![](/user_photo/_userpic.png)
новая папка 2 / 123563
.pdf![](/html/65386/468/html_SHDY1hH6HF.WvQd/htmlconvd-Rpme5T21x1.jpg)
Рис. 16. Хроматограмма вытяжки пигментов листа
Работа 4.3. РАЗДЕЛЕHИЕ ПИГМЕHТОВ ПО КРАУСУ
Метод основан на разной растворимости отдельных пигментов в двух несмешивающихся жидкостях – бензине и спирте.
Методика выполнения. В большую пробирку налить 1 мл спиртовой вытяжки, 1,5 мл бензина и 2-4 капли воды. Закрыть пробирку пальцем и энергично встряхнуть. После отстаивания жидкость в пробирке разделится на два слоя. Бензин, как более легкий, расположится сверху, а спирт – внизу. Бензиновый слой будет окрашен в зеленый цвет, сюда переходит хлорофилл и каротин, спиртовой слой будет окрашен в золотисто-желтый, в нем останется наиболее гидрофильный пигмент – ксантофилл.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте пробирку с разделившимися пигментами. Укажите, в каком слое, какие пигменты располагаются. Основываясь на строении молекулы, объяснить различную растворимость пигментов в спирте и бензине.
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
Рис. 17. Разделение пигментов по Краусу
Работа 4.4. ОМЫЛЕHИЕ ХЛОРОФИЛЛА ЩЕЛОЧЬЮ И ОТДЕЛЕHИЕ КАРОТИHА
Из пробирки с пигментом, разделенным по Краусу, пипеткой отсосать нижний желтый раствор, перенести его в тонкую пробирку и сохранить для дальнейшей работы. Если в пробирке осталось немного желтого раствора, то отсосать его с частью зеленого и обезличить.
В оставшуюся зеленую вытяжку добавить равный объем этилового спирта, две капли воды и кристаллик щелочи. Пробирку энергично встряхнуть. Под действием щелочи происходит омыление хлорофилла. Метиловый спирт и спирт фитол отщепляются, образуя калиевую соль хлорофиллиновой кислоты – хлорофиллид калия. Это соединение сохраняет зеленый цвет и основные оптические свойства хлорофилла, но в результате отщепления гидрофобного «хвоста» хлорофиллид обладает более выраженными гидрофильными свойствами, поэтому из бензина переходит в спирт. После отстоя жидкость в пробирке вновь разделится на два слоя: верхний бензиновый – желтый, нижний спиртовой – зеленый.
Оформление результатов опыта
1)Напишите реакцию омыления хлорофилла.
2)Зарисуйте пробирку с разделившимися слоями жидкости. Укажите, в каком слое растворены отдельные пигменты. Объясните, почему хлорофилл после омыления перешел из бензина в спирт?
21
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
___________________________________
Рис. 18. Разделение пигментов после омыления хлорофилла
Работа 4.5. ПОЛУЧЕHИЕ ФЕОФИТИHА И ОБРАТHОЕ ЗАМЕЩЕHИЕ ВОДОРОДА АТОМАМИ МЕТАЛЛА
Предлагаемый опыт позволяет убедиться, что зеленая окраска хлорофилла зависит от металлоорганической связи атомов азота в порфириновом ядре. Атом магния в порфириновом ядре удерживается сравнительно слабо и при осторожном действии сильных кислот его можно заменить двумя протонами. Это приводит к образованию вещества бурого цвета – феофитина.
Если на феофитин подействовать солями меди, цинка или ртути, то два протона в ядре замещаются соответствующими металлами. Зеленая окраска несколько отличная от хлорофилла, вновь восстанавливается.
Методика выполнения. В две пробирки взять по 2-3 мл спиртовой вытяжки пигментов и в одну из них прибавить по каплям 10% соляной кислоты. Убедиться, что зеленая окраска перешла в бурую (феофитин). В пробирку с феофитином внести несколько кристалликов уксуснокислой меди и осторожно нагреть на спиртовке. Убедиться, что бурый цвет вновь перешел в зеленый.
Оформление результатов опыта
1)Hаписать реакцию образования феофитина под действием соляной кислоты.
