Добавил:
asman00000@mail.ru Работаю на МРТ, учусь на стоматолога,делитесь со мной файлами в ТГ ozzii05 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Тейлор, Грин, Стаут 1 том [2013].pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
05.09.2026
Размер:
28 Мб
Скачать
280 Глава 7
Таблица 7.7. Некоторые незаменимые минеральные вещества, и примеры их использования живыми ор­ганизмами
МАКРОЭЛЕМЕНТЫ
Элемент и символ
Азот, N
Фосфор, P
Калий, K
рой поглощает ся растением
Нитрат, NO
3
Аммоний, NH
Фосфат, Ортофосфат,
P
Н
O
2
+
K
3–
PO
4
4
Синтез белков, ну
+
клеиновых кислот
4
и многих других ор ганических соеди нений, например коферментов и хло рофилла
Синтез нуклеиновых кислот, АТФ и неко торых белков. Фос фат входит в состав костей и зубной эма ли, а также в фосфо липиды мембран
В основном связан с функционированием мембран, в том числе с проведением нервных импульсов, поддержа нием электрического потенциала, работой
+
(Na
, K+)насоса, под держанием анионно катионного и осмоти ческого баланса. Ко фактор ферментов, участвующих в фото синтезе и дыхании (гликолизе). Компо нент клеточного сока растительных вакуо лей.
Распространенные заболевания и симптомы, связанные с дефицитом элементов
у человекау растений Общее значение Форма, в кото
Обычные источ ники для человека
Задержка роста и сильный хло роз, в особенно сти у старых ли
Тяжелая белко вая недостаточ ность (кваши оркор)
Белок, в частно сти постное мя со, рыба и моло ко
стьев
Задержка роста, особенно корней
В большом ко личестве содер жится в молоке
Желтые и ко ричневые края листьев и преж девременная ги
Встречается редко
Овощи, напри мер брюссель ская капуста и мясо
бель растения
Сера, S
Натрий, Na
SO
Na
2– 4
Синтез белков (на пример, кератина) и многих других орга нических соединений
Хлороз, напри мер, желтуха чая
Белок, напри мер, постное мя со, рыба и мо
локо (например, кофер мента А)
+
Действие сходно с действием калия, од
Мышечные су дороги
нако Naтребуется в
Поваренная соль (хлорид натрия) и
бекон меньших количест вах. Принимает уча стие в работе (Na
+
)насоса
K
+
,
Таблица 7.7. Продолжение
Автотрофное питание 281
МАКРОЭЛЕМЕНТЫ
Элемент и символ
Хлор, Cl
Магний, Mg
Кальций, Ca
рой поглощает ся растением
Cl
2+
Mg
2+
Ca
Функции схожи с функ циями Na пример поддержание анионнокатионного и осмотического баланса. Вовлечен в «хлоридный сдвиг», происходящий во время транспорта диоксида углерода в крови. Содержится в желудочном соке в со ставе соляной кислоты
филла. Содержится в костях и зубах. Кофак тор для многих фер ментов, например для АТФазы.
ной пластинки (пектат кальция) между кле точными стенками у растений; нормальное развитие клеточной стенки. Входит в состав костей, зубной эмали, раковин. Активирует АТФазу во время мы шечного сокращения. Обеспечивает сверты вание крови.
+
и K+, на
Распространенные заболевания и симптомы, связанные с дефицитом элементов
у человекау растений Общее значение Форма, в кото
Мышечные судороги
ХлорозВходит в состав хлоро
Задержка роста Образование средин
Плохой рост скелета, иногда приводящий к рахиту
Обычные источ ники для человека
Поваренная соль и бекон
Овощи и мно гие другие про дукты
Молоко, жест кая вода
металлов, а также бор, кремний, фтор и иод (см. табл. 3.1). Все эти вещества, за исключением угле рода, водорода и кислорода, зеленые растения по лучают из почвы и воды в виде минеральных ве ществ. Механизм получения обсуждается в гл. 13.
