810

вать водород другим ферментам или некоторым органическим веществам. Обычно дегидрогеназы передают водород на флавиновые ферменты (ФАД). Коферментами дегидрогеназ, которые являются акцепторами водорода, обычно являются НАД, НАДФ, ФАД, ФМН. Реакции, катализируемые дегидрогеназами, как правило, обратимы, следовательно, они участвуют не только в окислительных, но и в восстановительных процессах.

Наиболее широко распространена и изучена алкогольдегидрогеназа, играющая важную роль в спиртовом брожении, а также лактатдегидрогеназа сыворотки крови человека.

Обнаружить действие дегидрогеназ можно на окисли- тельно-восстановительной реакции, протекающей при спиртовом брожении. В качестве источника дегидрогеназ используют бродящую жидкость, приготовленную на основе пекарских дрожжей и сахарозы.

Дрожжевые клетки содержат много дегидрогеназ. Активированный ими водород присоединяется к уксусному альдегиду, образующемуся при брожении, превращая его в этиловый спирт. Таким образом, уксусный альдегид при брожении является акцептором водорода. Но для видимого результата действия дегидрогеназ в бродящую жидкость вводят дополнительный акцептор водорода – метиленовую синь. Донором водорода будет сахароза. При этом метиленовый синий переходит в восстановленную бесцветную лейкоформу.

Цель работы. Обнаружить действие дегидрогеназ на окислительно-восстановительной реакции при спиртовом брожении с дополнительным акцептором – метиленовым синим.

Материалы и оборудование: дрожжи пекарские; 5%

раствор сахарозы; метиленовый синий; коническая колба на

251

100 мл; пробирки; водяная баня; пипетка; термометр; стеклянные палочки; штатив для пробирок.

Ход работы. За 1 час до начала опыта готовят бродящую жидкость. Для этого 5 г прессованных дрожжей разводят в 100 мл 5% раствора сахарозы. Для опыта берут две пробирки, наполняют их на 2/3 объема бродящей жидкостью. Содержимое одной пробирки кипятят на водяной бане в течение 5 минут от начала закипания. Затем еѐ охлаждают и в обе пробирки вносят по 3 капли метиленового синего. Растворы встряхивают и ставят пробирки на водяную баню при температуре +40 - +450С (в этих условия температуры ферменты наиболее активны).

Через 20-30 минут пробирки вынимают и сравнивают окраску их содержимого. В пробирке с некипяченой бродящей жидкостью произошло обесцвечивание метиленового синего вследствие переноса дегидрогеназой водорода от окисленного сахара на метиленовый синий. Во второй пробирке раствор не обесцветился, так как при кипячении дегидрогеназы были инактивированы.

В тетради по лабораторным работам записывают выводы по проведенному опыту.

Вопросы для самоконтроля

1.Каково строение дегидрогеназ?

2.К какому классу ферментов они относятся?

3.Какова их функция в обмене веществ в растениях?

4.Как подразделяются дегидрогеназы по характеру их действия на субстрат?

5.Какова роль коферментов НАД, НАДФ, ФАД и ФМН?

6.Как в данной работе обнаруживали действие дегидрогеназ?

Работа 91. Обнаружение активности дегидрогеназы в семенах с помощью тетразолия хлористого

Вводные пояснения. Обнаружить действие дегидрогеназ можно с помощью 2,3,5-трифенилтетразолия хлористого (ТТХ) – это белый кристаллический порошок, дающий бесцветный водный раствор. При восстановлении водородом

252

тетразолий хлористый образует 2,3,5-трифенилформазан (ТФФ), который окрашен в красный цвет. Реакция идет по уравнению:

Субстрат Н2 + НАД= Субстрат + НАД Н+ Н+

На основе данной реакции проводят определение жизнеспособности семян при выяснении их посевных качеств, а также сразу после уборки при закладке на хранение или проведении контроля за качеством сушки, так как в этот период семена многих культур находятся в состоянии покоя, и метод проращивания непригоден.

Цель работы. Провести обнаружение действия дегидрогеназ с помощью 2,3,5-трифенилтетразолия хлористого (ТТХ), который из бесцветной формы при действии на него дегидрогеназой окрашивается в красный цвет.

