Робота 24

Перерозподіл калію, пов’язаний із рухами продихів

Основним чинником, який регулює рух продихів, є зміна тургору замикаючих клітин. Сучасні уявлення про продихову регуляцію пов’язані з роботою К⁺-йонних помп та калієвих каналів, які забезпечують перерозподіл калію між замика-ючими клітинами продихів і сусідніми епідермальними кліти-нами. Було доведено, що на світлі, завдяки процесам активно-го мембранного транспорту, в замикаючих клітинах концен-труються осмотично активні йони К⁺ та супутні їм аніони. Це забезпечує надходження води у ці клітини, зростання тургору і відкриття продихів. У темряві йони К⁺ виходять із замикаючих клітин до сусідніх клітин, що супроводжується відтоком води і закриттям продихів. Різницю у розподілі К⁺ в рослинній ткани-ні можна простежити за допомогою методу, що базується на утворенні жовтого кристалічного осаду солі К₂Na [Со(NO₂)₆] при взаємодії з йонами калію кобальтнітриту натрію:

Na₃[Со(NO₂)₆] + 2K⁺ → К₂Na [Со(NO₂)₆]↓ ⁺ 2Na⁺

Для виявлення цього осаду препарат обробляють сульфідом амонію, що дає змогу отримати коричневий осад сульфіду кобальту в місцях насичення калію.

Мета роботи:простежити за рухом продихів і перерозподілом йонів К⁺ у продихових клітинах залежно від умов освітлення.

Прилади і матеріали дослідження:мікроскоп; кристалізатори з льодом (снігом); леза; скляні палички; ступки; предметні скельця; накривні скельця; інкубаційне середовище (див. додаток, с. 77); бідистильована вода, насичений розчин сульфіду амонію; 50%-ний розчин гліцерину, 14-добові проростки бобів, квасолі, гороху, вівса або рослини традесканції.

Хід виконання роботи

1.У роботі використовують рослини із різним ступенем відкритості продихів. Для цього частину дослідних рослин підливають і витримують на світлі протягом 1-2 год, а іншу – не підливають і поміщають у темряву, щоб продихи закрилися. Рослинні об’єкти з відкритими продихами можна отримати й іншим шляхом. За годину до початку досліду нарізають смужки листка, переносять їх у заповнені водою ступки і освітлюють настільною лампою.

2.3 нижнього боку листової пластинки дослідних об’єктів, на відстані 2-х см один від одного, роблять поверхневі надрізи під прямим кутом до центральної жилки і відділяють смужки епідерми. Щоб позбавитися позаклітинного калію епідерму поміщають на 2-3 хв у ступки з охолодженою бідистильованою водою.

3.Препарати переносять на 5-7 хвилин у посудину з охолод-женим інкубаційним середовищем після чого промивають їх у ступці охолодженим бідистилятом протягом 1-3 хвилин.

4.Враховуючи те, що кристали натрієво-калієвої солі кобальтазотистої кислоти при температурі 20-25°С частково розчиняються, посуд з інкубаційним середовищем та ступки з водою слід помістити у лід (сніг).

5.Дослідні препарати розглядають під мікроскопом у суміші 50%-ного гліцерину і насиченого розчину сульфіду амонію (1:1). Зарисовують розподіл йонів калію у продихових клітинах рослин з відкритими та закритими продихами.

6.Висновки.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1.Хлоропласти світлолюбних і тіневитривалих рослин мають відмінності у будові Які ознаки, пов’язані з умовами життя, характерні для хлоропластів тіневитривалих рослин?

2.Які результати дали електронно-мікроскопічні дослідження ультраструктури мембран тилакоїдів?

3.Які ознаки в будові хлоропластів свідчать на користь ендосимбіотичної теорії їхнього походження?

4.Чому розчини хлорофілу високої концентрації мають темно-червоне забарвлення?

5.До яких трьох класів органічних речовин можна віднести хлорофіл?

6.В бічному ланцюгу IV пірольного кільця молекули хлорофілу мають спиртовий радикал, довжина якого майже вдвічі перевищує розмір порфіринового ядра, а маса становить близько половини цього кільця. Які властивості пов’язані із цією частиною молекули?

7.Які властивості молекул каротиноїдів і хлорофілів є для них спільними, і визначають високу здатність взаємодіяти з квантами світла?

8.Чому каротини, ксантофіли і каротиноїдні кислоти мають різну розчинність у полярних розчинниках?

9.Виявлено, що в хлоропластах енергію поглинутих квантів світла на хімічні процеси передає не окрема молекула пігменту, а цілі агрегати пігментів – дві фотосистеми (ФС). У кожній із них реакційний центр утворений спеціальною молекулою хлорофілу, до якої надходить енергія, поглинута 200-300 молекулами допоміжних пігментів, що утворюють цю ФС. У ФСІ такою молекулою є хл а, який поглинає світло з довжиною хвилі 700 нм, а в ФСІІ – хл а 680. Інші молекули хлорофілів і каротиноїдів виконують світлозбиральну функцію і передають енергію квантів світла на реакційний центр. Які переваги мають пігментні системи порівняно із відокремленими молекулами пігментів?

10.Чи потрібен СО₂ в процесі утворення АТФ і NADPH₂ в ході фотосинтезу?

11.Як експериментально довести необхідність СО₂ для фотосинтезу?

12.Як експериментально можна встановити приналежність рослини до С₄- чи С₃-типу?

13.Скільки органічної речовини синтезує рослина, що має площу листкової поверхні 2м², за 15 хвилин, якщо відомо, що інтенсивність фотосинтезу є рівною 20 мг/дм²·год?

14.Компенсаційний пункт тіневитривалих рослин становить 0,5-1% від повного денного освітлення, а в світлолюбних – 3-5%. Що є причиною таких розбіжностей?

15.У процесі фотодихання утворюються амінокислоти. Чому в такому випадку цей процес вважають неефективним?

17.Якою є функція Mn-вмісного білка, асоційованого із фотосистемою II?

18.В яких умовах C₃ рослини можуть мати переваги над рослинами C₄ типу?

19.В яких органах і органелах рослини утворюється крохмаль?

20.Чи можливе утворення крохмалю в листках без хлорофілу?

21.Чи утворюється крохмаль у безхлорофільних білих ділянках листків численних декоративних рослин, наприклад, хлорофітума, дифенбахії, сансів’єри?

РОЗДІЛ IV. ДИХАННЯ РОСЛИН