Biologiya klitini 1

Україна
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БІОРЕСУРСІВ І ПРИРОДОКОРИСТУВАННЯ УКРАЇНИ
ФАКУЛЬТЕТ БІОТЕХНОЛОГІЇ

Кафедра фізіології, біохімії рослин та біоенергетики














БІОЛОГІЯ КЛІТИНИ

Навчально-методичні рекомендації до виконання лабораторних занять студентами ОКР «Бакалавр» напрямок підготовки 6.051401 «Біотехнологія» в аграрних вищих навчальних закладах ІІІ-IV рівнів акредитації»


















Київ - 2013
УДК 576.3/.7
Наведено методичні вказівки щодо підготовки та проведення лабораторних занять із курсу «Біологія клітини». Вказані підходи щодо вивчення структурно-функціональних особливостей рослинної клітини та її морфолого-цитологічних характеристик.
Для студентів аграрних вузів із спеціальностей «Біотехнологія».



Рекомендовано методичною комісією та вченою радою ННІ рослинництва, екології і біотехнологій та факультету біотехнології Національного університету біоресурсів і природокористування України (протокол №7 від 29.11.2013).


Укладачі:
кандидат біологічних наук, доцент Бойко О.А.
асистент Захарова О.М.

Рецензенти:
кандидат біологічних наук, доцент Коломієць Ю.В.
кандидат біологічних наук, доцент Ліханов А.Ф.

Навчальне видання


БІОЛОГІЯ КЛІТИНИ
Навчально-методичні рекомендації до виконання лабораторних занять студентами ОКР «Бакалавр» напрямок підготовки 0514 «Біотехнологія» в аграрних вищих навчальних закладах ІІІ-IV рівнів акредитації»



Укладачі: Бойко Ольга Анатоліївна, Захарова Ольга Михайлівна.


Зав. Видавничим центром НУБіП А. П. Колесніков

Підписано до друку 28.10.13 Формат 60х84/16.
Обл. – вид. арк.3, 9
Ум. друк. арк. 3,4
Тираж 100 пр. Зам.
№03041, Київ, Героїв Оборони, 15


ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
Біологія (від грецьк. bios – життя, logos – вчення) – наука про живі організми. Термін “біологія” ввів французький вчений Жан-Батіст Ламарк наприкінці XVIII ст. Найзагальнішим та, ймовірно, найпершим в історії принципом розподілу біологічної науки був поділ на спеціальні дисципліни, що вивчають тварин (зоологія), рослин (ботаніка), мікроорганізми (мікробіологія). Інший аспект розподілу науки про життя ґрунтується не на виділенні природних груп живих організмів, а на дослідженні їхньої структури й функцій, будови живих систем та особливостей життєдіяльності. Морфологія, наприклад, вивчає макро- і мікроскопічну структуру, фізіологія – функції, цитологія – будову, хімічний склад та функції клітин, гістологія – тканини, генетика – спадковість та її мінливість, екологія – взаємовідносини організмів із довкіллям тощо.
Жива природа – цілісна, проте неоднорідна система, якій властива ієрархічна організація. Під системою, у науці розуміють єдність, чи цілісність, складену з безлічі елементів, що перебувають у закономірних відносинах і зв'язках один з одним. Зазвичай виділяють 5 рівнів організації живих систем: молекулярно-генетичний; клітинний; організмовий, або онтогенетичний; популяційно-видовий; біогеоценотичний.
Клітинна біологія (раніше відома як цитологія) розділ біології, що вивчає структурно-функціональну організацію прокаріотичних та еукаріотичних клітин, їх пристосування до умов навколишнього середовища, молекулярні механізми регуляції клітинних функцій, взаємодію ядерного і пластидного геномів, природи та передачі сигналів, які визначають онтогенез клітин і формування міжклітинних зв'язків, репродукцію, диференціювання та старіння клітин in vivo та in vitro у нормі й патогенезі.
Предмет клітинної біології – клітини одно- та багатоклітинних організмів.
Мета клітинної біології формувати теоретичну базу сучасної біотехнології, генетичної інженерії, нових методів генетики, а також інтегрування знань у галузі молекулярно-біологічних процесів до рівня фізіологічних явищ і еволюції.
Лабораторні роботи розраховані на 53 годин, які студент опрацьовує навики проведення лабораторно-практичних занять та закріплення лекційного матеріалу з навчальної дисципліни «Біологія клітини».










Лабораторна робота №1

Тема: Будова прокаріотичної та еукаріотичної клітини

Мета роботи: Ознайомитися з будовою клітин про- ( на прикладі епідермісу цибулі) та еукаріот (синьо-зеленої водорості ностока звичайного Nostoc commune Vauch.)
Матеріали: лусочки цибулі,фіксований або живий матеріал синьо-зеленої водорості Nostoc commune Vauch (носток звичайний) ,
Прилади: мікроскопи, скальпелі, препарувальні голки, пінцети, предметні скельця, покривні скельця, скляні палички, фільтрувальний папір, розчин йоду в йодистому калії анілінова або метиленова зелень, кармін, нейтральна червона та інші
Кліти
·на (від лат. cellula комірка) структурно-функціональна одиниця всіх живих організмів, для якої характерний власний метаболізм та здатність до відтворення. Від середовища, яке її оточує, клітина відмежована плазматичною мембраною (плазмалемою). Розрізняють два типи клітин: прокаріотичні, що не мають сформованого ядра, характерні для бактерій та архей, та еукаріотичні, в яких є наявне ядро (гриби, тварини). До неклітинних форм життя належать лише віруси, але вони не мають власного метаболізму і не можуть розмножуватись поза межами клітин-живителів.

Таблиця №1
Відмінності у будові прокаріотичних та еукаріотичних клітин.

Ознаки
Прокаріоти
Еукаріоти



Рослини
Тварини

Розміри клітин
Діаметр у середньому складає 0,5-5 мкм
Діаметр зазвичай складає до 40 мкм; об'єм клітини у 1000-10.000 більше, ніж у прокаріот

Генетичний матеріал
Кільцева ДНК знаходиться в цитоплазмі і нічим не захищена. Ядра немає, хромосом і ядерця також
Є оформлене ядро, в якому лінійні молекули ДНК зв'язані з білками і РНК і утворюють хромосоми. Всередині ядра знаходиться ядерце

Де відбувається синтез білка
В 70S-рибосомах. Ендоплазматичної сітки немає. (Синтез білка характеризується чутливістю до антибіотиків; наприклад, розвиток прокаріот гальмується стрептоміцином.)
У 80S-рибосомах (більш великих, порівняно з прокаріот, рибосомами). Рибосоми можуть бути прикріплені до ендоплазматичної сітки

