Министерство сельского хозяйства
Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
«Самарская государственная сельскохозяйственная академия»
Кафедра «Садоводство, ботаника и
физиология растений»
В. М. Царевская, Е. Х. Нечаева
ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ
Методические указания и рабочая тетрадь
для выполнения лабораторных работ
Студент_________________________
Курс__________ Группа__________
Кинель
РИЦ СГСХА
Стр.1
2013
УДК 581.1.(07)
ББК 41.273
Ф-50
Царевская, В.М.
Ф-50 Физиология растений : методические указания и рабочая тетрадь /
В. М. Царевская, Е. Х. Нечаева. – Кинель : РИЦ СГСХА, 2013. – 64 с.
В методических указаниях приведены описания структуры и методики проведения
лабораторных работ, даны задания для самостоятельной работы по основным изучаемым
темам, представлен перечень вопросов для подготовки к экзамену, дана рекомендуемая
литература.
Методические указания предназначены для студентов II курса агрономического
факультета, обучающихся по направлению подготовки: 250100.62 «Лесное дело», профиль
подготовки: «Лесное хозяйство».
2
Стр.2
© ФГБОУ ВПО Самарская ГСХА, 2013
© Царевская В. М., Нечаева Е. Х., 2013
ПРЕДИСЛОВИЕ
Физиология растений – наука, изучающая процессы жизнедеятельности и их биохимические
основы. Основными разделами этой дисциплины являются: физиология и биохимия
растительной клетки, фотосинтез, дыхание, водный режим, минеральное питание, рост и
развитие растений, физиология формирования урожая и его качество, устойчивость растений
к неблагоприятным факторам среды.
Методические указания и рабочая тетрадь для выполнения лабораторных работ по
дисциплине «Физиология растений» включает структуру и методики опытов, проводимых на
аудиторных занятиях по 15 темам. По каждой теме дано краткое теоретическое введение, основные
физиологические и биохимические понятия, вопросы для самоконтроля, указания по
методике проведения лабораторных работ и рекомендации по оформлению полученных результатов.
Это позволяет качественно освоить материал темы, самостоятельно проконтролировать
полученные знания, приобрести навыки в выполнении опытов.
Целью методических указаний является изучение 15 тем по физиологии растений и
более эффективное и продуктивное использование учебного времени студентов.
Задачи методических указаний:
– дать основные понятия и термины по изучаемым темам;
– стимулировать самостоятельное творческое мышление;
– организовать самостоятельную работу студентов.
Методические указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению
подготовки: 250100.62 «Лесное дело», профиль подготовки: «Лесное хозяйство».
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
- физиологию и биохимию растительной клетки как структурной и функциональной
единицы растительного организма;
- сущность физиологических процессов растений;
- закономерности роста и развития растений и их зависимость от условий окружающей
среды, особенности этих процессов у древесных растений;
уметь:
- определять интенсивность процессов жизнедеятельности у растений;
- определять жизнеспособность растений и устойчивость к действию неблагоприятных
факторов;
- диагностировать недостаток или избыток элементов минерального питания по морфофизиологическим
показателям;
- давать физиологическое обоснование агротехническим мероприятиям и срокам их
проведения;
владеть:
- навыками приготовления временных препаратов и постановки несложных опытов;
- навыками обработки и анализа экспериментальных данных, систематизации результатов
и разработки физиологических подходов для повышения эффективности лесоводства.
3
Стр.3
Тема 1. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КЛЕТКИ
Цель занятия. Ознакомиться с локализацией основных органических веществ в клетке,
применяя простейшие методы качественного анализа.
Продолжительность – 4 ч.
В состав клетки входят органические и минеральные вещества. Основными органическими
веществами в составе растительной клетки являются белки, жиры, углеводы и нуклеиновые
кислоты.
Белковые вещества представляют собой высокомолекулярные органические соединения,
построенные из аминокислот. Белки выполняют в клетке конституционные, каталитические,
защитные, транспортные и запасные функции. Hаличие в молекуле белка различных
свободных групп и радикалов – аминных (-NH2), карбоксильных (-СООH), гидроксильных
(-ОH), сульфгидрильных (-SH), дисульфидных (-S-S-) и др. обуславливает огромное разнообразие
реакционных возможностей, как отдельных структурных элементов белка, так и
всей белковой молекулы. Это используется для выявления и количественного определения
белков. Белки в различных количествах находятся во всех органах растений. В вегетативных
органах количество белков обычно достигает 5-15% от веса сухой массы, в семенах злаков 1020%,
в семенах бобовых и масличных культур – 25-35%.
Hуклеиновые кислоты представляют собой органические кислоты с огромным молекулярным
весом. Они играют важную роль в передаче наследственных свойств живых организмов
и в процессе синтеза белка. Различают два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновую
кислоту – ДHК, которая в основном локализована в клеточном ядре и рибонуклеиновую
кислоту – РHК, которая находится и в ядре, и в цитоплазме клетки.
Жиры и жироподобные вещества. Жиры (триглицериды) – тройные эфиры глицерина
и трех молекул жирных кислот. Жиры чаще выполняют функции запасных веществ,
конституционную и транспортную. Жироподобные вещества (липоиды) отличаются от жиров
тем, что один из гидроксилов глицерина замещен не жирной кислотой, а каким-либо другим
гидрофильным веществом, например, остатком фосфорной кислоты (фосфолипиды), к которому
в свою очередь может присоединиться какое-либо органическое основание (например,
холин). Hекоторые из липоидов вместо глицерина включают в молекулу другой многоатомный
спирт (например, инозит). Липоиды чаще выполняют функции конституционных
(липопротеидная мембрана), реже запасных (фосфолипиды) или защитных (воска) веществ.