Следовые элементы (неорганические) у гете ротрофных организмов (животных и грибов) иногда объединяют с витаминами (органически ми соединениями) под названием микроэлемен ты. И те и другие соединения требуются в следо вых количествах, но в клеточном метаболизме они играют сходную и весьма важную роль, по
скольку часто являются кофакторами фермен тов. О витаминах речь пойдет в гл. 8. Автотроф ные организмы способны сами синтезировать необходимые им витамины. Другие незамени мые элементы носят название макроэлементов. Отмечено, что дефицит любого из элементов приводит к развитию болезней дефицита.
Некоторые примеры функций основных ми неральных веществ приведены в табл. 7.7. Изуче ние данной таблицы позволяет увидеть, что мине ральные вещества поглощаются растениями в форме отдельных ионов, как анионов (отрица
282 Глава 7
тельно заряженных), так и катионов (положитель но заряженных). Это же верно и для следовых эле ментов, хотя их ионы не представлены в таблице.
Животные получают не все необходимые им элементы в форме минеральных веществ. На пример, большая часть азота поступает в орга
свалках предохранителей испорченных мин или на залежах природных полезных ископаемых. Такие растения могут быть токсичными для тра воядных животных, но вместе с тем эти же расте ния оказывают некоторую пользу людям при крывая неприглядные участки земли.
низм животного в виде белков.
Сбалансированность следовых элементов иг рает важную роль в поддержании плодородия почвы. Однако известны экстремальные случаи, когда растения произрастают в местах с высокой степенью загрязнения металлами: например на
Таблица 7.8. Некоторые необходимые микроэлементы и примеры их использования живыми организмами
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (все катионы, за исключением бора, фтора и иода)
Элемент и его символ
Марганец, Mn
которых содер жатся
Фосфатазы (пе ренос фосфат ных групп)
Декарбоксилазы Дегидрогеназы
Развитие костей («фактор роста»)
Окисление жирных кислот, дыхание,
}
фотосинтез
7.10.1. Дефицит минеральных веществ
Не всегда легко или даже возможно вычленить эффекты различных элементов. Например, хло роз (пожелтение листьев) у растений вызывается
Распространенные заболевания или симптомы, связанные с дефицитом элементов
Обычные источ ники для человека
Овощи и самая разнообразная пища
Пятнистость лис тьев, например серая пятнистость овса
человекрастенияФункцииСоединения, в
Плохое разви тие костей
Железо, Fe
Кобальт, Co
Медь, Cu
Группа гема в ге моглобине и ми оглобине
Цитохромы
Каталаза и пе роксидазы
Промежуточные соединения в процессе синте за хлорофилла
Витамин B
Цитохромокси даза
Пластоцианин
Тирозиназа
12
Перенос кислорода
}
Перенос электронов, например в процессе дыхания и фотосин теза
Расщепление H
}
Синтез хлорофилла
Развитие эритроци тов
Последний перенос чик электронов в ды хательной цепи; ката лизирует превращение кислорода в воду
Переносчик электро нов в фотосинтезе
Образование меланина
2O2
Сильный хлороз, в особенности у молодых листьев
Суховершин ность побегов
Анемия
Злокачествен ная анемия
Альбинизм
Печень, мясо, некоторые ово щи, например шпинат
Печень, мясо (как источник витамина B
Самая разнооб разная пища
)
12
Таблица 7.8. Продолжение
Автотрофное питание 283
МИКРОЭЛЕМЕНТЫ (все катионы, за исключением бора, фтора и иода)
Элемент и его символ
Цинк, Zn
Молибден, Mo
Бор, B
которых содер жатся
Алкогольдегид рогеназа
Карбоангидраза
Карбоксипепти даза
Нитратредуктаза
Нитрогеназа
Анаэробное дыхание растений (спиртовое брожение)
Перенос диоксида углерода в крови по звоночных
Гидролиз пептидных связей при перевари вании белков
Восстановление нит ратов до нитритов во время синтеза ами нокислот у растений
Фиксация азота у прокариот
Требуется только для растений. Нормаль ное деление клеток меристемы Мобилизация пита тельных веществ?