Клітинні стінки
Жорсткі (містять полісахариди і амінокислоти). Основний компонент - муреїн. Деякі над клітинною стінкою мають слизову капсулу
Основний структурний полісахарид - целюлоза
Глікокалікс - поверхневий шар з білків, зв'язаних з вуглеводами і, частково, зі сполук ліпідів з вуглеводами

Джгутики
Прості (мікротрубочки відсутні). Діаметр 20 нм
Складні з розташуванням мікротрубочок. (200 нм)

Органели
Мало. Жодна з них не має оболонки (подвійної мембрани). Внутрішні мембрани зустрічаються рідко, але якщо вони є, то на них проходять процеси дихання і фотосинтезу
Органел багато. Деякі оточені подвійною мембраною (ядро, мітохондрії, хлоропласти у рослинних клітинах). Велика кількість органел оточена однією мембраною (апарат Гольджі, лізосоми, ендоплазматична сітка )

Ендоплазматична сітка
Відсутня
Є
Є

Клітинний центр
Немає
Є
Є

Мітохондрії
Відсутні
Є
Є

Комплекс Гольджі
Немає
Є
Є

Лізосоми
Немає
Є
Є

Пластиди
Відсутні
Є
Немає

Вакуолі
Немає (за винятком газових вакуолей у мешканців водойм або капілярів грунту)
Є
Немає

Поділ клітин
Амітоз (прямий поділ)
Мітоз (непрямий)

Дихання
Якщо є аеробне дихання, то цей процес відбувається в дихальних (цитоплазматичних) мембранах, а спеціальної органели для даного процесу немає
Аеробне дихання в мітохондріях

Фотосинтез
Хлоропласти відсутні. А якщо даний процес є, то він відбувається на фосинтетичних мембранах
в хлоропластах в спеціальних мембранах, які укладені в ламели або грани



_

Фіксація азоту
Деякі прокаріоти здатні до фіксації азоту
Не здатні до фіксації азоту



План роботи

Приготувати препарат з водорості ностока звичайного Nostoc commune Vauch. Для цього на предметне скельце покласти невеликий шматочок водорості та накрити покривним скельцем.
Розглянути препарат під мікроскопом. Спочатку на великому збільшенні, а потім на малому (виявити різні типи клітин: гетеро цисти та вегетативні клітини).
Вивчити будову клітини ностока, в якій розрізняють оболонку, зернисту хроматоплазму та центроплазму.
З луски цибулини зробити препарат з верхнього епідермісу та розглянути препарат під мікроскопом. Виявити в дрібнозернистій цитоплазмі клітин крупні вакуолі, ядро та ядерця.
Для того, щоб краще роздивитися ядро під мікроскопом потрібно з однієї сторони покривного скельця нанести краплю одного з барвників, а з іншого покласти смужку фільтрувального паперу. При цьому концентрація барвника у розчині має бути слабка, щоб уникнути процесу забарвлення стінки клітин і цитоплазми.
Розглянути під мікроскопом ядро з хроматиновими нитками, що скручені у клубок.
Під мікроскопом розглянути ще один препарат з епідермісу цибулі. Для цього помістити його у розчин йоду в калії йодистому та прослідкувати під мікроскопом за зміною забарвлення цитоплазми клітини (жовтий колір) та ядра (жовто-бурий).
Замалювати про- та еукаріотичну клітину. Зробити висновок про їх відмінності.











Рис.1. Будова клітини ностока Рис.2 Будова клітини цибулі
1. оболонка; 1. клітинна стінка;
2. зерниста хроматоплазма; 2. цитоплазма;
3. центроплазма. 3. вакуоля;
4. ядро;
5. ядерця;
6. хроматинові нитки.

Висновки:


