2)Hаписать реакцию замещения протонов в ядре порфирина на атомы меди под действием уксуснокислой меди при нагревании.
3)Зарисовать пробирки с исходными и производными веществами.
Рис. 19. Пробирка |
Рис. 20. Пробирка |
Рис. 21. Пробирка |
с хлорофиллом |
с феофитином |
с хлорофиллидом меди |
22
![](/html/65386/468/html_SHDY1hH6HF.WvQd/htmlconvd-Rpme5T23x1.jpg)
Работа 4.6. ИЗУЧЕHИЕ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПИГМЕHТОВ ЛИСТА
Световая энергия в процессе фотосинтеза должна быть поглощена пигментом листа. Однако поглощение видимого света осуществляется не во всех диапазонах спектра. Каждый пигмент имеет свой характерный спектр поглощения. Те лучи, которые поглощаются пигментами и используются при фотосинтезе, получили название фотосинтетически активной радиации (ФАР).
Методика выполнения. Установить спектроскоп по отношению к свету так, чтобы все области спектра имели одинаковую яркость. Поочередно помещая перед щелью спектроскопа пробирки, с вытяжками разных пигментов, определить положение темных полос, которые соответствуют лучам, поглощаемых данным пигментом.
Оформление результатов опыта
1) Зарисуйте спектрограммы для разных пигментов.
хлорофилл «а» и «б»
каротин
ксантофилл
2) Ответьте на вопросы.
а) В каких лучах спектра наблюдается максимум поглощения хлорофиллов?
________________________________________________________________________________
б) В каких лучах спектра наблюдается максимум поглощения каротина и ксантофил-
ла? _____________________________________________________________________________
в) Какие лучи спектра видимого света не поглощают пигменты листа?
________________________________________________________________________________
Задание для самостоятельной работы
1) Ответьте на вопросы и сделайте рисунки.
а) Зарисуйте структурную формулу хлорофилла.
Структурной основой молекулы хлорофилла является порфириновое ядро, состоящее из пиррольных колец. В центре находится атом магния, связанный с четырьмя атомами азота, которые придают ядру гидрофильный характер. Фитол, занимающий большую часть молекулы хлорофилла, состоит из углеводородных группировок и придает молекуле гидрофобные свойства. Таким образом, молекуле хлорофилла свойственны гидрофильные свойства, что имеет важное значение для пространственного фиксирования молекулы хлорофилла в ламеллах – гран хлоропластов.
Рис. 22. Структурная формула хлорофилла «а»
23
![](/html/65386/468/html_SHDY1hH6HF.WvQd/htmlconvd-Rpme5T24x1.jpg)
Лабораторная работа 5 СМЕЩЕНИЕ рН ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ.
ПРИ УСВОЕНИИ АММИАЧНОЙ И НИТРАТНОЙ ФОРМ АЗОТА
Цель занятия. Изучить способность корневой системы изменять кислотность окружающего раствора.
Корни растений способны активно изменять реакцию среды в связи с постоянным обменом ионами, свойствами протоплазмы, выделением органических кислот из клеток. Особенно быстро происходит изменение рН в небуферных растворах.
Потребность растений в различных ионах неодинакова. Это приводит к преимущественному поглощению из соли либо аниона, либо катиона, что также в сильной степени изменяет реакцию среды. Соли, из которых преимущественно поглощается катион (в обмен на Н+) называются физиологически кислыми, если поглощается анион – физиологически щелочными. Это необходимо учитывать при составлении питательных растворов и применении удобрений. Иначе возможно сильное изменение рН в нежелательную сторону.
Работа 5.1. СМЕЩЕНИЕ рН КОРНЕВОЙ СИСТЕМОЙ В РАСТВОРАХ С РАЗНОЙ КИСЛОТНОСТЬЮ
Цель работы. Убедиться в быстром смещении рН среды под действием корневой си-
стемы.
Материалы и оборудование. Широкие стаканчики, рН-метр; штатив с пробирками; пипетки на 1 и 5 мл; раствор Кнопа; 0,01Н растворы NaOH и HCl; проростки растений ячменя.