Распространенные заболевания или симптомы, связанные с дефицитом элементов
человекрастенияФункцииСоединения, в
Крапчатость ли стьев у цитрусо вых
Порок развития листьев, напри мер серповид ность листьев какао
Небольшое за медление роста; «ожоги» бобо вых
Не требуетсяАномальный рост и гибель верхушек побе гов; «сердцевин ная гниль» свек лы; «растрески вание стеблей» сельдерея
Обычные источ ники для человека
Самая разнооб разная пища
Самая разнооб разная пища
Фтор, F
Иод, I
У животных в ви де фторида каль ция
Тироксин (по видимому, не требуется расте ниям)
Компонент зубной эмали и костей
Гормональное регу лирование интен сивности основных метаболических про цессов
недостатком магния или железа, хотя эти элемен ты выполняют разные функции в процессе син теза хлорофилла (табл. 7.7 и 7.8). Одна из болез ней дефицита у овец и крупного рогатого скота, характеризующаяся диареей, связана с недостат ком меди, что в свою очередь является результа том высокого уровня молибдена на пастбищах. Разные организмы могут поразному реагировать
Быстрое разру
шение зубов
Зоб; кретинизм у детей
Молоко, питье вая вода в неко торых областях
Морепродукты, соль
на дефицит одного и того же элемента: дефицит марганца, например, приводит к появлению се рой крапчатости и неприятного запаха у овса, к развитию «болотной пятнистости» гороха.
Тесное взаимодействие и разнообразие эф фектов минеральных элементов объясняются их глубокими воздействиями на клеточный метабо лизм. Тем не менее с помощью различных мето
284 Глава 7
дов (изменяя условия поглощения минеральных веществ в эксперименте) можно показать, что некоторые специфические симптомы связаны с дефицитом определенных элементов. Подобные знания важны и в медицине, и в сельском хозяй стве, поскольку болезни дефицита распростра нены повсеместно: и у людей, и среди сельскохо зяйственных культур, и среди животных.
Эксперименты на растениях, ставшие теперь классическими, проводились в конце XIX и на чале XX вв. в основном немецкими ботаниками с использованием водных и песчаных культур. В этих экспериментах растения выращивали на приготовленных культуральных растворах изве стного состава. Многие болезни дефицита расте ний, имеющие важное экономическое значение, были каталогизированы при помощи цветной фотографии, что способствует быстрому уста новлению диагноза.
7.10.2. Особые способы получения
незаменимых элементов
Насекомоядные растения
Насекомоядные, или плотоядные, растения пред ставляют собой зеленые растения, специально адаптированные для ловли и переваривания не больших животных, в частности насекомых. Та ким образом они дополняют свое нормальное ав тотрофное питание (фотосинтез) одной из форм гетеротрофного питания. Обычно такие растения обитают в обедненных азотом местах, а животных используют как дополнительный источник азота. Привлекая насекомых окраской, запахом или сладкими выделениями, растения ловят их тем или иным способом, а затем высвобождают в ло вушку ферменты, которые переваривают пойман ную жертву. Образующиеся в результате такого внеклеточного пищеварения продукты, в основ ном аминокислоты, всасываются и усваиваются.
Некоторые растения имеют весьма сложно устроенные ловушки. Это, например, такие рас тения как венерина мухоловка (Dionaea muscipu la), наперстянка (Nepenthes) и росянка (Drosera). Росянка — один из редких представителей подо бных растений, произрастающих в Британии, поскольку большинство из них обитает в тропи ках или субтропиках. Они были обнаружены во влажных степях и болотах, по большей части на кислых почвах, с дефицитом минеральных ве ществ. Изучение деталей устройства различных ловушек выходит за рамки этой книги.