Лабораторна робота № 2

Тема: Мікрохімічні реакції на кутин, лігнін, дубильні і пектинові речовини

Мета роботи: Проаналізувати підготовлені мікропрепарати листків та плодів на наявність здерев’яніння, кутину, пектинових та та дубильних речовин.
Матеріали: коренеплід моркви або серцевина бузини чорної, листки липи.
Прилади: мікроскопи, лупи препарувальні голки, пінцети, предметні та покривні скельця,, чашки Петрі, піпетки, леза,смужки фільтрувального паперу, дистильована вода, розчин йоду в калії йодистому,судан III (спиртовий розчин), водний розчин ZnClJ ( водний розчин ZnCl2 KJ, до якого додається KJ),флороглюцин, концентрована соляна кислота (HCl, сірчанокислий анілін, фелінгова рідина, сафранін).
Кутин суміш органічних воскоподібних речовин Стійкість до зовнішніх дій і водовідштовхувальні властивості обумовлюють його захисну роль. А саме кутинізований епідерміс рослин оберігає їх від втрати води і проникнення мікроорганізмів. Кутинізація – відкладання на зовнішніх стінках клітин епідерми кутину у вигляді жироподібної плівки кутикули, яка обмежує транспірацію (випаровування) води з клітин рослини. Найбільш поширеною групою речовин, що утворюються в клітині і відкладаються за типом адкрустації, є кутин. Сам процес хімічної модифікації оболонки за його участю називається кутинізацією. Кутин за хімічними властивостями подібний до суберину, але відрізняється від нього переважанням насичених оксикислот жирного ряду. Кутин утворює суцільну поверхневу плівку, яка вкриває зверху клітини епідерми усіх надземних органів рослин і межує з повітрям. Ця плівка називається кутикулою. Кутин може просочувати і частину целюлозних глибинних шарів оболонки.
Досить часто плівка кутину на оболонках поверхневих клітин соковитих плодів – винограду, слив, кавунів або листків деяких рослин може містити і певну кількість воску, який теж секретується із цитоплазми, доповнюючи захисні властивості кутикули.
Кутикула стійка до різних реактивів. Вона не розчиняється навіть у міцній сірчаній кислоті, в також стійка до дії різних мікроорганізмів та грибів. Кутинізовані клітинні стінки практично непроникні для води та інших рідин. Тому кутикулярна плівка утворюється на нижніх клітинах, щоб зберегти їх від висихання. Якщо стінки клітини кутинізуються з усіх боків, то таке явище, як і при окорковінні, спричиняє відмирання клітини.
Кутинізація має велике значення при захисті рослин від надмірного випаровування, пошкоджень і проникнення інфекції. Через кутикулу важко проходять речовини, тому транспірація, живлення і газообмін у рослин майже повністю відбувається крізь продихи. Але крізь кутикулу можуть проходити деякі інсектициди, фізіологічно активні речовини, поживні солі, що наносяться шляхом обприскування.
Лігнін належить до полімерних продуктів ферментативної конденсації фенольних сполук. Як і целюлоза, лігнін не містить азоту і має менше атомів кисню. На відміну від целюлози, лігніну не властиве подвійне променезаломлювання.
Мікроскопічні, поляризаційні та рентгенографічні дослідження свідчать про те, що лігнін є лише матриксом, що заповнює міжфібрилярні проміжки целюлозних оболонок. Особливо характерним є роздерев’яніння кам’янистих клітин у достигаючих груш та айви. Це помітили вчені у деревині плодових культур, пошкоджених морозами.
Кількість лігніну у різних деревних порід неоднакова:
- у хвойних – до 30%;
- у листяних – до 25%;
- в оболонці горіхів – до 60%.
Включення лігніну в оболонку клітини спричиняє в ній ряд змін: потовщення, ущільнення, підвищення питомої маси, більший показник заломлення світла, також змінюються фізичні властивості самої оболонки. Вона стає твердішою, більш крихкою і менш еластичною порівняно з целюлозою. Часто спостерігається зв’язок між кількістю лігніну в деревині та її твердістю. Наприклад, м’яка деревина тополі має 21% лігніну, а дуба – 28%. Здерев’янілі оболонки вбирають менше води і при висиханні менше, ніж целюлозна оболонка, зменшуються в об’ємі та деформуються.
Лігнін в оболонках відкладається нерівномірно. Найшвидше дерев’яніє серединна пластинка оболонки, потім вторинні шари, а третинні, внутрішні, майже не дерев’яніють. Процес здерев’яніння оболонок ксилеми відбувається досить швидко після відокремлення молодих клітин від камбію. Характер структурно-функціонального взаємозв’язку між лігніном і целюлозою подібний по принципу конструкції залізобетонних споруд: целюлоза – це сталеві арматурні елементи залізобетону, а лігнін заповнює проміжки між цим каркасом. Таким чином, утворюється єдине монолітне ціле.
Фізіологічне значення здерев’яніння в тому, що воно надає більшої механічної міцності оболонкам, тканинам та органам рослини. Воно має також антисептичне значення, так як лігнін консервує, ущільнює оболонку, особливо у відмерлих клітин. Порівняно із целюлозою, лігнін більш хімічно інертний і стійкіший до пошкодження бактеріями, грибками та ферментами.
Дубильні речовини – речовини, які містять у багатьох рослинах та мають здатність перетворювати недублену шкіру на дублену. Дублення – процес при якому дубильні речовини осаджують білки шкіри, утворюючи з ними нерозчинні з’єднання. Дубильні речовини поділяють на дві групи:
1). З’єднання, які за хімічною природою є ефірами ароматичних оксикарбонових кислот і можуть піддаватись гідролізу під дією кислот або ферменту таннази (танін);
2). Конденсовані дубильні речовини, що не мають ефірний характер, ядра яких пов’язані між собою через вуглецеві атоми (катехін).
Дубильні речовини наявні майже в усіх рослинах. Їх знайдено у грибах, водоростях, лишайниках, але найбільше у дводольних. Знаходяться ці речовини у вакуолях клітин кори, листків, коренів, плодів. Кількість їх зменшується в міру достигання плодів.
Пектинові речовини – похідні уронових кислот і є вуглеводними компонентами клітинних стінок. Пектинові речовини містять у своєму складі багато карбоксильних груп, зв’язують іони двовалентних металів, які здатні обмінюватись на інші катіони. Це в свою чергу зумовлює катіоннообміну здатність клітинних стінок рослин.


Протягом клітинного циклу стінка клітини може зазнавати певних хімічних видозмін:
здерев’яніння, яке обумовлене просочуванням первинної клітинної стінки лігніном (ароматична сполука). Накопичується тільки у первинній оболонці між молекулами целюлози. У хімічні зв’язки з речовинами стінки не вступає. При цьому оболонка стає міцною, але втрачає еластичність. Клітини із здерев’янілими стінками можуть відмирати, або залишатись живими (якщо багато пор).
окорковіння, обумовлене просочуванням клітинної стінки суберином Накопичується у вторинній стінці та вступає у хімічні зв’язки з речовинами стінки. Після окорковіння стінка не пропускає електричний струм, гази, розчини, протопласт завжди відмирає.
кутінізація – при цьому зовнішня оболонка епідерми покривається кутіном (суміш воскоподібних речовин). Може відкладатись суцільним шаром або окремими ділянками. Виконує функцію терморегуляції (відбиває сонячні промені, захищає клітину від перегріву). Кутін стійкий проти деяких лугів, кислот, грибів, мікроорганізмів.
ослизнення, при цьому слиз утворюється завдяки перетворенню пектина або целюлози. Може накопичуватись у оболонці клітини у твердому стані (в насінні), або через особливі пори виділятись протопластом назовні. Обумовлює захист рослини від висихання, механічного пошкодження, стимулює проростання насіння (тому що всмоктує вологу та прикріплює до грунту).
мінералізація – процес просочування стінки вуглекислим кальцієм або кремнеземом. Оболонки стають товщі і такі рослини не поїдаються тваринами.

План роботи
Виготовити препарати з поперечних зрізів листка липи серцелистої (Tilia cordata Mill). Для цього рослинні об’єкти затиснути між двома половинками серцевини бузини чи моркви. Шматочки серцевини бузини чи моркви нарізати товщиною 1-2 см. Потрібно стежити, щоб об’єкт не був косо розтшований між частинами бузини. Зрізати потрібно лезом перпендикулярно до затиснутого об’єкта. Після цього зрізи обережно зняти з леза голкою у чашку Петрі з дистильованою водою.
Провести гістохімічні реакції на наявність у лиску кутину, лігніну, пектину та дубильних речовин (Табл. 2). Для цього відібрані зрізи помістити у краплину відповідних реактивів на предметне скельце і витримавши їх деякий час накрити покривним скельцем. Надлишок реактиву на предметному скельці забрати смужкою фільтрувального паперу.
Таблиця №2
Основні гістохімічні реакції
Назва речовини
Реактив
Умови реакціїї
Забарвлення, яке виявляють

Олії, кутин, корок, воск, каучук
Судан III
Підігрів
Помаранчеве, помаранчево-червоне

Лігнін (реакція на здеревяніння)
Флороглюцин, концентрована НСl

Вишнево-червоне


Сірчанокислий анілін

Лимонно-жовте

Дубильні речовини
Хлорне залізо (10% водний розчин)

Синьо-чорний (танін)
Темно-зелене (катехін)

Пектинові речовини
Сафранін 5% водний розчин

Червоне


Зробити висновки щодо проведення гістохімічних реакцій досліджуваних мікропрепаратів.
Висновки:









