Робота 1. Визначення концентрації клітинного соку і осмотичного потенціалу рефрактометричним методом

Тема І. Фізіологія рослинної клітини

Мета роботи. Визначити концентрацію клітинного соку в різних видах рослин, а також залежно від ярусності розміщення листків на рослинах, в різних частинах листків.

Матеріали, реактиви, обладнання. Рефрактометри, преси, ножиці, марля, промивалка з дистильованою водою, фільтрувальний папір, дослідні рослини.

Основні відомості. Здатність рослин поглинати воду визначається концентрацією органічних та мінеральних сполук у вакуолі. Концентрація цих сполук, а також ступінь дисоціації їх у вакуолярному соці визначають осмотичний потенціал клітини.

Показник концентрації клітинного соку і величину осмотичного потенціалу використовують для діагностики потреби рослин в поливі. Величину концентрації клітинного соку визначають рефрактометричним методом, який грунтується на зміні показника заломлення поляризованого світла розчинами. Цей метод діагностики часу поливу рослин є одним з основних в польових умовах.

Хід роботи. За допомогою ручного преса віджимають сік із рослинної тканини, попередньо загорнутої в шматочок марлі, або рослинну масу розтирають в ступці і віджимають сік крізь марлю.

Сік наносять на нижню поверхню призми рефрактометра, закривають камеру і повертають гвинт на приладі, домагаючись чіткого зображення шкали в окулярі (%). Поділка шкали, крізь яку проходить горизонтальна лінія між світлим і темним полями, відповідає концентрації цукру в клітинному соку дослідної рослини. Для кожного варіанта досліду проводять не менше 3 визначень і беруть середнє. При зміні варіантів (видів рослин, тканин) призму протирають спочатку вологим, а потім сухим фільтрувальним папером, щоб змити попередній розчин.

За таблицею знаходять величину осмотичного потенціалу в кілопаскалях за встановленою концентрацією клітинного соку.

Контрольні запитання.

1.Який взаємозв’язок між концентрацією клітинного соку та осмотичним потенціалом клітин?

2.Які речовини клітинного соку можуть змінювати показник його заломлення?

 

Робота 2. Визначення вільної і зв’язаної води в рослинах (по А.Ф.Маринчук).

Мета роботи. Оволодіти методикою визначення вільної і зв’язаної води рослин різних екологічних груп.

Матеріали, реактиви, обладнання. Рефрактометри; торзійні терези; сушильна шафа; градуйовані піпетки місткістю 3-5 мл; свердла; пінцети; скляні палички; препарувальні голки; бюкси; листки досліджуваних рослин; 69,9%-ний розчин сахарози; дистильована вода.

Основні відомості. Вода є необхідною умовою для існування всього живого. Вона є невід’ємною частиною клітини. Вважають, що вода є не тільки середовищем функціонування протоплазматичних структур, а й складовою частиною їх.

Молекула води має два водневих зв’язки і може взаємодіяти з атомами кисню двох інших молекул води. Отже, молекула води, як правило, зв’язана з чотирма іншими молекулами води.

Біологічна роль води насамперед зумовлюється її унікальними хімічними властивостями: високою питомою теплоємністю, теплопровідністю, великим поверхневим натягом, чітко вираженою полярністю, здатністю пропускати промені видимої ультрафіолетової частини спектра тощо. Становлячи єдину систему з структурними елементами протоплазми, вода виконує дуже важливу роль у виникненні в цій системі електронно-збуджених станів і в поширенні збудження. Вміст води в рослинних клітинах становить 70-80 %, а в окремих випадках більше як 90 %.

Як хімічна сполука, вода бере безпосередню участь в таких важливих реакціях, як: гідроліз, окислення й відновлення, синтез тощо.

Близько третини всього вмісту води в клітині міститься у вакуолі, а решта в цитоплазмі.

За станом розрізняють вільну і зв’язану воду. Вільною водою називають воду, яка зберігає рухливість, здатність бути розчинником, замерзає при 0°С тощо. Зв’язана вода має змінені фізичні властивості в результаті взаємодії з неводними компонентами. На відмінностях властивостей вільної і зв’язаної води ґрунтуються методи фракційного визначення їх. Здатність бути розчинником покладено в основу рефрактометричного методу.

Рефрактометричним методом можна визначати кількість осмотично віднятої води гіпертонічним розчином сахарози і ту кількість, що залишилась у досліджуваному об’єкті. Відняту воду умовно вважають вільною, а ту, що залишилась, зв’язаною.

У навчальних лабораторіях вільну і зв’язану воду визначають рефрак-тометричним методом. При цьому взяту відповідну наважку листків дослі-джуваних рослин вміщують у розчин сахарози певної концентрації (наприклад, 69,9%) і витримують певний час (наприклад, 6 годин). За цей час розчин віднімає з рослинної тканини вільну воду. В іншій, паралельній, наважці листків визначають загальну кількість води, і за різницею між кількістю загальної і вільної води обчислюють зв’язану воду.

Хід роботи. Виготовляють 69,9%-ний розчин сахарози. Точну кон-центрацію цього розчину визначають рефрактометром. Свердлом з листкової пластинки (без середньої жилки) вибивають по 20 дисків діаметром 9-12 мм з 10 рослин. Вирізані диски швидко опускають у бюкси з розчином сахарози (3 мл). Бюкси закривають кришками.

Тим же свердлом вирізають таку ж кількість дисків з тих же рослин, зважують їх на торзійних терезах і кладуть в пусті бюкси, які вміщують в су-шильну шафу, де висушують при t = 100°С (6 годин), знову зважують і визначають загальний вміст води. Бюкси з дисками, вміщеними в сахарозу, залишають, при кімнатній температурі на 6 годин.

Рефрактометром визначають процент сахарози в бюксах з дисками і в контрольному бюксі з розчином сахарози, але без дисків.

Збільшення маси досліджуваного розчину, порівняно з масою вихідного розчину дорівнює кількості вільної води в листках.

Приклад:

Процент сахарози вихідного розчину сахарози - 69,9 %

Процент сахарози дослідного розчину (в бюксах з висічками) - 63,0%

Вага 3 мл вихідного розчину сахарози - 3,8992 г.

Вага сахарози у вихідному розчині - 2,7138 г.

3,8992 г - 100%

Х - 69,9% Х = ^{3,8992× 69,9} = 2,7138

¹⁰⁰

Вага дослідного розчину - 2,7138 г.

2,7138 г - 63,0%

Х - 100% Х = ^{2,7138 × 100} = 4,3077 г.

⁶³

Збільшення ваги дослідного розчину 4,3077 г - 3,8992 г = 0,4085 г.

Вага сирих висічок листків - 0,6718 г.

Процент вільної води на сиру вагу - 60,8% вираховується з пропорції

0,6718 г - 0,4085 г

100% - Х Х = ^{0,4085 × 100} = 60,8%.

^0,6718

Загальної води по прямому визначенню в термостаті при розрахунку на сиру вагу - 82,5%.

Звідси кількість зв’язаної води - 82,5% - 60,8% = 21,7%.

Результати дослідів записують в протокол за схемою:

 

	Концентрація сахарози, %	Вага сирих	Вага сухих	Форми води, % на сиру масу наважки
Об’єкт	Вихідного розчину	Дослідного розчину	висічок, мг	висічок, мг	Загальна, %	Вільна, %	Зв’язана, %

Контрольні запитання.

1. Що розуміють під поняттям вільна вода?

2. Чим відрізняється вільна вода від зв’язаної?

3. Якої води в клітині міститься більше: вільної чи зв’язаної?

 

Тема ІІ. Водний режим