Микориза
Микориза — это мутуалистическая (симбиотиче ская) ассоциация между грибом и корнями расте ния. По всей видимости, абсолютное большинст во наземных растений вступают в подобные вза имоотношения с почвенными грибами, что име ет большое значение, поскольку в результате в корни растений попадают и многие минеральные элементы и энергия. От растений грибы получа ют органические питательные вещества, в основ ном углеводы и витамины, а взамен растения че рез корни получают минеральные соли (в основ ном фосфаты, нитраты, соли аммония и калия) и воду. Как правило, заражаются только молодые корни, при этом рост корневых волосков или прекращается, или очень сильно замедляется. Сеть грибных гиф, простирающаяся в окружаю щей растение почве, захватывает значительно большую площадь, чем корневая система даже с развитыми корневыми волосками. Высказывает ся предположение, что растения одного и того же или даже разных видов могут быть связаны друг с другом через микоризы. Эта концепция способна радикально изменить наши представления о при родных экосистемах.
Микоризы бывают двух типов — экто и эн дотрофные. Эктотрофная микориза образует вокруг корня оболочку и проникает в воздушные про странства между клетками кожицы, не проникая, однако, внутрь клеток. Так формируется обшир ная межклеточная сеть. Ее образуют грибы, отно сящиеся к разряду съедобных грибов; найти ее можно в основном у лесных растений, таких как хвойные, бук, дуб и многие другие. Плодовые те ла, собственно те грибы, которые мы собираем, часто можно видеть около этих деревьев.
Эндотрофная микориза встречается практиче ски у всех других растений. Как и эктотрофная микориза, она образует межклеточную сеть, рас пространяющуюся также и в почве, однако в данном случае грибы проникают внутрь клеток (хотя фактически плазматическая мембрана кле ток корня остается неповрежденной).
Дальнейшее изучение строения и функций микориз позволит применять полученные зна ния в сельском и лесном хозяйстве и при прове дении мелиоративных работ.
Корневые клубеньки
Фиксация азота корневыми клубеньками бобо вых растений обсуждается в гл. 13. В клубеньках
Автотрофное питание 285
обитают бактерии, которые стимулируют рост и деление паренхимных клеток корня, в результа те чего на корнях образуются вздутия, или клу беньки.

7.11. Лабораторные работы

Опыт 7.1. Изучение реакции Хилла
Реакция Хилла
В 1939 г. Роберт Хилл (Hill) работая в Кембрид же, обнаружил, что изолированные хлоропласты способны высвобождать кислород в присутствии окисляющего агента (акцептора электронов). Это явление получило название реакции Хилла. Некоторые химические вещества способны за менять природный акцептор электронов НАДФ. Одним из таких веществ является синий краси тель ДХФИФ (2,6дихлорфенолиндофенол), ко торый после восстановления становится бес цветным:
Окисленный Восстановленный ДХФИФ ДХФИФ
Синий
Выделение хлоропластов
Материалы и оборудование
Листья шпината, салата латука или капусты Ножницы
Охлажденная ступка с пестиком (или мешалка, или бы товой миксер)
Марля или нейлон Фильтровальная воронка Центрифуга и пробирки для центрифугирования Водяная баня со льдом и солью Стеклянная палочка
Растворы (см. примечания)
0,05 М фосфатный буфер, pH 7,0 Среда для выделения хлоропластов Раствор ДХФИФ (реакционная среда)
Методика
Хлоропласты можно выделить из измельченных листьев шпината, салата латука или капусты, ис пользуя охлажденную среду подходящей осмо тической и ионной силы и pH. К таким средам относятся 0,4 М раствор сахарозы, 0,01 М KCl и 0,05 М фосфатный буфер с pH 7,0. Чтобы сохра нить биохимическую активность выделяемых образцов, все используемые растворы и посуда
Свет + Хлоропласты
1
H
O
2
/
O
2
2
Бесцветный
должны быть охлажденными. Все процедуры следует проводить максимально быстро, поэто му необходимо сначала внимательно изучить ме тод и оборудование.
Данный метод позволяет выделить достаточ но большое количество хлоропластов, чтобы их могли изучать несколько групп студентов, если нет возможности обеспечить выделение хлоро пластов каждой группой.
1. Разрежьте ножницами три небольших ли ста шпината, салата латука или капусты, удалив жилки и черенки. Поместите их в холодную ступку или стакан измельчите ля, содержащие 20 мл холодной среды для выделения (можно пропорционально уве личить количество измельченных листьев и объем среды).