Лабораторна робота №3

Тема: Мікрохімічні реакції на білки, жири і вуглеводи
Мета роботи: Вивчити хімічний склад клітин рослин за допомогою якісних реакцій.
Матеріали: рослинні об’єкти (корені моркви, цибулини,лист капусти, виноград, зернівки злаків, бульби картоплі,замочене насіння бобових, соняшника, льону).
Прилади: мікроскопи,скальпелі, препарувальні голки, предметні скельця,покривні скельця, скляні палички, склянки з водою, пінцети, фільтрувальний папір, рідина Фелінга, розчин йоду в калії йодистому за Грамом ( в 100 г води розчинити 3 г калія йодистого, а потім 0,2 г йоду ), 7 %-й розчин мідного купоросу, концентрована HNO3, 50 % - й розчин NaOH або KOH, 0,5-1 %-й водний розчин нінгідріну, 5 %-й розчин три хлороцтової кислоти, розчин судана III, гліцерин.
Основною речовиною цитоплазми є білки: прості (протеїни) і складні (протеїди). Білки це складні високомолекулярні органічні речовини. Елементарний склад білків не постійний. Вони в основному складаються з вуглецю, водню, кисню, азоту та сірки. Макромолекули білків дуже складні. Білки становлять біля 70% сухої ваги цитоплазми. Висока пластичність білків, здатність їх до швидких перебудов обумовлюють значну роль, яку вони відіграють в житті живої клітини. Білки здатні з’єднуватись з іншими компонентами цитоплазми небілкової природи, утворюючи постійні сполуки протеїди: ліпопротеїди (сполуки ліпоїдів з білками), глюкопротеїди (сполуки вуглеводів з білками), нуклеопротеїди (сполуки нуклеїнових кислот з білками), фосфопротеїди (сполуки фосфорної кислоти з білками. До складних білкових компонентів належать також ферменти біологічні каталізатори, які найчастіше складаються з двох компонентів білкової частини та небілкової, приєднаної до неї (йон металу, який має змінну валентність Cu, Mg, Fe).
Жири (ліпоїди) утворюють велику групу різноманітних сполук. До складу жирів входять вуглець, водень, кисень. Ліпоїди нерозчинні у воді але розчиняються в органічних розчинниках (бензині, ефірі і т.д.). до ліпоїдів належать прості жири або масла, воски, фосфоліпоїди, глюколіпоїди. До цієї ж групи належать каротиноїди і хлорофіл розчинні в жирах пігменти.
Вуглеводи в живій клітині відіграють роль запасних поживних речовин, використовуються як енергетичний матеріал. Вони складаються з вуглецю, водню і кисню. Поділяються на: моно-, ди- та полісахариди. Моносахариди, або прості цукри мають загальну формулу (C6 H12 O6 )n . до цієї групи належать представники: глюкоза та фруктоза.Дисахариди мають складнішу формулу (C12 H22 O11 )n . найбільш поширеним представником є буряковий цукор.Полісахариди мають формулу (C6 H10 O5 )n . До цієї групи належить крохмаль, інулін, геміцелюлоза. Крохмаль це один з найбільш поширених запасних речовин. Розрізняють первинний крохмаль, який синтезується в хлоропластах та вторинний, який синтезується в лейкопластах амілопластах.

План роботи
Виготовити препарати з поперечних зрізів з рослинних об’єктів. Для цього рослинні об’єкти затиснути між двома половинками серцевини бузини чи моркви. Шматочки серцевини бузини чи моркви нарізати товщиною 1-2 см. Потрібно стежити, щоб об’єкт не був косо розтшований між частинами бузини. Зрізати потрібно лезом перпендикулярно до затиснутого об’єкта. Після цього зрізи обережно зняти з леза голкою у чашку Петрі з дистильованою водою.
Зробити не дуже тонкі зрізи моркви чи інших рослин та відмити їх у воді. Препарати викласти у краплину рідини Фелінга на предметне скло та нагріти. При наявності в досліджуваному об’єкті глюкози і фруктози в краплині рідини утвориться цегляно-червоний осад міді.
Зробити поперечний розріз жилок листка капусти. На предметне скельце нанести розчин йоду в калії йодистому за Грамом, відтягнути йод смужкою фільтрувального паперу та додати 33%-й розчин сірчаної кислоти. Під дією кислоти клітковина переходить у амілоїді забарвлюється в синій колір.
Зробити зрізи зародків пшениці та бобових культур. Препарати помістити на 5 хвилин у 7% - й розчин мідного купоросу в часовому скельці. Об’єкти промити у воді і перенести у краплину 50%-го розчину NaOH або KOH на 10-60 хвилин до виявлення забарвлення. В лужному середовищі білки і поліпептиди дають забарвленні з’єднання з іонами міді (рожеве, фіолетове забарвлення). Частину зрізів помістити на предметне скло в краплину концентрованої HNO3 і підігріти при цьому білки набувають жовтого забарвлення.
Зробити поперечні зрізи жилок листка капусти. Частину зрізів на 10-15 хвилин помістити в 5%-й розчин три хлороцтової кислоти на часовому скельці та прмити водою. На предметне скельце помістити всі виготовленні препарати в краплину розчину нінгідріну та підігріти до появи синього забарвлення. При цьому азот амінокислот приєднується донінгідріну, внаслідок чого виникає забарвлення. Збереження забарвлення після обробки кислотою свідчить про виявлення аміногруп білка, а без обробки- аміногруп, як білк, так і вільних амінокислот.
Зріз насінин олійних культур помістити в розчин судана III. Про наявність жирів свідчить поява через декілька хвилин яскраво-оранжевого забарвлення.
Замалювати клітини розглянутих об’єктів. Зробити висновки.
Висновки:




Лабораторна робота №4

Тема: Особливості будови клітин гідрофітів - з плаваючими листками (вільношіаваючі та прикріплені рослини)

Мета роботи: Вивчити морфолого-анатомічні особливості клітин гідрофітів з плаваючими листками (вільно плаваючих та прикріплених рослин).
Матеріали: свіжа морква (коренеплід) або серцевина бузини чорної, гербарій або фіксований у етиловому спирті рослинний матеріал гідрофітів- різних видів з листками та пагонами плаваючими на поверхні води: жабурник звичайний (Hydrocharis morsus-ranae L.), сальвінія плаваюча (Salvinia natans (L.)All.), спіродела багатокоренева (Spirodela polyrrhiza (L.) Schleid.), ряска мала (Lemna minir L.), латаття біле (Nymphaea alba L.), глечики жовті (Nuphar lutea (L.) Smith), рдесник плаваючий (Potamogeton natans L.).
Прилади: мікроскопи, препарувальні голки,чашки Петрі, пінцети, піпетки, леза, фільтрувальний папір, дистильована вода, предметні та покривні скельця, клей БФ.
Гідрофіти – справжні водні рослини, повністю, або більшою частиною занурені в воду, гігрофіти – рослини надмірного зволоження – і мезофіти- рослини достатнього (середнього) зволоження. Перехідною між ними групою є гідрогігрофіти – водно-болотні (земноводні) рослини, або гелофіти. Вони займають як водні, так і зволожені місця берегів.
Біля берегів водойм за сприятливих для життя рослин умов залежно від глибини розрізняють п`ять зон (поясів) рослинності. Кожна з них складена із угруповань (або окремих видів) характерних для неї рядів. Зони (пояси) рослинності розміщуються у водоймах нижче урізу води в напрямку від берега в наступному порядку: 1 – зона низьких надводних рослин; 2 – високих надводних рослин; 3 – рослин з плаваючими листками; 4 – високих занурених рослин; 5 – низьких занурених рослин (рис.1).

