Работа 27. Определение величины дыхательного коэффициента

Дыхательный коэффициент – это отношение объема выделенного углекислого газа к объему поглощенного кислорода. Его величина позволяет судить о природе субстрата дыхания.

Если субстратом дыхания служат углеводы, то дыхательный коэффициент (ДК) при всех других благоприятных условиях равен единице:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ 6СО₂ + 6Н₂О + Q

ДК = = = 1

Если дыхание идет за счет жиров, более восстановленных соединений по сравнению с углеводами, кислорода поглощается больше, чем выделяется углекислого газа. Например, при окислении стеариновой кислоты реакция идет по следующему уравнению:

С₁₈Н₃₆О₂ + 26О₂ 18СО₂ + 18 Н₂О + Q

ДК = = = 0,69

При использовании на дыхание органических кислот, соединений более окисленных, чем углеводы, величина ДК больше единицы. Например, при окислении щавелевой кислоты реакция идет по следующему уравнению:

2С₂Н₂О₄ + О₂ 4СО₂ + 2Н₂О +Q

ДК = = = 4

Величина дыхательного коэффициента зависит также от условий среды и физиологического состояния тканей. Так при высоких температурах ухудшается растворимость кислорода в водной среде и уменьшается его поглощение, поэтому и величина дыхательного коэффициента увеличивается. Такое же изменение ДК происходит при недостатке кислорода в атмосфере, когда ткани переходят на анаэробное дыхание.

В молодых и растущих тканях и органах растений, в которых интенсивно идут процессы синтеза органических веществ из промежуточных продуктов дыхания, углекислого газа, как конечного продукта дыхания выделяется меньше. В связи с этим величина ДК снижается.

Цель работы. Определить дыхательный коэффициент у прорастающих семян злаков, бобовых, масличных культур.

Ход работы. Для определения величины ДК проводят два опыта, используя прибор, описанный в работе 26. Оба опыта проводят при температуре воды в термосе 25 °С и навеской растительного материала массой 3 г.

В первом опыте определяют объем поглощенного кислорода. Для этого прибор собирают точно так, как описано в работе 26. По истечении 5 минут после постановки опыта отмечают уровень жидкости в измерительной трубке, засекают время и через каждые 5 мин делают 4 отсчета. Разница между двумя соседними отсчетами показывает количество кислорода, поглощенного навеской материала за 5 мин. Из полученных результатов находят среднее (А). Результаты записывают в табл. 33.

Т а б л и ц а 33. Результаты определения дыхательного коэффициента

Номер отсчета	Опыт первый (со щелочью)		Опыт второй (без щелочи)		Выделено СО2 навеской 3 г за 5 мин, мл	Дыхательный коэффициент
	Отсчет, мл	Поглощено О2 за 5 мин 3 г навески, мл	Отсчет, мл	Разница между объемами поглощенного О2 и выделенного СО2 за 5 мин, мл
1. 2. и т.д.					Х Х Х	Х Х Х
Среднее	-	А	-	В	С = А - В	ДК = С/А

Во втором опыте определяют разницу между количеством поглощенного кислорода и количеством выделенного углекислого газа. Для этого в чистую пробирку помещают лишь навеску растительного материала, а щелочь не вносят. Если при этом жидкость не поднимается по градуированной трубке, это означает, что объем поглощенного кислорода равен объему выделенного углекислого газа, а ДК = 1. Если жидкость поднимается по трубке, кислорода поглощается больше, чем выделяется углекислого газа, т.е. количество засасываемой в трубку воды будет соответствовать разнице между объемом поглощенного кислорода и объемом выделенного углекислого газа. Из результатов второго опыта также находят среднее значение (В).

Чтобы рассчитать количество углекислого газа, выделенного навеской за 5 мин (С) от объема поглощенного кислорода (А) вычитают разницу между объемом поглощенного кислорода и объемом выделенного углекислого газа (В).

Дыхательный коэффициент рассчитывают по формуле:

ДК = =

Для получения точных результатов каждый опыт проводят в 2…3-кратной повторности с новыми навесками.

После выполнения работы, полученные результаты заносят в сводную таблицу, сравнивают величины дыхательных коэффициентов семян различных культур и делают выводы о химической природе субстратов дыхания.

Вопросы:

1. Что понимают под дыхательным коэффициентом? Как изменяется его величина в зависимости от субстрата дыхания?

2. Какие внешние факторы влияют на величину дыхательного коэффициента?

3. Как определить количество поглощаемого растительным материалом кислорода и выделяемого углекислого газа?

4. Почему фактическая величина дыхательного коэффициента обычно меньше теоретического значения?

Материалы и оборудование: проросшие семена льна, пшеницы, ячменя, люпина, фасоли или других, листья растений, термосы с встроенными газоотводными трубками, весы, конические пробирки, вата, обрезки трубочек, 10 %-ный раствор NаОН или КОН, глазные пипетки, термометры, часы, стаканы на 50 мл, подкрашенная метиленовой синькой вода.