2. Энергично и быстро разотрите (время из мельчения около 10 с).
3. Поместите в воронку четыре слоя марли или нейлона, смочите их холодной средой для выделения.
4. Профильтруйте через воронку получен ный гомогенат. Фильтрат соберите в пред варительно охлажденные центрифужные пробирки, помещенные в водяную баню со льдом и солью. Края марли соберите вместе и тщательно отожмите в пробирки.
5. Проследите, чтобы во всех пробирках со держалось примерно одинаковое количе ство фильтрата.
6. Если ваша настольная центрифуга имеет одну определенную скорость, время центрифугирования должно составлять 2–5 мин (необходимо, чтобы появился небольшой осадок, но время центрифу гирования должно быть минимальным). Если же у используемой центрифуги скорость можно менять, центрифугиро вать фильтрат следует 1–2 мин при 100–200 g. Надосадочную жидкость цен трифугируйте еще 5 мин при 1000–2000 g (этого времени достаточно для получе ния небольшого осадка, содержащего хлоропласты).
7. Слейте надосадочную жидкость. При по мощи стеклянной палочки ресуспенди руйте осадок в одной из центрифужных пробирок, добавив в нее около 2 мл среды для выделения. Образовавшуюся суспен
286 Глава 7
зию перенесите во вторую центрифужную пробирку и вновь ресуспендируйте оса док. (Если в работе участвует более одной группы студентов, добавьте по 2 мл среды для выделения в каждую центрифужную пробирку и используйте в каждой группе по пробирке.)
8. Храните полученную суспензию хлоро пластов в водяной бане со льдом и с солью и используйте как можно быстрее.
Реакция Хилла
Теперь суспензию хлоропластов можно ис пользовать для изучения реакции Хилла. Рас твор ДХФИФ должен быть комнатной темпе ратуры.
Подготовьте четыре пробирки, в которые на
лейте:
1) 0,5 мл суспензии хлоропластов +5 мл рас твора ДХФИФ. Оставьте пробирку на яр ком свету;
2) 0,5 мл среды для выделения +5 мл раство ра ДХФИФ. Оставьте пробирку на ярком свету;
3) 0,5 мл суспензии хлоропластов +5 мл рас твора ДХФИФ. Пробирку немедленно по местите в темное место;
4) 0,5 мл суспензии хлоропластов +5 мл дис тиллированной воды. Эта пробирка будет служить цветовым стандартом, показыва ющим, каким должен быть цвет суспензии после восстановления ДХФИФ.
Через 20 мин запишите ваши наблюдения.
Если у вас имеется колориметр, то за разви тием реакции можно следить, измеряя умень шение поглощения света красителем, посколь ку в окисленной форме он синий, а в восстанов ленной — бесцветный. В таком случае образцы 2 и 4 следует готовить прямо в кюветах колори метра. Поставьте красный (или желтый) фильтр и выставьте колориметр на ноль, используя сус пензию 4 как контроль. Затем поместите в при бор кювету со смесью 1, немедленно снимите для нее показания и вновь поместите пробу на яркий свет. Продолжайте проводить измерения каждые 30 с. Постройте график скорости реак ции. Когда восстановление полностью закон чится, проведите измерения для образца 3. Вос
становление самого красителя ДХФИФ можно оценить, измерив показания для образца 2, и используя в качестве стандарта среду для выде ления; при этом прибор на ноль следует выво дить тоже по раствору среды для выделения. В идеале для полного восстановления требуется около 10 мин.
Примечания
Приготовьте следующие растворы:
0,05 М фосфатный буфер, pH 7,0
HPO4 · 12H2O 4,48 г (0,025 М)
Na
2
KH
2PO4
Доведите дистиллированной водой до 500 мл
и храните раствор в холодильнике при 0–4 °С.
Среда для выделения
Сахароза 34,23 г (0,4 М)
KCl 0,19 г (0,01 М)
Растворите в фосфатном буфере при комнат ной температуре, доведите объем до 250 мл. Хра ните в холодильнике при 0–4 °С.
