Биология с основами экологии. Методические указания по подготовке к лабораторным, практическим, семинарским занятиям и к самостоятельной работе по программе бакалавриата

• Название: Методические указания по подготовке к лабораторным, практическим, семинарским занятиям и к самостоятельной работе по программе бакалавриата
• Дата: 04.02.2020
• Размер: 0.97 Mb.
• Имя файла: Биология с основами экологии.docx
• Тип: Методические указания; #107045
• страница: 7 из 9

Лабораторная работа № 4

Тема: Биохимический состав клетки

1. 
   Веществазапаса
   

Вещества, возникающие в результате деятельности клетки, называют ме- таболическими. Они представлены разными группами химических соединений, локализованных в разных частях клетки. Некоторые из них служат продуктами запаса: углеводы, жиры, белки.

Ход работы по изучению крахмальных зерен в клубне картофеля. Для приготовления микропрепарата возьмите клубень картофеля и разрежьте его. Небольшое количество выступившей на поверхности разреза мутной белой жидкости скальпелем или иглой перенесите на предметное стекло в каплю воды и накройте покровным стеклом. При малом и большом увеличении микроскопа хорошо видны многочисленные зерна (контуры зерна видны более резко при несколько закрытой диафрагме), размеры и очертания которых очень варьиру- ют (рис. 8). Центры образования крахмала зерен имеют вид сильно преломляю- щих свет блестящих точек, вокруг которых располагаются слои крахмала раз- ной ширины.





Рис. 8. Зерна крахмала в клетках клубня картофеля. Микрофотография 1:230 ( ht t p :/ / w w w. ko mm e r s a nt . ru / g al le r y/ p ic / 6 5 3267) 1 – рисунок крахмальных зёрен.
Большинство зерен имеет по одному центру образования – такие зерна называют простыми. Сложные зерна имеют от двух до пяти центров образова- ния, каждый из которых окружен собственными крахмальными слоями.

Задание. Зарисуйте несколько крахмальных зерен картофеля, на рисунке обозначьте: оболочка пластиды, слои крахмала, центр образования, простое зерно, сложное зерно.

2. 
   Пигментылистьев
   

Зеленые пигменты растений − хлорофиллы играют важнейшую роль в процессе фотосинтеза. Французские ученые П.Ж. Пелетье и Ж. Кавенту (1818) выделили из листьев зеленое вещество и назвали его хлорофиллом (от греч.

«хлорос» - зеленый и «филлон» - лист). В настоящее время известно около деся- ти хлорофиллов. Они отличаются по химическому строению, окраске, распро- странению среди живых организмов. У всех высших растений содержатся хло- рофиллы а и b. Хлорофилл с обнаружен в диатомовых водорослях, хлорофилл d − в красных водорослях. Кроме того, известны четыре бактериохлорофилла (a, b, c и d), содержащиеся в клетках фотосинтезирующих бактерий. В клетках зе-леных бактерий имеются бактериохлорофиллы с и d, в клетках пурпурных бак-терий − бактериохлорофиллы а и b. Основными пигментами, без которых фото-синтез не идет, являются хлорофилл а для зеленых растений и бактериохлоро-филлы для бактерий. Впервые точное представление о пигментах зеленого ли-ста высших растений было получено благодаря работам крупнейшего русского ботаника М.С. Цвета (1872−1919). Он разработал новый хроматографический метод разделения веществ и выделил пигменты листа в чистом виде. Наряду с зелеными пигментами в хлоропластах и хроматофорах содержатся пигменты, относящиеся к группе каротиноидов. Каротиноиды − это желтые и оранжевые пигменты алифатического строения, производные изопрена. Каротиноиды со-держатся во всех высших растениях и у многих микроорганизмов. Это самые распространенные пигменты с разнообразными функциями. Каротиноиды, со- держащие кислород, получили название ксантофиллы. Основными представи- телями каротиноидов у высших растений являются два пигмента − каротин (оранжевый) и ксантофилл (желтый). Подобно хлорофиллу каротиноиды в хло- ропластах и хроматофорах находятся в виде нерастворимых в воде комплексов с белками

Разделение смеси пигментов на отдельные компоненты проводится с по-

мощью хроматографии на различных носителях-адсорбентах (бумага, сахароза, силикагель, силуфол и др.). Чтобы пигменты разделились на сорбентах, исполь- зуют систему неполярных растворителей с примесью определенного количества полярного растворителя. Пигменты, обладая неодинаковой растворимостью в данном растворителе и разной способностью к адсорбции, передвигаются по мере движения растворителя с различной скоростью и располагаются на адсор- бенте отдельными зонами. Чем больше растворимость пигмента в растворителе и чем хуже он адсорбируется данным адсорбентом, тем быстрее этот пигмент будет передвигаться, и тем дальше от старта будет располагаться зона этого пигмента.

