Робота № 19. Виявлення активності каталази в листках елодеї.

Основні відомості. Каталаза – двокомпонентний фермент. Активною групою цього ферменту є гематин. Вона належить до класу оксидоредуктаз і розщеплює пероксид водню на воду і молекулярний кисень:

2Н2о2 каталаза 2н2о – о2.

Завдяки цьому ферменту з рослинного організму виводиться дуже отруйна сполука – пероксид водню, який інтенсивно накопичується в несприятливих для рослин умовах.

Оскільки ця робота дуже проста і не потребує багато часу на виконання, то її проводять у шкільних умовах під час пояснення каталітичної функції білків-фе-рментів.

Мета роботи. Оволодіти методом якісно-демонстраційного визначення активності каталази.

Матеріали, реактиви, обладнання. Мікроскопи, предметні і накривні скельця, пінцети, препарувальні голки, 3%-й розчин Н₂О₂; елодея, валіснерія.

Хід роботи. На сухе чисте предметне скло кладуть листочок елодеї і наносять на нього краплину 1-3%-го розчину пероксиду водню. Препарат швидко накривають накривним скельцем і розглядають під мікроскопом. Пероксид водню проникає в клітини листка і там розщеплюється каталазою на воду і молекулярний кисень, який виділяється з листка у вигляді бульбашок. Найкраще кисень виділяється в тій ділянці листка, якою він був прикріплений до стебельця. Старі листочки елодеї виділяють бульбашки кисню набагато повільніше, ніж молоді. Якщо листочок елодеї встромити в киплячу воду, то кисень не виділятиметься, тому що при кип’ятінні руйнується фермент каталаза.

Оформлюючи роботу, роблять зарисовки і відповідний висновок.

Контрольні запитання.

1. Яка роль каталази в рослинному організмі?

2. Яка хімічна структура цього ферменту?

3. Хімізм дії оксидоредуктаз в рослинній клітині?

4. Як змінюється активність каталази від температури?

Робота №20. Визначення амілази у проростаючому насінні.

Основні відомості. У сухому насінні, яке перебуває в стані фізіологічного спокою, ферменти здебільшого дезактивовані. Під час набрякання насіння активність гідролаз різко зростає. Це відбувається досить швидко, з одного боку за рахунок активації ферментів, з іншого – за рахунок їх новоутворення. Ферменти переміщуються з клітин, у яких вони синтезувались, до інших або у зовнішнє середовище.

Крохмаль розщеплюють амілази. У рослинних тканинах виявлено ізоформи двох амілаз: α-амілаза, яка зумовлює розпад молекули крохмалю на частини (декстрини), і β-амілаза, яка відщеплює від крохмалю кінцеві залишки мальтози.

Сухе насіння пшениці, жита і ячменю містить тільки β-амілазу в зв’язаному неактивному стані. Під час проростання цей фермент переходить у вільний стан і, крім цього, α-амілаза синтезується de novo.

Мета роботи. На модельному досліді порівняти активність амілаз сухого та проростаючого насіння злаків.

Матеріали, реактиви, обладнання. Сухе і набрякле насіння пшениці, вівса або кукурудзи, ваги, водяна баня, скальпель, мірний циліндр місткістю 100мл, чашки Петрі, 1%-й крохмаль, розчин Люголя, агар.

Підготовка рослинного матеріалу. Насіння розрізають попе-рек гострим скальпелем або лезом безпечної бритви на дві частини: із зародком і без нього. Половинки насінин поміщають у воду і ставлять у термостат за температури 26 .С. Час інкубації становить 24 год.

Хід роботи.

1. На водяній бані розчиняють 1 г агару в 100 мл води, додають 10 мл 1%-го крохмалю і виливають розчин у шість чашок Петрі так, щоб товщина шару крохмального агару в кожній чашці була не менше 0,5 см.

2. Після застигання агару на його поверхні поміщають половинки насінин пшениці, вівса або кукурудзи зрізом униз. В першій чашці – набубнявілі половинки; в другій – сухі; в третій – сухі половинки, але місця зрізу у них змочені водою (три чашки Петрі містять половинки з зародком, а три – без зародка).