Материалы и оборудование: набухшие семена злаков,

гороха, подсолнечника; 0,5% раствор 2,3,5-трифенил тетразолия хлористого; чашки Петри; лезвия; термостат; фильтровальная бумага; фанерки для разрезания семян.

Ход работы. Отсчитывают 50 семян и лезвием безопасной бритвы разрезают семена ржи, пшеницы, ячменя, овса на две половинки, чтобы обнажить клетки зародыша, где сосредоточены ферменты. От каждого зерна берут одну половинку, которую сразу же помещают в раствор ТТХ. У семян бобовых снимают только семенную оболочку, у подсолнечника после набухания срезают тупой конец семени и, нажимая пальцами на семянку, выдавливают семя из плодовой и семенной оболочек. Семена овса освобождают от покровов до намачивания.

253

Затем семена или половинки семян раскладывают в чашки Петри, заливают 0,5% раствором ТТХ и ставят в термостат с температурой 30-400С на 30-40 минут. Нужно проследить, чтобы все семена были погружены в раствор. Затем раствор ТТХ осторожно сливают и внимательно рассматривают каждый зародыш, и по интенсивности его окрашивания определяют активность дегидрогеназ. Только в клетках жизнеспособного зародыша ферменты проявляют свою активность. Это дает основание судить о жизнеспособности семян. Жизнеспособность семян выражают в процентах.

Семя с окрашенным зародышем зарисовывают. В заключение эксперимента делают вывод.

Вопросы для самоконтроля

1.Какие семена являются жизнеспособными?

2.Где сосредоточены ферменты в семенах?

3.Как в данной работе обнаруживают активность дегидрогеназ?

4.Каково практическое значение данной работы?

Витамины

Витамины – это низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, выполняющие важнейшие биохимические и физиологические функции в живых организмах. Витамины требуются организму в очень небольших количествах (от нескольких мкг до нескольких мг в сутки), т.к. обладают высокой биологической активностью. Человек и животные их не синтезируют, поэтому должны получать их с пищей и кормом. Основной источник витаминов – растения, многие витамины синтезируют микроорганизмы.

Различают водо- и жирорастворимые витамины. К водорастворимым витаминам относятся: аскорбиновая кислота (витамин С), витамины группы В – тиамин (В1), рибофлабин (В2), перидоксин (В6), цианкобаламин (В12), витамин РР, пантотеновая кислота, биотин; к жирорастворимым: витамины А (ретинол), Д (кальцеферол), Е (токоферол) и К (филлохинон). Имеется также группа витаминоподобных

254

соединений – некоторые флавоноиды (например рутин), холин, инозит, липоевая, оротовая, пангамовая кислоты и др. Витамины не являются материалом для биосинтеза или источником энергии. Однако они участвуют практически во всех биохимических и физиологических процессах в организме.

Большинство витаминов группы В являются предшественниками коферментов и простетических групп двухкомпонентных ферментов. Коферменты и простетические группы каталитической активностью не обладают и приобретают еѐ лишь при взаимодействии со специфическими белками – апоферментами.

Работа 92. Определение содержания аскорбиновой кислоты в растительном материале

Вводные пояснения. Аскорбиновая кислота (витамин С) широко распространена как в растительных, так и в животных продуктах. Богаты этим витамином плоды шиповника, черная смородина, рябина, облепиха, крыжовник, земляника, хвоя хвойных растений, апельсины, лимоны и многие другие плоды и фрукты, а из овощей – перец зеленый и красный, лук-перо, хрен, петрушка, укроп, шпинат, томаты, капуста и другие.

Содержание витамина С в растениях во многом зависит от почвенно-климатических условий их выращивания. Так, овощи, плоды и ягоды, выращенные в северных районах, содержат значительно больше витамина С, чем выращенные на юге.

Недостаток аскорбиновой кислоты у людей приводит к цинге. Суточная потребность взрослого человека в этом витамине 50-100 мг, детей 30-70 мг.