Рис. 1. Екологічні групи вищих водних рослин: 1- гелофіти, 2 – вкорінені плейстофіти, 3 – вкорінені гідатофіти, 4 – невкорінені або вільноплаваючі плейстофіти, 5 – невкорінені гідатофіти; а –грунт, б –вода, в – повітря.
Водні рослини це вторинноводні організми – наземні рослини, що пристосувалися до життя у водному середовищі. Їх види належать до найрізноманітніших і віддалених одна від одної родин. Більшість із них дуже поширені, а деякі є майже космополітатами або космополітами. Здебільшого, це кореневищні багаторічники, що відрізняються досить широкою екологічною амплітудою. Вони ростуть в найрізноманітніших і надзвичайних умовах: здатні жити як в прісних, так і солонкуватих водах, в водному середовищі і, у вигляді наземних форм, досить довгий час існувати у вологих місцях на суші. Однорічних видів серед водних рослин мало.
Більшість водних рослин квітує і плодоносить над водою. Рослин, квітки і плоди яких розвиваються під водою, небагато. Крім генеративного способу розмноження, часто придушеного, в них широко розвинене вегетативне розмноження за допомогою кореневищ, частин стебла, бруньок тощо. Деякі з них розмножуються лише вегетативним шляхом. Листки гідрофітів плаваючих на поверхні води мають продихи та підвищену транспірацію. Мезофіл листка добре розвинений та чітко диференційований на стовпчасту та губчасту паренхіму (аеренхіму) з великими повітряними порожнинами. Клітини листка не мають хлоропластів та зазвичай вкриті кутикулою, проте для цієї групи водяних рослин характерна інтенсивна транспірація через постійно відкриті продихові щілини та велику кількість продихів на 1 ммІ (у глечиків, наприклад, налічується приблизно 500). Для цих рослин, як і для усіх прісноводних гідрофітів властивий низький осмотичний тиск (не більше 10 атм.).


План роботи
Нанести на листкові поверхні глечиків жовтих та рдесника плаваючого шар клею БФ. Коли клей підсохне та утвориться плівочка, здерти її за допомогою пінцета та препарувальної голки та розглянути відбиток поверхонь листків цих рослин під мікроскопом. Розглянути наявність продихів т, описати їх та порівняти з особливостями листків занурених у воду водоростей.
Виготовити поперечні зрізи глечиків жовтих. Звернути увагу на відсутність хлоропластів у клітинах епідерми та великі повітряні порожнини у листку глечиків жовтих.
Замалювати клітини. Зробити висновки.
Висновки:





Лабораторна робота №5

Тема: Особливості будови клітин гідрофітів - рослин повністю занурених у воду

Мета роботи: Вивчити морфолого-анатомічні особливості клітин (рослини, що повністю занурені у воду).
Матеріали: свіжа морква (коренеплід) або серцевина бузини чорної, гербарій або фіксований у етиловому спирті рослинний матеріал гідрофітів- різних видів повністю занурених у воду- елодея канадська (Elodea Canadensis Michx. ), валіснерія спіральна (Vallisneria spiralis L.), кушир підводний (Ceratophyllum submersum L.), рдесник кучерявий (Potamogeton crispus L.).
Прилади: мікроскопи, препарувальні голки,чашки Петрі, пінцети, піпетки, леза, фільтрувальний папір, дистильована вода, предметні та покривні скельця, клей БФ.
У більшості рослин, що повністю занурені у воду ніжні та тонкі листки не вкриті кутикулою та спрощенної будови- немає диференціації на стовпчасту та губчату паренхіму. Ця група рослин має продихи, які не функціонують та відсутня транспірація. У цих рослин наявні гідропори- окремі групи клітин епідермісу з потоншеними стінками, які виконують функцію поглинання води та розчиненних мінеральних солей. Для цієї групи рослин характерна значна редукція механічної тканини та првідної системи. Поліпшенню плавучості сприяє добре розвинена аеренхіма та різні спеціальні пристосування- повітряні мішки, здуття, збільшення поверхні тіла та потоншення, майже до прозорості листки, різноманітні вирости, шипи тощо. Все це і в свою чергу забезпечує краще поглинання розчиненних у воді мінеральних солей та газів. Оскільки освітлення у воді послаблене, збільшується також і асимілююча поверхня, яка в свою чергу сприяє ефективнішому його використанню рослинами. Це пояснюється наявнітю хлоропластів не лише у мезофілі, але і у епідермі. Хлоропласти знаходяться у клітинах черешків листків, у епідермі, первинній корі стебла, кореневищах і навіть коренях, якщо до них доходить світло. Коренева система у рослин-гідрофітів, які не прикріплені частково редукована. Якщо є коріння, то воно коротке та слабко розгалужене, без кореневих волосків рано втрачає кореневі чохлики та здатне поглинати воду усією поверхнею ринодерми. Більшіст з рослин вкриті слизом,який виконує захасну функцію.
План роботи
Нанести на листкові поверхні валіснерії спіральної та кушира підводного нанести шар клею БФ. Коли клей підсохне та утвориться плівочка, здерти її за допомогою пінцета та препарувальної голки під мікроскопом та розглянути відбиток поверхонь епідерми листків цих рослин під мікроскопом і перевірити наявність продихів.
Виготовити поперечні зрізи листка валіснерії спіральної та стебла елодеї канадської. Відібрати найтонші зрізи і розглянути під мікроскопом спочатку на невеликому збільшенні, а потім на великому. Звернути увагу на наявність хлоропластів у клітинах епідерми та великі повітряні порожнини, як у листку валіснерії, так і у стеблі елодеї.
Замалювати будову клітин різних типів та зробити відповідні висновки.
Висновки:




Лабораторна робота №6

Тема: Визначення мітотичної активності рослинних тканин та відносної тривалості кожної з фаз мітотичного циклу

Мета роботи: Вирахувати мітотичний індекс і відносну тривалість фаз мітозу рослинних об’єктів.
Матеріали: рослинні об’єкти (корені злакових чи бобових культур).
Прилади: мікроскопи, препарувальні голки, скальпелі, пінцети, піпетки, фільтрувальний папір, склянки з водою, предметні та покривні скельця, скляні палички оцтовий алкоголь (3:1), ацетокармін або ацетофуксин, 45%-ва оцтова кислота.
Ріст рослин відбувається завдяки збільшенню кількості вегетативних (соматичних) клітин. Найбільш поширеним способом поділу ядра є мітоз (непрямий поділ або каріокінез). Біологічна суть мітозу полягає в тому, що дві дочірні клітини, які при цьому утворюються, мають таку ж кількість хромосом, як і материнська клітина. Це зумовлюється тим, що під час поділу до полюсів відходять хроматиди (половинки хромосом), а не хромосоми. Мітоз умовно поділяють на 2 частини: каріокінез (зміни, зв'язані з ядром) та цитокінез (зміни, зв'язані з цитоплазмою). В окремих випадках цитокі-нез не відбувається, що приводить до виникнення багатоядерних клітин. Каріокінез, у свою чергу, поділяється на 4 фази: профазу, метафазу, анафазу і телофазу.


