равный объем фелинговой жидкости и довести до кипения.

Результаты записать в таблицу:

Сделать выводы о причинах изменения окраски растворов и указать время, в течение которого произошел полный гидролиз крахмала.

Вопросы для самоконтроля

1.Что представляет собой крахмал? Какова его структура?

2.Какими особенностями обладают амилоза и амилопектин?

3.Почему крахмал, содержащий больше амилопектина, лучше набухает и клейстерезуется?

4.Что представляют собой декстрины? Назовите их и как они окрашиваются в присутствии йода в йодистом калии?

5.Какими методами можно вызвать гидролиз крахмала?

6.Назовите культурные растения, накапливающие крахмал в качестве запасного питательного вещества.

Работа 81. Обнаружение запасных белков в растениях

Вводные пояснения. Белки – высокомолекулярные органические соединения, состоящие из остатков аминокислот. Играют первостепенную роль в жизнедеятельности любого организма, выполняя многочисленные функции в их строении, развитии и обмене веществ. В состав белков, как правило, входит 20 аминокислот. Благодаря различной последовательности их соединения в полипептидной цепи, в живых

230