Методика выполнения. В четыре стаканчика налить по 5 мл раствора Кнопа. Определить исходный рН раствора. Добавляя по каплям NaOH или HCl, установить в разных пробирках рН: 5,0; 6,0; 7,0; 7,8. В каждый из стаканчиков поместить в раствор 5 ростков ячменя. Через час определение рН повторить.
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 8.
|
|
|
Таблица 8 |
|
Смещение рН раствора Кнопа корнями растений |
|
|
||
|
|
|
|
|
Варианты |
рН питательной смеси |
|
||
в начале опыта |
|
в конце опыта |
|
|
|
|
|
||
1 |
5,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
6,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
7,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
7,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Сделайте вывод о характере смещения кислотности раствора.
24
![](/html/65386/468/html_SHDY1hH6HF.WvQd/htmlconvd-Rpme5T25x1.jpg)
Работа 5.2. ИЗМЕНЕНИЕ рН ПИТАТЕЛЬНОГО РАСТВОРА КОРНЯМИ РАСТЕНИЙ ПРИ РАЗНЫХ ИСТОЧНИКАХ АЗОТА
Цель работы. Определить смещение рН питательного раствора, содержащего различные источники азота (нитратные, аммиачные формы или нитратные и аммиачные вместе).
Материалы и оборудование. Стеклянные банки 0,25 л; марля, пропитанная парафином; рН-метр; резиновые кольца; питательные смеси Кнопа, Прянишникова ПфеффераКнопа (видоизмененная) (табл. 9); проростки растений пшеницы с развитыми корнями.
Методика выполнения. Определить исходную рН раствора. Налить раствор на 5-8 мм ниже края 0,25 л банки. Банки с раствором завязать пропарафиненной марлей. В марле сделать отверстия и пропустить через них в раствор корни растений. Через 6-8 дней повторно определить рН раствора.
|
|
|
Таблица 9 |
|
|
Состав питательных смесей (г/л) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Соли |
Кнопа |
Измененная |
Прянишникова |
|
Пфеффера-Кнопа |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ca(NO3)2 |
1,0 |
— |
— |
|
(NH4)2SO4 |
— |
0,78 |
— |
|
NH4NO3 |
— |
— |
0,24 |
|
KH2PO4 |
0,25 |
0,33 |
— |
|
CaHPO4 |
— |
— |
0,17 |
|
MgSO4 |
0,25 |
0,33 |
0,06 |
|
CaSO4 |
— |
0,34 |
0,34 |
|
KCl |
0,13 |
0,16 |
0,16 |
|
FeCl3 |
0,01 |
0,01 |
0,03 |
|
Оформление результатов опыта
1) Заполнить таблицу 10.
Таблица 10
Изменение рН раствора при использовании растениями разных источников азота
Название смеси |
Источник азота |
рН раствора |
||
в начале опыта |
в конце опыта |
|||
|
|
|||
Кнопа |
|
|
|
|
Пфеффера-Кнопа |
|
|
|
|
Прянишникова |
|
|
|
2) Описать и объяснить характер изменения рН раствора в различных смесях.
25
Лабораторная работа 6 УГЛЕВОДЫ В ПРОДУКЦИИ САДОВОДСТВА
Цель занятия. Изучить методы определения содержания углеводов в продукции растениеводства.
Качество клубней картофеля, корнеплодов сахарной свеклы, овощей, фруктов и ягод во многом определяется содержанием углеводов. Их количество важно у ярового ячменя для пивоварения. От содержания крахмала в зерне пивоваренного ячменя зависит экстрактивность.
Большая часть сахаров, содержащихся в нормальном непроросшем зерне, состоит из сахарозы. Сахароза в зерне пшеницы составляет 2-4%, в горохе и фасоли – 4-7%, в сое – 4-15%. В сахарной свекле и корнеплодах ее количество максимальное – 12-20%. Мальтоза
всвободном виде в здоровом зерне отсутствует, а появляется лишь в процессе прорастания зерна.
Доля крахмала в зерне и семенах очень высокая. Среднее содержание крахмала
взерне кукурузы, ржи, риса и пшеницы 60-75%, ячменя – 50-60%. Накапливается в клетках эндосперма.