В профазі відбувається набухання ядра, розчинення ядерної оболонки, змішування каріоплазми з цитоплазмою, спіралізація хроматина і утворення хромосом, розчинення ядерець. У метафазі на полюсах клітини формується веретено поділу хромосом. Хромосоми, які складаються з двох хроматид, розміщуються в екваторіальній площині клітини так, що кожна з хроматид тієї самої хромосоми прикріплюється до ниток веретена протилежних полюсів. В анафазі нитки ахроматинового веретена скорочуються і розтягують до полюсів хроматиди. Таким чином,внаслідок розходження хроматид біля кожного полюса клітини знаходиться однакова кількість хромосом, яка дорівнює кількості хромосом материнської клітини. В телофазі формуються ядра дочірніх клітин: хромосоми на різних полюсах клітини набухають, зближуються і утворюють два щільних згустки, які перетворюються на два ядра. У цитокінезі формується серединна пластинка та первинні оболонки двох дочірніх клітин і вміст клітини розділяється на дві частини. Період між двома поділами називається інтерфазою. В інтерфазі відбувається відновлення генетичного матеріалу (добудовується ДНК) синтез білка, енергетичного матеріалу, збільшення кількості органоїдів.
При вивченні ділення клітин часто визначають мітотичну активність тканини відношення числа клітин, що знаходяться в мітозі, до загальної кількості клітин у дослідній тканині. Його виражають через показник, що називається мітотичним індексом кількість мітозів на тисячу клітин. Для цього на постійних препаратах підраховують кількість мітозів у певній кількості зрізів. Виражається мітотичний індекс у проміле ().


План роботи
Первинні корінці пшениці відокремити за допомогою скальпеля. Помістити рослинні об’єкти у фіксатор оцтовий алкоголь (3:1) на 12 годин. Матеріал зберігають у 70%-му спирті.
Рослинний матеріал вийняти з розчину спирту і помістити на предметне скло в краплину барвника ацетокарміна і нагріти в ньому до легкого закипання протягом 5-6 хвилин. Якщо в якості барвника використовується ацетофуксин, то забарвлення слід проаодити у закритих бюксх протягом 1-3 годин.
Забарвленний рослинний матеріал перенести на предметне скло в краплину 45%-го розчину оцтової кислоти, що сприяє знебарвленню цитоплазми. Відділити конус наростання. Препарат накрити покритим скельцем і фільтрувальним папером і постукуючи зверху сірником роздавити тканину так, щоб щоб вкласти клітини конусу наростання у вигляді моно шару.
Підрахувати під мікроскопом відношення середньої кількості мітозів до середньої кількості клітин в одному полі зору і помножити на 1000. У результаті підрахунків мітотичний індекс (МІ) виразити в проміле () і визначити за формулою:
МІ =
де, П – кількість клітин у профазі;
М – метафазі;
А – анафазі;
Т – телофазі;
І – інтерфазі.
5. Відносну тривалість кожної фази мітозу (%) визначити за іншою формулою. Для профази вона виглядає так:
П=
Замалювати клітини у різних фазах мітозу і зробити висновки.

Висновки:




Лабораторна робота № 7

Тема: Зміни якісного складу пластидних пігментів при старінні листка

Мета роботи: Визначити якісний склад пластидних пігментів при пожовтінні листка.
Матеріали: рослинні об’єкти.
Прилади: мікроскопи, препарувальні голки, скальпелі, пінцети, піпетки, фільтрувальний папір, склянки з водою, предметні та покривні скельця, скляні палички, розчин плазмолітиків.
Відомо кілька форм хлорофілу, а саме хлорофилл a (висщі рослини, водорості, ціанобактерії), хлорофилл b (висщі рослини та зелені водорості), хлорофилл с (бурі та діатомові водорості), хлорофилл d (червоні водорості). Фотосинтезуючі зелені бактерії містять в свою чергу бактериохлорофіли c и d, а пурпурні бактерії - бактериохлорофіли a та b.
Утворення хлорофілу залежить:
1. Температури. Оптимальною вважається температура 20-25 єС.
2. Зволоження. Значною мірою впливає оводненність тканин, а саме при недостатньому зволоженні рослини біосинтез хлорофілу гальмується, що в свою чергу призводить до його розпаду (пожовтіння листя).
3. Мінералізація. При дефіциті азоту та магнію спостерігається хлороз, а при нестачі міді відбувається руйнування хлорофілу.
4. Вік рослини. У молодих рослин біосинтез хлорофілу йде у 10-15 разів швидше, ніж в старих. Молекули хлорофілу у молодих рослин тотожні молекулам хлорофілу, які містяться у старих рослинах, але мають інший зв'язок з білками й працюють більш активно.
Хлорофіли добре розчинні в органічних розчинниках (етиловому ефірі, бензолі, хлороформі, ацетоні, етиловому спирті) та нерозчинні в воді. Хлорофіли мають максимум поглинання світла в червоному та синьому частинах спектру. Розчини хлорофілів мають флуоресціюючу властивість.




