Работа 2. Определение дыхательного коэффициента

Дыхательным коэффициентом (ДК) называют отношение количества выделенного при дыхании СО₂ к поглощенному кислороду (СО₂/О₂). Величина ДК может зависеть от характера окислительного обмена изучаемого объекта, содержания кислорода в среде. В значительной степени величина ДК зависит от химической природы окисляемого при дыхании вещества (субстрата). Если окисляются углеводы, то дыхательный коэффициент близок к 1. Для полного окисления дыхательного субстрата с меньшей степенью окисленности углерода (как, например, белки и жиры) потребуется больше кислорода и ДК будет всегда меньше 1, и наоборот, при окислении субстрата с большей степенью окисленности (например, органические кислоты) ДК будет больше 1.

Рассчитайте и сравните ДК при окислении органических кислот, например пировиноградной, щавелевой, аминокислот, жирных кислот.

ДК может быть определен любым методом, позволяющим учесть и О₂ и СО₂. ДК прорастающих семян можно определить очень простым методом Рихтера с помощью прибора, состоящего из пробирки с каучуковой пробкой, в которую вставлена изогнутая под прямым углом капиллярная трубка. К задней стороне трубки прикрепляется полоска миллиметровой бумаги. Пробирка во время опыта должна находиться в термостатических условиях. Для этого ее ставят в ванну с постоянной температурой, при отсутствии ванны ставят в банку с ватой.

ХОД РАБОТЫ

2/3 объема пробирки заполняют проросшими семенами и плотно закрывают ее пробкой с измерительной трубкой. Необходимо как можно меньше нагревать пробирку рукой. После того как пробирку закрыли, ее ставят в условия с постоянной температурой.

После 10-минутного термостатирования в наружный конец измерительной трубки кисточкой вносят большую каплю (так, чтобы она заняла в капилляре 1-1,5 см) вазелинового или другого масла. Изменение положения капли в измерительной трубке указывает на изменение объема воздуха в приборе. Направление изменений объема воздуха в пробирке зависит от величины ДК исследуемого объекта. Если ДК меньше 1, объем воздуха в пробирке будет уменьшаться, и капля масла будет смещаться в сторону пробирки; при увеличении объема воздуха (если ДК больше 1) движение капли обратное.

После капли от конца капилляра отмечают положение внутреннего мениска капли и засекают время. Через 1-2 минуты вновь отмечают на миллиметровой бумаге положение капли. Так отмечают положение капли через равный промежуток времени 3-5 раз и рассчитывают среднюю скорость движения капли. В случае, когда капля смещается в сторону пробирки, скорость движения капли (А) соответствует разности между объемами поглощаемого кислорода и выделяемого СО₂:

(1)

После этого пробирку открывают. Из измерительной трубки удаляют масло, для чего к концу трубки, ближнему к пробке, подводят воздух, а к противоположному концу прикладывают кусочек фильтровальной бумаги, который впитывает масло.

Полоску фильтровальной бумаги свертывают в кольцо по диаметру пробирки, держа его пинцетом, смачивают концентрированным раствором КОН и укрепляют его над семенами. Кольцо хорошо держится на стекле. Необходимо следить, чтобы щелочь не попадала на семена, а также, чтобы кольцо не мешало закрыть пробирку пробкой. Снова вводят в капилляр каплю вазелинового масла и определяют скорость (расстояние) движения капли. Теперь выделяемый семенами СО₂ поглощается щелочью и скорость движения капли (В) соответствует объему поглощаемого при дыхании кислорода:

Согласно уравнению (1), объем выделенного за единицу времени СО₂ соответствует СО₂ = В – А, следовательно ДК может быть рассчитан по уравнению:

Сравнивают ДК семян, у которых в качестве дыхательного субстрата могут быть использованы различные вещества. Заполняют таблицу:

Теоретически рассчитать ДК при окислении СО₂ и Н₂О какого-либо жира, например, триолеина с формулой С₅₇Н₁₀₄О₆. Сделать вывод о зависимости ДК от природы окисляемых веществ. Нарисовать прибор.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) пробирка с герметичной газоотводной трубкой; 2) пипетка; 3) линейка из миллиметровой бумаги; 4) прорастающие семена подсолнечника.