Крахмал определяет консистенцию и структуру хлеба. Целлюлоза вместе с гемицеллюлозой также оказывают большое влияние на качество хлеба.
Определение содержания углеводов проводят химическими или поляриметрическими методами. Химические методы основаны на восстанавливающих свойствах углеводов.
Все углеводы в зависимости от восстанавливающих свойств делятся на две группы: редуцирующие и нередуцирующие. Первые восстанавливают жидкость Фелинга до кирпично-красной закиси меди. К ним относятся все моносахариды и некоторые олигосахариды, например мальтоза. Нередуцирующие углеводы реакцию с жидкостью Фелинга не дают. Из запасных углеводов к ним относятся сахароза и крахмал.
При определении содержания углеводов химическими методами полисахариды сначала подвергают гидролизу под действием соляной кислоты до моносахаридов и далее определяют их количество методом Бертрана. Сущность метода заключается в способности моносахаридов восстанавливать жидкость Фелинга. После проведения реакции с жидкостью Фелинга образуется закись меди, которая обрабатывается сернокислым окисным железом в присутствии серной кислоты. Образующееся закисное железо оттитровывается перманганатом калия. По количеству затраченного на титрование перманганата калия рассчитывают содержание моносахаридов. Для расчета полисахаридов используют поправочные коэффициенты.
При определении сахаров в овощах, фруктах, ягодах получают их водную вытяжку. В одной части вытяжки определяют моносахариды без предварительного гидролиза, а в другой после гидролиза соляной кислотой. Содержание сахарозы рассчитывают как разницу между вторым и первым определением.
При определении содержания углеводов поляриметрическими методами полисахариды также предварительно подвергают гидролизу раствором соляной кислоты, а затем в полученном гидролизате измеряют угол вращения поляризованного луча света. Величина угла вращения плоскости поляризации пропорциональна концентрации моносахаридов в растворе.
Используя поправочные коэффициенты, рассчитывают содержание полисахаридов. Содержание сахарозы можно определить на сахариметре, который показывает непо-
средственное содержание сахара в процентном отношении. Однако и здесь в сахариметр помещают поляриметрическую трубку с раствором сахарозы. Сахариметр широко используют для определения содержания сахарозы в сахарной свекле. Для разделения и идентификации более сложных смесей сахаров или веществ, в составе которых кроме сахаров имеются
26
![](/html/65386/468/html_SHDY1hH6HF.WvQd/htmlconvd-Rpme5T27x1.jpg)
соединения неуглеводной природы, широко применяют методы хроматографии, которые позволяют не только разделить смесь на отдельные компоненты, но и количественно определить каждую из них.
Современная ЯМР-спектроскопия является мощным инструментом анализа структуры полисахаридов и используется в подавляющем исследовании. Этот метод позволяет определить состав, последовательность моносахаридных остатков биополимера, их конформацию.
Работа 6.1. Обнаружение запасных углеводов
Все моносахара, а также дисахара типа мальтозы, благодаря присутствию в них альдегидной или кетонной группы, являются редуцирующими, т. е. обладают восстанавливающими свойствами. Распространенная в растениях сахароза – не редуцирующее вещество, так как ее молекула состоит из остатков глюкозы и фруктозы, соединенных за счет альдегидной группы глюкозы и кетонной группы фруктозы.
Характерная реакция на редуцирующие сахара – реакция восстановления фелинговой жидкости.
Для обнаружения сахарозы необходимо сначала подвергнуть ее гидролизу на глюкозу
ифруктозу и лишь затем провести реакцию с жидкостью Фелинга. По количеству закиси меди можно судить о количестве редуцирующих сахаров, как содержащихся в исходном материале, так и образовавшихся в результате гидролиза сахарозы.
Ход работы: поместить материал в отдельные пробирки (примерно 1/4 пробирки), залить теплой (50-60оС) на 1/2 и встряхивать 2-3 мин. Затем содержимое пробирки профильтровать через бумажный фильтр в другую пробирку. Полученную вытяжку разделить на две равные порции. С одной порцией проделать реакцию с жидкостью Фелинга на редуцирующие сахара, во второй провести гидролиз сахарозы с соляной кислотой.