Висновок:


Лабораторна робота № 8

Тема: Фотосенсибілізуюча дія хлорофілу

Мета роботи: Встановити, що знебарвлення метилового червоного являє собою, фото сенсибілізуючу хлорофілом реакцію.
Матеріали: спиртовий розчин хлорофілу.
Прилади: 0,04%-й розчин метилового червоного, аскорбінова кислота (кристалічна), 96%-й етиловий спирт, лампа пробірки, піпетки, світлонепроникний папір.
Фотосинтез – це процес трансформації поглинутої рослинами електромагнітної енергії сонячног світла в хімічну енергію органічнихх з’єднань. Щоб світло могло бути використанним в процесі фотосинтезу, необхідно його поглинання фоторецепторами – пігментами. Суть процесу фотосинтезу полягає у відриві електрона від молекули води за допомогою окисненого під впливом світла хлорофілу і вперенесені цього електрона на вуглекислоту, яка відновлюється до вуглеводів. Хлорофіл таким чином виконує роль фотосенсибілізатора, тобто речовини, яка під дією світла виконує окисно-відновні реакції, а сама при цьому не змінюється.
Фотосенсибілізуючу дію хлорофілу можна продемонструвати у модельних системах, в які входить спиртовий розчин хлорофілу. Крім хлорофіл, розчин повинен містити аскорбінову кислоту, яка являється донором електронів і метиловий червоний в якості акцептора електронів. Під дією світла відбувається незворотне відновлення метилового червоного, який приєднуючи воден, перетворюється на безбарвну лейко форму. Аскорбінова кислота при цьому окислюється до гідроксиаскорбінової. А за швидкістю зміни забарвлення судять про швидкість реакції.

План роботи
1. У дві пробірки налити по 3-4 мл спиртової витяжки хлорофілу. В розчин всипати аскорбінову кислоту і розчинити до повного насичення. При цьому надлишок осідає на дно.
2. У кожну з пробірок додати по 1 мл метилового червоного, при цьому зелене забарвлення у пробірках зміниться на червоне.
3. Замінити 1 М розчин сахарози під покривним скельцем на воду аналогічно попередньому досліду. Вивчити за допомогою мікроскопу процес відкривання продихових щілин.
4. Суміші у пробірках збовтати. Першу пробірку виставити на інтенсивне світло,а другу накрити чохлом із чорного паперу. В третю пробірку, яка являється контролем налити 3-4 мл спирту, додати аскорбінову кислоту,метиловий червоний та також виставити на світло.
5. Через 15-20 хвилин забарвлення розчинів у пробірках порівняти. Результати досліджень занести до таблиці. Зробити висновки.

Варіант
Склад реакційної суміші
Умови досліду
Зміна забарвлення розчину

1
Розчин хлорофілу + аскорбінова кислота + метиловий червоний
Світло


2
Розчин хлорофілу + аскорбінова кислота + метиловий червоний
Темрява


Контроль
Спирт + аскорбінова кислота + метиловий червоний
Світло


Висновки:






Лабораторна робота № 9

Тема: Вивчення явищ плазмолізу та деплазмолізу в рослинних клітинах

Мета роботи: Визначити умови проходження явища плазмолізу та деплазмолізу в рослинних клітинах
Матеріали: рослинні об’єкти.
Прилади: мікроскопи, препарувальні голки, скальпелі, пінцети, піпетки, фільтрувальний папір, склянки з водою, предметні та покривні скельця, скляні палички, розчин плазмолітиків.
Плазмоліз – процес відокремлення протопласта від оболонки рослинної клітини. Причина плазмолізу – втрата внутрішньоклітинної води під дією гіпертонічних розчинів чи плазмолітиків, концентрація, яких більна ніж вакуолярного соку. За формою розрізняють кутовий, увігнутий, опуклий, спазматичний та ковпачків плазмоліз.
Деплазмоліз – оборотній процес, який полягає у поверненні клітини до нормального стану.
У зів’ялих рослин явище плазмолізу не відбувається, натомість спостерігається явище циторизу, коли плазма лема не відокремлюється від оболонки і клітина зморщується.


План роботи
1. Розрізати синьо забарвлену цибулю або інший рослинний об’єкт. Відділити шматочок епідермісу розміром 0,5Х0,5 см. Зробити препарат та розглянути його під мікроскопом. Знайти цитоплазму, яка є найбільш інтенсивно забарвлена. Замалювати клітини.
3. З одного боку покривного скла нанести краплину 1 М розчину сахарози або Ca(NO3)2, а з протилежного боку скельця прикласти шматочок фільтрувального паперу і відтягнути воду. Плазмолітик при цьому почне поступово надходити в клітини епідермісу.
4. Відмітити, коли цитоплазма почне відставати від оболонки клітини. Замалювати клітини у стані плазмолізу за малюнком визначити форму плазмолізу та підписати зображення.
5. Біляпокривного скельця нанести декілька крапель води, а з іншого боку відтянути розчин плазмолітика з препарату. Таким чином створити розчин з меншою концентрацією під покривним склом. Клітина при цьому насичується водою, а протопласт притискається до клітинної оболонки в результаті процесу деплазмолізу.
6. Зробити висновки.
Висновки:




Лабораторна робота № 10

Тема: Визначення спектру поглинання пігментів листка

Мета роботи: Встановити максимум поглинання рослинних пігментів.
Матеріали: свіжі листки рослинних об’єктів та водоростей.
Прилади: аналітичні терези, фарфорові ступки,скляні фільтри, пробірки, CaCO3, 96%- й розчин етилового спирту, фотоелектроколориметр, скляні алички, фільтрувальний папір, пінцети.
Фотосинтез рослин здійснюється в хлоропластах, відособлених двомембранних органелах клітини. Хлоропласти можуть бути в клітинах плодів, стебел, проте основним органом фотосинтезу, анатомічно пристосованим до його здійснення, є листя.
Виділяють три етапи фотосинтезу: фотофізичний, фотохімічний та хімічний. На першому етапі відбувається поглинання фотонів світла пігментами, їх перехід в збуджений стан і передача енергії до інших молекул фотосистеми. На другому етапі відбувається розділення зарядів в реакційному центрі, перенесення електронів по фотосинтетичному електронотранспортному ланцюзі, що закінчується синтезом АТФ і НАДФН. Перші два етапи разом називають світлозалежною стадією фотосинтезу. Третій етап відбувається вже без обов'язкової участі світла і включає біохімічні реакції синтезу органічних речовин з використанням енергії, накопиченої на світлозалежній стадії. Найчастіше в якості таких реакцій розглядається цикл Кальвіна і глюконеогенез, утворення цукрів і крохмалю з вуглекислого газу повітря.
Хлорофіл виконує дві функції: поглинання і передачу енергії. Більше 90% всього хлорофілу хлоропластів входить до складу світлозбиральних комплексів (СЗК), що виконують роль антени, яка передає енергію до реакційного центру фотосистем I або II. Крім хлорофілу, в СЗК є каротиноїди, а у деяких водоростей і ціанобактерій фікобіліни, роль яких полягає в поглинанні світла тих довжин хвиль, які хлорофіл поглинає порівняно слабо.
Передача енергії йде резонансним шляхом (механізм Ферстера) і займає для однієї пари молекул 10
·10-10
·12 сек., відстань, на яку здійснюється перенесення, становить близько 1 нм. Передача супроводжується деякими втратами енергії (10% від хлорофілу а до хлорофілу b, 60% від каротиноїдів до хлорофілу), через що можлива тільки від пігмента з максимумом поглинання при меншій довжині хвилі до пігмента з більшою довжиною хвилі в максимумі поглинання. Саме у такому порядку взаємно локалізуються пігменти СЗК, причому найбільш довгохвильові хлорофілли знаходяться в реакційних центрах. Зворотний перехід енергії неможливий.