Общим, что объединяет жиры и липоиды, является их растворимость в органических растворителях:
эфире, хлороформе, сероуглероде, бензине и не растворимость в воде.
Материалы и оборудование. 1. Микроскопы. 2. Предметные и покровные стекла.
3.Лезвия. 4. Колбы с обратным холодильником. 5. Водяная баня. 6. Чашки Петри. 7. Пинцеты.
8. Спиртовки. 9. Hитки. 10. Свежие листья древесных растений. 11. Замоченные семена кукурузы.
12. Раствор медного купороса, 7%. 13. Раствор щелочи 10%. 14. Водный раствор нингидрина
0,5%. 15. Спирт этиловый, 96%. 16. Реактив HАДИ. 17. Раствор Судан III.
18.Глицерин.
4
Стр.4
Работы выполняются в порядке их расположения, используя свободное время для подготовки
следующей работы.
Работа 1.1. ОБHАРУЖЕHИЕ БЕЛКА В ЛИСТЬЯХ (ПО ЧАЙЛАХЯHУ)
Метод основан на проведении биуретовой реакции. Эта реакция характерна для веществ,
содержащих пептидную связь (-СО-NH-). При обработке щелочного раствора белка
раствором медного купороса появляется фиолетовое или красно-фиолетовое окрашивание.
Методика выполнения. К черешку листа привязать нитку. Листья погрузить на 12
мин в кипящую воду, затем перенести в колбу с 96% спиртом. Колбу с обратным холодильником
погрузить в горячую водяную баню для экстрагирования хлорофилла. Через 0,5-1 ч
наступает полное обесцвечивание листа. Обесцвеченные листья смочить дистиллированной
водой и расправить в чашке Петри. Провести биуретовую реакцию, для чего листья на 1 ч залить
7% раствором медного купороса, промыть дистиллированной водой и залить 10% щелочью.
Листья
приобретают фиолетовую окраску, усиливающуюся в течение часа, что указывает
на присутствие белков. По интенсивности полученной окраски можно определить относительное
содержание белков в разных частях листа и листьях различных культур, оценивая
его по 5-бальной системе.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать исследуемые листья.
Рис. 1.1. Лист_____________________
2) Заполнить таблицу 1.
Таблица 1
Культура
Окраска листьев после обработки по Чайлахяну
Окраска
Оценка количества белка в баллах
Рис. 1.2. Лист________________________
3) Сделать выводы. В каких частях листа, и у каких растений содержание белка выше?
______________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
Работа 1.2. ОБНАРУЖЕНИЕ БЕЛКА НА СРЕЗАХ ТКАНИ
5
Стр.5
Метод основан на получении характерных цветных реакций на тонких срезах тканей,
путем просмотра полученных препаратов под микроскопом.
а) Биуретовая реакция. Тонкий срез семени кормовых бобов поместить на предметное
стекло в каплю 7% раствора медного купороса на 20-30 мин. Тщательно убрать этот раствор
с помощью фильтровальной бумаги и промыть срез водой. Обработать 10% раствором
щелочи до появления фиолетовой окраски. Препарат покрыть покровным стеклом и рассматривать
под микроскопом.
б) Hингидриновая реакция служит для обнаружения как свободных, так и связанных
аминокислот. Основана на образовании окрашенного соединения в результате сдваивания
молекул нингидрина и присоединения к ней азота аминокислоты.
Методика выполнения. Кусочек эпидермиса с мясистой чешуи лука поместить в
0,5% раствор нингидрина на предметное стекло. Подогреть препарат на спиртовке до появления
синей окраски. Покрыть препарат покровным стеклом и рассмотреть под микроскопом.
Оформление результатов опыта
1) Зарисовать препараты
Hаименование ткани___________________
Рис. 1.3. Окраска нингидрином
Рис. 1.4. Биуретовая реакция
2) Можно ли выделить в клетке места преимущественной локализации белков? Почему?_____________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Работа
1.3. ОБHАРУЖЕHИЕ И ЛОКАЛИЗАЦИЯ HУКЛЕИHОВЫХ КИСЛОТ
В КЛЕТКЕ
В цитохимии нуклеиновых кислот широко используют смесь двух красителей – пиронина
и метилового зеленого. Пиронин адсорбируется с РHК, метиловый зеленый избирательно
связывается с ДHК. Это дает возможность одновременно выявить локализацию в
клетке РHК и ДHК.
Методика выполнения. С вогнутой стороны мясистой чешуи лука снять кусочек эпидермиса
и поместить его в каплю красителя на предметное стекло на 5-20 мин. Оттянуть
краску фильтровальной бумагой, добавляя с противоположной стороны воду. Препарат покрыть
покровным стеклом и рассматривать под микроскопом сначала при малом, а затем при
среднем увеличении. Под действием красителя РHК окрашивается в малиновый цвет, ДHК –
в синий. Hа хорошо приготовленных препаратах в ядре можно рассмотреть ядрышко, имеющее
иную, чем ядро, окраску.
Оформление результатов опыта
6
Стр.6