2018-03-09
3022
Н.М. Гончарова
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
ПО ФИЗИОЛОГИИ РАСТЕНИЙ
для студентов, обучающихся по направлению 35.03.07 – «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», квалификация – «Бакалавр»
Майский 2017
Введение. Физиология растений – это наука о процессах, протекающих в растительном организме. В задачи физиологии растений входит раскрытие сущности этих процессов, установление их взаимной связи, изменение их под влиянием внутренних факторов и условий среды.
Лабораторно-практические занятия при освоении такой экспериментальной науки, как физиология растений играют значительную роль. На этих занятиях студенты знакомятся с методами физиологических исследований, приобретают навыки самостоятельной экспериментальной работы, учатся анализировать полученные данные, что способствует усвоению и закреплению полученного материала.
В задачи данного лабораторного практикума входят: проверка и закрепление теоретических положений, излагаемых в курсе лекций; ознакомление с доступными методами определения различных физиологических процессов у растений; привитие навыков научно-исследовательской работы (постановка цели опыта, проведение эксперимента, обсуждение результатов опытов, оформление выводов). Каждый студент ведет рабочую тетрадь, оформление которой должно отвечать требованиям, основные из которых следующие: на титульном листе указывают предмет, курс, группу, подгруппу, фамилию, имя, отчество студента; каждую работу нумеруют в соответствии с методическими указаниями; указывают дату выполнения работы; полностью записывают название работы, цель работы, кратко характеризуют ход эксперимента и объект исследования; результаты опытов фиксируют в виде рисунков с обязательными подписями к ним, а также таблиц или описывают словесно; в конце каждой работы делают вывод или заключение, которые обсуждаются при подведении итогов занятия.
|
|
|
ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ
В лаборатории физиологии растений
· Внимательно изучите расположение оборудования в лаборатории физиологии растений (подключение электрического тока, вытяжного шкафа, рукомойников, фотоэлектрокалориметров, весов и т.д.).
· Запрещается!
· Без разрешения преподавателя пользоваться приборами, реактивами, лабораторной посудой, вытяжным шкафом.
· Брать без разрешения реактивы, лабораторную посуду.
· Принимать пищу в лаборатории.
· Работа с открытым огнём требует особой осторожности и внимания.
· Горючие жидкости наливать и отмерять вдали от огня.
· Колбы с горючими веществами общего пользования запрещается переносить на свой рабочий стол.
|
|
|
· При воспламенении жидкости в сосуде, прежде всего, нужно погасить источник нагрева, а затем накрыть пламя чашкой, полотенцем или засыпать песком.
· Если загорится одежда работающего, то нужно сразу же накрыть его пиджаком, пальто или другой плотной тканью (чтобы прекратить доступ воздуха к горящей одежде), а затем поливать водой. Загоревшуюся мебель можно тушить водой.
· Нагревание жидкостей производить только в вытяжном шкафу.
· При нагревании жидкостей отверстие пробирки или колбы направлять в сторону от себя и работающих рядом товарищей.
· С такими веществами, как бром, хлор, окислы азота, ацетилен, концентрированные кислоты, щёлочи и другие обязательно работать в вытяжном шкафу, под тягой и с небольшим количеством вещества.
· При ожогах обожжённые места надо обработать мазью от ожогов, приложить вату с мазью и слабо перевязать. Можно применять марганцовокислый калий.
· Поражённое кислотой место надо промыть большим количеством воды, затем 3 % раствором двууглекислой соды, смазать мазью от ожогов или вазелином и перевязать.
· Ожоги от щёлочи надо промыть большим количеством воды, затем 1 % раствором уксусной кислоты.
· При попадании на кожу брома этот участок необходимо немедленно обмыть бензином или бензолом.
· При попадании кислоты в глаза надо промыть их большим количеством воды, а затем разбавленным раствором соды и снова водой.
· При попадании щёлочи в глаза надо промыть их большим количеством воды, после чего впустить в глаз каплю касторового масла.
· После оказания первой помощи направить пострадавшего в медицинское учреждение.
Раздел 1. ФИЗИОЛОГИЯ И БИОХИМИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ
Клетка представляет собой структурную и функциональную единицу всего живого. Специфическими особенностями строения растительных клеток, отличающими их от клеток других эукариотических организмов, является наличие системы пластид, крупной центральной вакуоли, а также прочной полисахаридной клеточной стенки. Являясь открытой системой, живая клетка обменивается с окружающей средой веществом, энергией и информацией.
Лабораторная работа 1. Прижизненное окрашивание клеток нейтральным красным
Материалы и оборудование. 1) неокрашенный лук (Allium cepa L.), 2) раствор нейтрального красного (1:1000), 3) 1 М KNO3, 10%-ный раствор аммиака, 4) химические стаканы на 100 мл, предметные и покровные стекла, пинцеты, стеклянные палочки, препаровальные иглы, лезвия, пипетки, 5)микроскоп.