Ход работы. Листья растений (1,0-2,5г) нарезают в фарфоровую ступку и растирают с небольшим количеством этилового спирта, прибавив предвари- тельно на кончике ножа СаСОз (для нейтрализации кислот клеточного сока) и чистого кварцевого песка (для лучшего растирания). Зеленый раствор осторож- но по палочке сливают в колбу через воронку с бумажным фильтром. В ступку добавляют еще спирта и операцию повторяют несколько раз, расходуя около 10 мл спирта.

Полученный зеленый раствор содержит следующие пигменты. 1. Зеленые: хлорофилл a; хлорофилл б). 2. Желтые: каротин С_4оН_5б; ксантофилл С_4оН_5бО₂.

Для выделения ксантофилла используют метод Крауса. Этот метод осно- ван на различной растворимости пигментов в спирте и бензине. В пробирку наливают 2-3 мл спиртовой вытяжки, прибавляют примерно полуторный объем бензина и 5-6 капель воды, для того чтобы спирт не смешивался с бензином. Пробирку закрывают и несколько раз сильно встряхивают, а затем дают 2-3 мин постоять. При этом происходит разделение слоев: верхний зеленый слой (бен- зиновый) содержит оба зеленых пигмента и каротин, а желтый нижний слой (спиртовой) содержит ксантофилл.

Задание. Зарисуйте наблюдаемыей результат и опишите.

Ход работы по разделению пигментов методом хроматографии на бумаге. 1.вариант. На круглом обеззоленном химическом фильтре сделать по paдиусу два надреза, не доходя до центра, и полученный «язычок» немного ото- гнуть вниз. В центр с помощью пипетки нанести стартовое пятно спиртовой вы- тяжки пигментов и следить, чтобы оно не расплывалось. Пятно должно иметь интенсивно зеленый цвет, что достигается 2-3-кратным нанесением вытяжки. Затем просушить хроматограмму, положить ее на края чашки Петри, куда налит слой бензина (0,5 см), опустить «язычок» в растворитель и плотно закрыть чаш-

ку крышкой.



Рис. 9.Хроматографическое разделение пигментов зеленого листа:

а - в пробирке: 1- растворитель, 2 - стартовая полоса, 3 - хлорофилл в, 4 - хлорофилл а, 5 - ксантофилл, 6 - каротин б- в чашке Петри: 1- чашка с растворителем; 2 - кружок фильтро-вальной бумаги; 3 - крышка чашки Петри; 4 - положение стартового пятна; 5 - зоны пигмен- тов после разгонки
На хроматограмме пигменты будут расположены концентрическими кру- гами со стартовым пятном в центре (рис. 9, б) На хроматограммах, полученных двумя способами, пигменты располагаются в одинаковом порядке. Слабо- зеленая зона, которая иногда наблюдается на месте стартовой полосы или пят- на, представляет собой хлорофиллид − производное хлорофилла, нерастворимое в бензине. Непосредственно над стартовой полосой находится хлорофилл б желтовато-зеленого цвета, над ним − хлорофилл а, голубовато-зеленого цвета. Далее следуют ксантофиллы, не разделяющиеся на отдельные компоненты при данном способе хроматографии, а затем с фронтом растворителя − каротины.

2 вариант. На вырезанной полосе (2 х 13-15 см) из фильтровальной, а лучше из хроматографической бумаги на расстоянии 1-1,5 см от узкого края де- лают черту простым карандашом. Наливают вытяжку в пробирку и погружают в нее полоску на глубину 3-5 мм.

Как только вытяжка по полоске поднимется до метки (1-1,5 см) полоску вынимают и сушат на воздухе и снова погружают ее в раствор пигментов на не- сколько секунд. Эту операцию повторять 5-7 раз до тех пор, пока у верхней гра- ницы распространения пигментов на бумаге не образуется темно-зеленая по- лоска. После этого погрузить конник бумажной полоски на несколько секунд в чистый ацетон, чтобы все пигменты поднялись на 1-1,5 см.

Высушив полоску до полного исчезновения запаха ацетона, поместить ее в вертикальном положении в цилиндр, на дно которого налит петролейный эфир. Полоску нужно подвесить на крючок так, чтобы в растворитель был по- гружен только неокрашенный конец и чтобы она не касалась стенок сосуда. В связи с тем, что пигменты разрушаются на свету, разделение следует проводить в темноте или при слабом освещении.

Через 10-15 мин растворитель поднимется на 10-12см. При этом пигменты расположатся в следующем порядке: внизу хлорофилл в, над ним хлорофилл а, затем ксантофилл и выше всех каротин, поднимающийся вместе с фронтом рас- творителя (рис. 9).

Задание. Записать ход работы. Зарисовать полученные хроматограммы и сделать вывод о причинах разделения пигментов на бумаге.