Аскорбиновая кислота принимает активное участие в окислительно-восстановительных процессах в организме и является антицинготным средством. Хотя в составе аскорбиновой кислоты нет свободной карбоксильной группиров-

255

ки, тем не менее она обладает свойствами кислоты. Это свойство зависит от наличия в составе молекулы энольной группировки, которая легко отдает водород другим соединениям. При этом сама окисляется, превращаясь в дегидроаскорбиновую кислоту. Поэтому она существует в двух формах: собственно аскорбиновой кислоты (восстановленная форма) и дегидроаскорбиновой кислоты (окисленная форма).

Эти превращения обратимы. Активной является еѐ восстановленная форма. В растворах она легко разрушается, а также при нагревании, при длительном хранении, при контакте с железом и медью. Более устойчива в кислой среде.

Метод определения еѐ в растениях основан на способ ности аскорбиновой кислоты восстанавливать в кислой среде индикатор синего цвета – 2,6-дихлорфенолиндофенол до лейкоформы, при этом аскорбиновая кислота окисляется в дегидроаскорбиновую кислоту. Реакция идет по уравнению:

Цель работы. Провести определение содержания аскорбиновой кислоты (витамин С) в разных овощах и плодах методом, основанном на способности аскорбиновой кислоты восстанавливать в кислой среде индикатор синего цвета - 2,6 дихлорфенолиндофенол до лейкоформы.

Материалы и оборудование: разные овощи и плоды;

аскорбиновая кислота; 1% раствор НСl; 1% раствор щавелевой кислоты; 2% раствор Н2SO4; 1% раствор крахмала; 0,001н раствор KJO3; раствор 2,6-дихлорфенолиндофенола;

256

KJ; кварцевый песок; бумажные фильтры; ступки; колбы конические на 100 мл; пипетки; мерные колбы на 50 и 100 мл.

Ход работы. Навеску растительного материала 5-10 г (сушеных плодов шиповника 0,2 г) залить в ступке 5 мл 1% раствора HCl и тщательно растереть с кварцевым песком. Во время растирания прилить еще 15 мл 1% НСl и всю массу перенести количественно в мерную колбу на 100 мл, споласкивая ступку и пестик 1% раствором щавелевой кислоты. Объем взвеси доводят до метки щавелевой кислотой, взбалтывают и фильтруют через бумажный фильтр.

В конические колбочки наливают по 10 мл фильтрата и титруют его раствором 2,6-дихлорфенолиндофенола до неисчезающего в течении 10 секунд ярко-красного цвета.

Параллельно проводят контрольное титрование смеси использованных реактивов.

Вычисление результатов проводят по формуле:

Х – содержание аскорбиновой кислоты, мг % А – количество краски, пошедшей на титрование экс-

тракта, мл; В – количество краски, пошедшей на титрование кон-

троля, мл; Т – титр краски по аскорбиновой кислоте (мг аскорби-

новой кислоты на 1 мл); Н – навеска анализируемого материала, г;

V – объем раствора, мл;

V1 – объем раствора, взятого для титрования, мл.

Титр краски определяется следующим образом: в мерную колбу на 50 мл помещают несколько кристалликов аскорбиновой кислоты (1-1,5 мг) и растворяют в 2% растворе H2SO4. В две конические колбочки на 50 мл берут по 5 мл приготовленного раствора, и в одной титруют краской, а в другой, после добавления кристаллика KJ (около 5-10мг) и 5

257

капель 1% раствора крахмала, титруют 0,001н раствором KJO3. Титр краски рассчитывают по формуле:

Т 0,088 а , г де b

Т – количество аскорбиновой кислоты, соответствующее 1 мл краски, мг;

0,088 – количество аскорбиновой кислоты, соответствующее 1 мл 0,001н раствора йодата калия, мл;

а – количество 0,001н раствора йодата калия, пошедшее на титрование аскорбиновой кислоты, мл;

в – количество раствора краски, пошедшей на титрование раствора аскорбиновой кислоты, мл.

Произвести вычисление содержания аскорбиновой кислоты в растительном материале, взятом для анализа.

Сделать вывод по проделанной работе.

Вопросы для самоконтроля

1.Какова физиологическая роль аскорбиновой кислоты в рас-

тениях?