Раствор ДХФИФ (реакционная среда)
ДХФИФ 0,007–0,01 г
KCl 0,93 г (0,05 М)
Растворите в фосфатном буфере при комнат ной температуре, доведите объем до 250 мл. Хра ните в холодильнике при 0–4 °С. Используйте при комнатной температуре.
ВНИМАНИЕ. Хлорид калия является кофак
( тором в реакции Хилла).
7.17. Какие изменения (если таковые имеются) вы наблюдаете в пробирке 1?
7.18. Для чего предназначаются пробирки 2 и 3?
7.19. Какие еще органеллы, по вашему мнению, могут содержаться в суспензии хлоропластов?
1,70 г (0,025 М)
(приблизительно 10
–4
М)
Автотрофное питание 287
7.20. Как вы можете доказать, что они не участвуют в восстановлении красителя?
7.21. Почему среда для выделения должна быть охлажденной?
7.22. Почему среда для выделения готовится на фосфатном буфере?
7.23. Что является а) донором и б) акцептором электронов в реакции Хилла?
7.24. Во время реакции Хилла ДХФИФ действует между акцептором электронов Х и ФСI (см. рис. 7.14), при этом выделяется кислород. К какому типу фосфорилирова­ния, по вашему мнению, относится реакция Хилла: циклическому, нециклическому или и тому, и другому?
Обоснуйте свой ответ.
7.25. На рис. 7.23 показано, как выглядят хлоропласты после того, как их использовали в приведенном выше опыте. На фотографии видны те изменения, которые происходят при переносе хлоропластов из гипертонической среды для выделения, содержащей сахарозу, в гипотоническую реакционную среду.
а) Чем отличается внешний вид
хлоропластов, показанных на рис. 7.23, от нормальных хлоропластов?
б) Попытайтесь объяснить, почему перенос
хлоропластов в среду с недостатком сахарозы вызывает подобные изменения?
в) Почему желательно, чтобы эти изменения
произошли до реакции Хилла?
7.26. Какое, на ваш взгляд, значение имеет открытие реакции Хилла для понимания механизмов фотосинтетического процесса?
Рис. 7.23. Электронная микрофотография хлоропластов после выделения их в гипотоническом растворе. Оболочки и строма утрачены.
u
13 485.
288 Глава 7
Опыты: Изучение условий протекания фотосинтеза и его продуктов
Некоторые продукты можно использовать в ка честве индикаторов того, что фотосинтез дейст вительно имеет место. Первым таким продуктом является фосфоглицериновая кислота, которая быстро превращается в ряд соединений, в том числе в сахара, и затем в крахмал. Последнее со единение очень несложно определить и поэтому оно может служить маркером протекания фото синтеза. Для проведения подобного экспери мента необходимо использовать листья или це лые растения, лишенные крахмала.
Разрушение крахмала в растении
Если оставить растение в темноте на 24–48 ч, то крахмал в нем разрушится. До начала проведе ния опыта 7.2 желательно проверить полноту удаления крахмала из растения.
7.27. Почему, находясь в темноте, растения теряют крахмал?
плитке и наносят на поверхность краснокорич невый раствор иода, который окрашивает крах малсодержащие части листа в темносиний цвет.
Опыт 7.3. Изучение потребности в диоксиде углерода
Материалы и оборудование
Растение с листьями, лишенными крахмала, например герань розовая (Pelargonium)
Настольная лампа Вата Материалы, необходимые для выявления крахмала Коническая колба объемом 250 мл Штатив с зажимами Известковая вода
20% раствор гидроксида калия
Методика
На рис. 7.24 показана удобная схема изучения потребности растения в диоксиде углерода. Рас тение необходимо на несколько часов оставить на свету, а затем определить содержание крахма ла в листьях.
Опыт 7.2. Определение содержания крахмала в листе
Материалы и оборудование
Лист какоголибо растения Пробирка Пинцет Белая кафельная плитка Горячая водяная баня 90% этанол Раствор иода в иодистом калии
Методика
Наличие крахмала можно выявить, используя раствор иода в иодистом калии (I сначала лист необходимо обесцветить, посколь ку зеленый цвет хлорофилла мешает увидеть происходящие изменения. Для этого лист поме щают в пробирку с кипящим 90% этанолом, на ходящуюся в водяной бане и держат там столько времени, сколько необходимо (изза высокой способности этанола к возгоранию пользоваться открытыми горелками опасно).