Краткий теоретический материал. Цитоплазма обладает прижизненной структурой, с которой связаны ее свойства и функции. Важнейшее из этих свойств – избирательная проницаемость.
Живая цитоплазма не удерживает в себе витальные красители (от лат. vitalis – живой), которые свободно проходят в вакуоль и окрашивают клеточный сок. После гибели или при повреждении клетки красители задерживаются в самой цитоплазме в результате изменения нативной (прижизненной) структуры белков. Цитоплазма и ядро приобретают соответствующую окраску. У живых клеток вакуоли окрашиваются нейтральным красным в малиновый цвет, а цитоплазма и ядро не окрашиваются. У мертвых клеток оструктуренные цитоплазма и ядро окрашиваются этим красителем. Чтобы проследить за изменениями в клетке при ее повреждении и гибели, применяют аммиак.
Цель работы проследить за изменениями, происходящими в цитоплазме живой и мертвой клетки.
Порядок выполнения работы.
1. Сделать срез с чешуи непигментированной луковицы и выдержать его в слабом растворе нейтрального красного в течение 20 мин.
2. После окрашивания срез поместить на предметное стекло в каплю воды, накрыть покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом при малом, а затем при среднем увеличении.
|
|
|
3. Не снимая препарат со столика микроскопа, фильтровальной бумагой промокнуть воду из-под покровного стекла и ввести под него каплю 1 М раствора KNO3.
4. Наблюдаем явление плазмолиза клеток.
5. Из-под покровного стекла фильтровальной бумагой промокаем KNO3 и заменяем его каплей 10%-ного аммиака. Окраска среза становится желтой, так как в присутствии аммиака кислая реакция клеточного сока изменилась на щелочную (в щелочной среде нейтральный красный имеет желтый цвет). 6. В погибших под действием аммиака клетках цитоплазма и ядро приобретают видимую в микроскоп структуру и окрашиваются в желто-бурый цвет.
7. Зарисовать живые клетки лука, накопившие нейтральный красный в вакуолях; эти же клетки, плазмолизированные в 1 М растворе KNO3; клетки лука с оструктуренными и окрашенными цитоплазмой и ядром, убитые аммиаком.
8. По результатам работы сделать выводы о признаках повреждения и гибели клетки.
Лабораторная работа 2. Изменение проницаемости протопласта при повреждении
Материалы и оборудование: 1) корнеплод столовой свёклы (свежий и промороженный); 2) 30% уксусная кислота; 3) 96 % этиловый спирт; 4) фарфоровая чашка, 5) пинцет; 6) скальпель; 7) штатив с пробирками (6 шт.); 8) спиртовка; 9) держатель для пробирок; 10) спички.
Краткий теоретический материал. Клеточная стенка имеет ультрамикроскопические поры диаметром до 10 нм, через которые свободно диффундируют любые растворенные вещества, тогда как цитоплазматические мембраны (наружная — плазмалемма и вакуолярная — тонопласт) по своим свойствам приближаются к полупроницаемым перепонкам, легко пропуская воду и очень медленно — большинство растворенных веществ.
Полупроницаемость мембран — важное свойство живых неповрежденных клеток, позволяющее сохранять постоянство внутриклеточной среды.
Проницаемостью называют скорость проникновения вещества через мембрану.
Проницаемость протопласта непостоянна. Она изменяется в зависимости от внешних и внутренних факторов. Живой протопласт способен регулировать транспорт веществ, а также удерживать ряд веществ, находящихся в клеточном соке вакуоли. При повреждении он утрачивает избирательную проницаемость, поэтому вещества, входящие в состав клеточного сока, свободно выходят наружу из клетки. Повреждение протопласта могут вызвать высокие и низкие температуры, концентрированные химические соединения и др.
|
|
|
Независимо от природы действующего фактора, при повреждении в клетке возникает комплекс неспецифических ответных реакций:
· уменьшение степени дисперсности цитоплазмы (помутнение);
· повышение вязкости цитоплазмы;
· увеличение проницаемости (выход веществ из клетки);
· смещение рН в кислую сторону;
· уменьшение мембранного потенциала.
Каждый из этих показателей может служить критерием повреждения клетки.
Бетацианин – пигмент столовой свёклы – относительно большая, хорошо растворимая в воде молекула, находящаяся в клеточном соке. Чтобы попасть во внешнюю среду, молекула бетацианина должна пройти через тонопласт, основной цитоплазматический матрикс и плазмалемму. Диффузия бетацианина из вакуоли в среду может происходить достаточно быстро при действии различных факторов или агентов, вызывающих изменение проницаемости мембраны. Наблюдая за окраской инкубационной среды за определенный промежуток времени, можно оценить степень воздействия изучаемого фактора на проницаемость мембран. Этот простой и быстрый метод используют обычно в прикладных исследованиях при изучении действия какого-либо вещества или фактора на биологические объекты.
Цель работы. Изучить влияние ряда факторов на проницаемость протопласта.