Для обнаружения редуцирующих сахаров, т.е. сахаров, имеющих альдегидную или кетонную группу, приливают к исследуемому раствору равный объем фелинговой жидкости (она будет состоять из 0,5 объема 4% раствора медного купороса и 0,5 объема раствор сегнетовой соли) и доводят до кипения. При этом окись меди восстанавливается в закись, выпадающую в виде кирпично-красного осадка.
Гидролиз сахарозы. В пробирку с фильтратом добавить 2-3 капли соляной кислоты
ипоместить в водяную баню на 2 мин, затем нейтрализовать кислоту содой (сыпать до прекращения выделения СО2 в виде пузырьков), прилить равный объем фелинговой жидкости и вновь довести до кипения.
Оформление результатов опыта
1) Полученные результаты запишите в таблицу 11 оценив количество закиси меди в баллах (по пятибальной шкале).
|
|
|
Таблица 11 |
Содержание углеводов в исследуемом материале |
|
||
Объект |
Количество закиси меди |
||
|
без гидролиза |
|
после гидролиза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) Сделать вывод о присутствии в исследуемом материале редуцирующих сахаров и сахарозы.
27
![](/html/65386/468/html_SHDY1hH6HF.WvQd/htmlconvd-Rpme5T28x1.jpg)
Задания для самостоятельной работы
Тема ФЕРМЕHТЫ
Ферменты – это специфические биологические катализаторы. Они контролируют скорость различных реакций и, таким путем, регулируют обмен веществ организма в целом. В настоящее время известно свыше 1000 ферментов. Hа основе характера их действия все они, по рекомендации комиссии по ферментам Международного биохимического союза, разделены на 6 классов.
1.Оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные ферменты). Катализируют окислительно-восстаносительные реакции.
2.Трансферазы (ферменты переноса). Катализируют перенос атомных группировок (остатки фосфорной кислоты, аминокислот, аминных и метильных групп) от одного соединения к другому.
3.Гидролазы. Группа ферментов, катализирующих расщепление (гидролиз) различных сложных соединений при участии воды на более простые.
4.Лиазы. Катализируют негидролитическое отщепление каких-либо групп от субстрата с образованием двойных связей (или наоборот, присоединение групп к двойной связи).
5.Изомеразы. Катализируют превращение органических соединений в их изомеры.
6.Лигазы (синтетазы). Катализируют соединение двух молекул, связанных с ращеплением пирофосфатной связи в АТФ или других нуклеозидфосфатах.
Эти шесть классов делятся на подклассы и группы подклассов. Каждый фермент, кроме рабочего названия, имеет рациональное название и шифр из четырех цифр. Первая цифра шифра обозначает класс, вторая – подкласс, третья – группа подкласса, четвертая – конкретный фермент.
Установлено, что каждый фермент в качестве обязательного компонента содержит белок. Ферменты, состоящие только из белка, называются однокомпонентными. Многие ферменты состоят из двух компонентов: белковой части – ферона, и небелковой простетической группы – агона.
Специфичность действия фермента определяется его белковой частью – фероном. Группы в молекуле фермента, расположенные в различных участках, но взаимодействующие между собой и ответственные за каталитическую активность, получили название функциональных групп.
Комбинация различных химических группировок в молекуле фермента, благодаря которому осуществляется его каталитическое действие, называют активным центром. Активный центр может включать несколько функциональных групп. Ферменты, у которых каталитическая активность одного из центров зависит от степени связывания субстрата и эффектора на других центрах, получили название аллостерических ферментов.
28
1) Зарисуйте схему взаимодействия фермента и субстрата.
Рис. 23. Схема взаимодействия фермента с субстратом
2) Зарисуйте схему работы аллостерического фермента.
Рис. 24. Схема работы аллостерического фермента
Ответьте на вопросы.
1) Каковы особенности работы ферментов?
__________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
2) Каково строение ферментов?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
29
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
3) Какие ферменты называют аллостерическими? Каков механизм их работы?
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
30