Обесцвеченный лист промывают горячей во дой для удаления этанола и смягчения тканей листа. Затем расправляют на белой кафельной
/KI). Однако
2
7.28. Опишите, в каких условиях должен находится лист в контрольном опыте.
Рис. 7.24. Изучение потребности в диоксиде углерода при фотосинтезе.
Автотрофное питание 289
Более точный эксперимент, свидетельствую
щий об использовании растением диоксида угле
14
рода, состоит в применении
CO2(радиоактивно меченного соединения), который включается в состав сахаров и других соединений.
7.29. Исходя из уравнения фотосинтеза, попытайтесь определить, по изменению каких исходных веществ и продуктов реакции можно измерить интенсивность фотосинтеза?
7.11.1. Измерение интенсивности фотосинтеза
В разд. 7.8 обсуждалось влияние некоторых внешних факторов (таких, как освещенность, концентрация диоксида углерода и температура) на интенсивность фотосинтеза. При изучении влияния конкретного фактора очень важно, что бы значения всех остальных факторов оставались постоянными и, если это возможно, оптималь ными, для того чтобы они не являлись лимити рующими.
Скорость выделения кислорода
Самым простым способом измерения интенсив ности фотосинтеза является определение скоро сти выделения кислорода у водного растения.
Опыт 7.4. Изучение влияния освещенности на интенсивность фотосинтеза
Материалы и оборудование
Аппарат для сбора газа (рис. 7.25) Пробирка
Стакан объемом 400 мл Термометр Ртутная лампа или лампа от проектора Гидрокарбонат натрия Линейка Секундомер Источник света типа настольной лампы
Элодея канадская (Elodea), предварительно несколько часов выдержанная на ярком свету
Детергент (моющее средство)
Методика
Целесообразно использовать элодею (Elodea), которая была хорошо освещена и в которой про
верена активность протекания фотосинтеза. Ес ли не видно образования пузырьков, то для сти муляции фотосинтеза можно добавить 2–10 г гидрокарбоната натрия на каждый литр воды (это увеличивает содержание диоксида углеро да). Кроме того, до начала опыта воду можно аэрировать (пропускать через нее воздух в тече ние часа).
1. Острым скальпелем срежьте покрытый пузырьками стебелек элодеи длиной око ло 5 см. Поместите его срезом вверх в про бирку, содержащую ту же воду, в которой растение находилось до этого.
2. Поместите пробирку в стакан с водой ком натной температуры. Запишите темпера туру воды, которая играет роль теплового щита, и проверяйте ее в течение экспери мента. Она должна оставаться постоян ной, а по мере необходимости воду можно обновлять.
3. Заполните аппарат водопроводной водой, проверьте, чтобы нигде не было пузырь ков воздуха, затем до упора нажмите пор шень шприца (рис. 7.25).
4. Создайте в лаборатории затемнение. По местите яркий источник света на расстоя нии 5 см от растения.
5. В течение 2–3 мин позвольте растению приспособиться (прийти в состояние рав новесия) к данной освещенности. Затем удостоверьтесь, что скорость образования пузырьков достаточна (более 10 пузырьков в минуту). Иногда добавляют следовые ко личества детергента, для того чтобы сни зить поверхностное натяжение и облег чить образование пузырьков.
6. Поместите веточку элодеи таким образом, чтобы пузырьки собирались в капилляр ной трубке аппарата. Начинайте отсчет времени.
7. Соберите некоторый объем газа за опреде ленное время (например, за 5–10 мин). При помощи поршня продавите пузырек через капилляр в то место, где находится линейка, и измерьте длину пузырька.
8. Переместите пузырек газа дальше в соеди нительный шланг для того, чтобы не ме шать дальнейшим измерениям. Повторите описанную процедуру, увеличивая расстоя ние между источником света и растением