3. За годину насіння видаляють, а на поверхню гелю наливають слабкий розчин Люголя (10 мл води + 10 крапель розчину Люголя). Спостерігають за забарвленням крохмального гелю.

Результати записують до таблиці і роблять висновки.

Таблиця . Забарвлення крохмального гелю після обробки розчином Люголя

Злак	Половинки із зародком			Половинки без зародка
	набубнявілі	сухі	сухі, але місця зрізу змочені водою	набубнявілі	сухі	сухі, але місця зрізу змочені водою

Контрольні питання

1. Які ферменти розщеплюють крохмаль?

2. У якій частині насінини синтезуються гібереліни?

3. Чому амілаза активується під час проростання насіння?

4. Як можна виявити активізацію амілази?

Контрольні питання до розділу «Дихання рослин»

1. Яке значення мають процеси дихання та бродіння у житті рослин?

2. Назвіть спільні та відмінні риси процесів дихання та бродіння?

3. Що таке окиснення й відновлення? Доведіть, що дихання – це окисно-відновний процес.

4. Схарактеризуйте каталітичні системи дихання.

5. Назвіть основні шляхи дисиміляції вуглеводів.

6. В чому полягає функція гліколізу в обміні клітини?

7. На яких етапах гліколізу та за рахунок яких реакцій синтезується АТФ?

8. Що є кінцевим продуктом гліколізу?

9. Опишіть шляхи руху атомів вуглецю, кисню, водню під час розпаду піровиноградної кислоти в процесі дихання.

10. Назвіть основні стадії циклу Кребса та їх особливості.

11. Схарактеризуйте електрон-транспортний ланцюг мітохондрій, зокрема структурну організацію, основні компоненти, їх окисно-відновні потенціали.

12. Поясніть зв’язок між ультраструктурою клітини та функцією мітохондрій.

13. Що є джерелом енергії для функціонування дихального ланцюга?

14. Чому для функціонування електрон-транспортного ланцюга необхідний кисень?

15. Що таке окиснювальне фосфорилювання?

16. Назвіть спільні та відмінні риси фотосинтетичного та окиснювального фосфорилювання.

17. Яка кількість АТФ утворюється у разі розпаду однієї молекули глюкози в анаеробну й аеробну фази дихання?

18. Назвіть основні риси пентозофосфатного циклу.

19. Охарактеризуйте гліоксилатний цикл.

20. У чому полягає фізіологічне значення альтернативних шляхів дихання?

21. Які фактори впливають на інтенсивність процесу дихання?

22. Які реакції необхідні для одержання з молекули глюкози, фруктози, етилового спирту, однієї з жирних кислот, аспарагінової кислоти?

23. Який зв’язок дихання з фотосинтезом і азотним обміном клітини?

24. Яка залежність між субстратами дихання та дихальним коефіцієнтом?

25. Назвіть шляхи окиснення дихального субстрату.

26. Якими явищами супроводжується аеробне дихання?

27. У чому подібність і відмінність процесів фотосинтезу та дихання?

28. Чому аеробне дихання ефективніше за анаеробне?

29. Яка функція фосфору в процесі дихання?

30. З якого проміжного продукту дихання утворюються жирні кислоти?

31. Дихальний коефіцієнт проростків пшениці за вмісту О2 в повітрі 21 % складав 0,98, за 5 % – 0,93, за 3 % – 3,34. Як пояснити різке зростання дихального коефіцієнта?

32. Чи можливе транспортування фосфатних груп на АДФ від таких субстратів: глюкозо-1-фосфату, фруктозо-1,6-дифосфату, 1,3-дифосфогліцеринової кислоти, фосфоенолпірувату?

33. 15 г бруньок за 30 хв виділили 3 мг СО2. Розрахуйте інтенсивність дихання на 1 г маси сухої речовини за 1 год, якщо відомо, що вміст води в бруньках становить 60%.

34. Чому не можна зберігати насіння вологим?

35. Зелений листок на світлі за температури 25 ^oС інтенсивно поглинав СО2, а за підвищеної температури до 40 оС почав виділяти вуглекислий газ. Як пояснити зазначені зміни газообміну листка?

36. Назвіть методи визначення інтенсивності дихання.