Практикум по физиологии растений - Третьяков Н.Н.
ISBN 5-10-001653-1
Скачать (прямая ссылка):
Механизмы регуляции в живых организмах, в том числе и растениях, определяют направленность обмена веществ. Так, по отношению к неблагоприятным внешним факторам растения способны отвечать определенными состояниями (изменением температуры тела, интенсивности дыхания, скорости поглощения элементов питания и т. д.). Явление саморегуляции становится возможным благодаря принципу обратной связи, когда продукт отдельно взятой реакции внутреннего или внешнего обмена веществ влияет иа всю взаимосвязанную цепь реакций через ферменты (ферментная регуляция) или нуклеиновые кислоты (генная регуляция).
Одно из важнейших условий осуществления процессов жизнедеятельности растительного организма — постоянное снабжение его энергией. Источниками энергии (свободной энтальпии) служат процессы окисления ор-
Гайических веществ клетки, диссимиляция (катаболиче-ские процессы, которые являются экзергоническими). Различают две основные формы диссимиляции — дыхание и брожение. Процессы образования-биологических соединений и веществ, поступающих из внешней среды, — биосинтетические процессы (анаболические) идут с затратой энергии (эндергоиические), т. е. представляют собой ассимиляцию. Важнейший биосинтетический процесс — ассимиляция углерода зелеными растениями и бактериями путем использования энергии света (фотосинтез) или энергии других химических реакций (хемосинтез).
Исходя из вышесказанного, обмен веществ можно определить как совокупность катаболических и биосинтетических процессов или совокупность эндергонических и экзергонических реакций, объединенных в пространстве и происходящих во времени.
Понятие обмена веществ подразумевает образование и превращение как первичных, так и вторичных растительных продуктов. Такие важнейшие первичные органические соединения, как углеводы, липиды, белки, нуклеиновые кислоты, аминокислоты, органические кислоты, встречаются в каждой растительной клетке и интенсивно превращаются в основном обмене веществ. Наряду с этим существуют локально синтезируемые и медленно перемещаемые вторичные вещества, образующиеся в ходе процессов вторичного обмена (например, алкалоиды, гликозиды, сапонины). Указанные вещества, как правило, не служат ни источниками энергии, ни запасными веществами.
Цель лабораторных работ данного раздела — ознакомление с современными, не особенно сложными и доступными для лабораторий методами биохимических исследований обмена веществ растений.
Определение содержания белков и активности про-теиназ осуществляют в процессе прорастания и формирования семян. Прорастание зерновки пшеницы или ржи первоначально характеризуется структурной дезагрегацией белкового комплекса клейковины с постепенным разрывом водородных и дисульфидных связей, затем сопровождается гидролизом высокомолекулярных белков до низкомолекулярных белков, пептидов и аминокислот, из которых строятся белки растущего зародыша. Максимальная скорость гидролиза запасных бел-
к^ь ^впадает с максимумом скорости роста проростка. Однако семядоли и эндосперм прорастающих семян не только обеспечивают растущий зародыш запасными питательными веществами, но способны также к синтезу de novo определенных ферментов. В запасающих тканях происходит синтез РНК, а также ее деградация.
Как правило, запасные белки в семенах растений откладываются в виде алейроновых зерен — белковых тел, содержащих в среднем, %: белка — 69; липидов — 22; нуклеиновых кислот — 61; фитиновой кислоты—-4. При образовании, например, зерновки пшеницы в ходе развития эндосперма в клетках увеличивается число белковых тел и их размер. Накопление отдельных фракций белков в процессе формирования зерна пшеницы, кукурузы, ячменя идет следующим образом: альбумины и глобулины синтезируются в зерне на более ранних фазах, чем проламины и глютелииы. Накопление последних наиболее интенсивно происходит с начала фазы молочной спелости и продолжается до конца созревания зерна.
Работа 64. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СУММАРНЫХ БЕЛКОВ
Вводные пояснения. Существует несколько методов количественного определения белков в растительных и животных тканях: колориметрический, спектрофотомст-рический, а также по количеству азота, содержащегося в чистом препарате белков после минерализации последнего.
Порядок работы. Подготовительные операции. Экстракция белков и тканей растений основана на способности белков при разрушении клеток (обработка детергентами, ультразвуком, растирание материала в ступке с кварцевым песком, гомогенизация в блен-доре, размалывание на ударных и шаровых мельницах сухого растительного материала) растворяться в воде, растворах солей, органических соединениях, кислотах И щелочах, буферных растворах. Буферные растворы обеспечивают мягкие условия выделения белков, при которых сохраняется природная структура их молекул. Для выделения большей части белковых веществ (препарат суммарного белка) используют буферные растворы с pH 8.
Выделение суммарных белков из свеокего растительного материала. Помещают в фарфоровую ступку 0,5 г сырых семядолей проросших семян зернобобовых (люпин, горох, фасоль) или 1 г зерновок пшеницы, ржи (без корешков и побегов). Добавляют небольшое количество промытого и прокаленного кварцевого песка и растирают с 40 мл боратного буфера (pH 10), в который добавлено 0,2 % бисульфита натрия и несколько капель октилового спирта. Затем количественно переносят содержимое в два-три приема в коническую колбу на 100 мл. Ступку и пестик дважды ополаскивают небольшим количеством (по 5 мл) боратного буфера, промывные воды также сливают в колбу. Общий объем раствора в колбе должен составлять. 50 мл.