2.Какими особенностями строения молекулы аскорбиновой кислоты обусловлены еѐ окислительно-восстановительные свойства?

3.Какие растения богаты аскорбиновой кислотой?

4.Какими свойствами обладает раствор 2,6-дихлорфенол - индофенола, применяемый в качестве индикатора?

5.Для чего при получении вытяжки применяют растворы соляной и щавелевой кислот?

6.Как пересчитать содержание витамина «С» из мг% в процентах?

7.Почему содержание витамина «С» рассчитывают в мг%?

Вопросы и задачи по теме «Превращение органических веществ в растении»

1.Что понимают под обменом веществ? Как он происходит в растительном организме?

2.Из каких двух взаимосвязанных и одновременно протекающих в организме процессов складывается обмен веществ?

3.В ходе каких превращений происходит расщепление крупных органических молекул до простых соединений с одновременным выделением энергии?

258

4.Где и в какой форме запасается энергия, выделенная при расщеплении органических молекул до простых соединений?

5.Какие превращения в организме претерпевают простые соединения, образованные в ходе диссимиляции?

6.Какие три вида превращения энергии различают в живом организме? Назовите их.

7.Какие химические реакции, протекающие в живом организме, называют экзотермическими, какие эндотермическими?

8.Какие организмы называют фототрофами, какие – хемотрофами?

9.Назовите три группы живых организмов, которые отличаются друг от друга в зависимости от потребляемой энергии и источника углерода.

10.На какие три основные фазы можно разделить все процессы обмена веществ в живых организмах, при которых выделяется энергия?

11.При какой влажности создаются наиболее благоприятные условия для хранения семян большинства сельскохозяйственных культур? Почему?

12.Как вы объясните уменьшение сухой массы семян при их прорастании в темноте? Будет ли уменьшаться она на свету?

13.Назовите семена сельскохозяйственных растений, которые вы знаете, и скажите, какие вещества откладываются в них в качестве запасных?

14.Объясните, почему для посева отбирают преимущественно крупные, полновесные семена?

15.Почему в домашних условиях при приготовлении пищи хозяйки отдают предпочтение крахмалу картофеля, а не кукурузы? С чем это связано?

16.Что представляют собой ферменты, каковы их функции в растительном организме?

17.Чем отличаются ферменты от неорганических катализаторов?

259

18.Перечислите классы, на которые подразделяются ферменты. Назовите химические превращения, осуществляемые этими классами ферментов.

19.Какова роль каталазы в жизни зеленого растения? К какому классу ферментов она относится?

20.Что представляет собой амилаза и каково ее значение для живого организма?

21.К какому классу ферментов относится сахараза (инвертаза)? Как называют продукты гидролиза сахарозы инвертазой?

22.Какова роль пероксидазы в жизни растений? К какому классу ферментов она относится?

23.Значение дегидрогеназ в обмене веществ. К какому классу ферментов они относятся?

24.Что представляют собой витамины и каковы их функции в живых организмах?

25.Измельченный растительный материал залили водой и нагрели на кипящей бане. Одинаковое количество полученной вытяжки налили в две пробирки. В первую пробирку добавили равный объем фелинговой жидкости и довели до кипения. Во вторую пробирку внесли 3 капли 20% HCI, вскипятили, после чего добавили фелингову жидкость и вновь вскипятили. Какие выводы можно будет сделать, если … а) в обеих пробирках цвет жидкости не изменился?

б) в первой пробирке цвет жидкости остался синим, а во второй появился кирпично-красный осадок?

в) в обеих пробирках выпал осадок Сu2O, причем во второй пробирке значительно больше, чем в первой?

г) в обеих пробирках образовалось равное количество

Cu2O?

26.В свежих корнях сахарной свеклы содержалось около 1% редуцирующих сахаров, а в подвядших – в 5 раз больше. Как это объяснить?

27.Известно, что в период весеннего сокодвижения в пасоке древесных растений содержится много растворимых сахаров. Каково их происхождение?

28.В две пробирки налили одинаковое количество солодовой вытяжки и крахмального клейстера. Одну пробирку

260