СЗК рослин розташований в мембранах тилакоїдів, у ціанобактерій основна його частина винесена за межі мембран у прикріплені до них фікобілісоми паличкоподібні поліпептидно-пігментні комплекси, в яких знаходяться різні фікобіліни: на периферії фікоеритрини (з максимумом поглинання при 495565 нм), за ними фікоціаніни (550615 нм) і алофікоціаніни (610670 нм), що послідовно передають енергію на хлорофіл а (680700 нм) реакційного центру.

План роботи
Наважку досліджуванного рослинного матеріалу у кількості 0,5 г розтерти у ступці з невеликою кількістю 96%-го етилового спирту та CaCO3, щоб запобігти утворенню феофітину.
Змити розтертий матеріал зі ступки спиртом та відфільтрувати, промиваючи фільтр невеликими порціями. Об’єм розчину довести до 10 мл.
Отримані екстракти пігментів налити в кювети і виміряти величину екстинції на фотоелектроколориметрі в різних променях світла.
Отримані дані представити у вигляді графіка залежності величини екстинціії розчину пігментів від довжини хвилі (кольору світлофора).
Порівняти криві, отримані при дослідженнях різних об’єктів. Зробити висновки.
Висновки:


Лабораторна робота № 11

Тема: Вивчення проникності мембран

Мета роботи: Визначити інтенсивність виходу позапластидних пігментів (клітинний сік і вакуолі) крізь мембрани клітин буряка під впливом різних температур.
Матеріали: коренеплід буряка червоного Beta vulgaris.
Прилади: свердла для висічок діаметром 5 мм, склянки з водою, фарфорові стакани на 20 мл, фотоелектроколориметр (ФЕК),термометри, пробірки, фільтрувальний папір, пінцети.
Мембрани ультратонкі структури, що розташовані на поверхні клітини та субклітинних частинах. Будову біологічних мембран описує рідинно-мозаїчна. Згідно з нею мембрани складаються із «двовимірної рідини» подвійного шару (бішару) ліпідів, в якій «плавають» молекули білків, утворюючи мінливу мозаїку. Ліпіди в мембраннах представлені фосфоліпідами, гліколіпідами та стеролами.
Клітинні мембрани відіграють важливу роль: плазматична мембрана (плазмалема) відмежовує внутрішній вміст клітини від навколишнього середовища, вона також забезпечує рецепторну функцію тобто, сприйняття хімічних та деяких фізичних подразнень; через плазматичну мембрану до клітини надходять необхідні речовини і видаляються продукти метаболізму; внутрішні мембрани клітини поділяють її на окремі відсіки компартменти, кожен із яких призначено для певних метаболічних шляхів: наприклад фотосинтезу, або гідролізу біополімерів. Окрім того деякі хімічні реакції можуть відбуватися тільки на самих мембранах, наприклад реакції світлової фази фотосинтезу.
До основних функцій мембран належать:
Обмеження вмісту клітини та вибіркова проникність: через них можуть проходити неполярні речовини (наприклад кисень, вуглекислий газ, стероїдні гормони), але не великі полярні та заряджені молекули (амінокислот, моносахаридів, неорганічних іонів). Маленькі полярні молекули, такі як вода, здатні перетинати ліпідний бішар, але цей процес ускладнено. Завдяки таким властивостям мембрана утримує всередині клітини всі біополімери та заряджені молекули, а також запобігає потраплянню таких молекул іззовні.
Транспорт. Мембрани регулюють процес транспорту потрібних речовин до клітини та виведення із неї відходів. Якщо речовини переносяться через мембрану за градієнтом концентрації (тобто від ділянки з більшою концентрацією до ділянки із меншою концентрацією), для цього не витрачається енергія, і такий транспорт називається пасивним. Активний транспорт є енерговитратним процесом, енергія для його здійснення може надходити від гідролізу АТФ (первинний активний транспорт, наприклад робота натрій-калієвого насосу) або від спряженого транспорту речовин за градієнтом концентрації (вторинний активний транспорт, наприклад процес всмоктування глюкози клітинами тонкого кишківника). Великі часточки або краплини рідини можуть переноситись у клітину або викидатись із неї назовні шляхом ендо- або екзоцитозу відповідно за допомогою мембранних везикул (пухирців), цей процес також потребує енергетичних затрат.
Рецепція. На поверхні плазматичної мембрани розташована велика кількість клітинних рецепторів (найчастіше глікопротеїнів), що сприймають різні хімічні та фізичні сигнали та передають їх всередину клітини. Завдяки рецепторній функції мембран клітини організму можуть спілкуватись між собою за допомогою гормонів, нейромедіаторів, цитокінів, а також розпізнавати поверхневі білки одна одної.
Метаболічна функція. Багато мембранних білків є ферментами, інколи вони можуть бути організовані у мультиферментні комплекси для здійснення послідовних метаболічних реакцій, при цьому мембрана виступає каркасом для їх просторової організації. Реакції світлової фази фотосинтезу та електронтранспортного ланцюга мітохондрій можуть відбуватись тільки на відповідних мембранах.
План роботи
Коренеплід буряка розрізати та за допомогою свердла зробити 6 однакових циліндрів завдовжки 2 см і діаметром 0,5 см. Зразки ретельно промити під водою 5 хвилин, для того, щоб вимити беталаніни із пошкоджених клітин на поверхні брусочків.
У кожну з пробірок налити по 5 мл води та приготувати 6 фарфорових стаканів з водою нагрітою до 20°С, 30°С, 40°С, 50°С, 60°С, 70°С (20°С контроль). Поставити пробірки у стакани на 15-20 хвилин. При цьому пробірки періодично збовтувати.
Після прогріву зразки вийняти з пробірок. Забарвлену воду з пробірок злити в кювети фотоелектроколориметра і виміряти густину забарвлення розчинів пігментами групи беттанідіна на приладі при зеленогому світлофільтрі.
Отримані дані представити у вигляді графіка залежності інтенсивності забарвлення розчину в прбірках ві температури. Зробити висновки.

Висновки:












Лабораторна робота № 12

Тема: Запасні поживні речовини рослинної клітини

Мета роботи: Виявити будову крохмальних зерен та алейронових зерен у досліджуванних об’єктах.
Матеріали: бульби картоплі, зернівки вівса посівного, плоди гречки їстівної, насінини квасолі звичайної.
Прилади: мікроскопи, леза, розчин йоду вкалії йодистому, предметні та покривні скельця, стакани з водою, шпатель, пінцети.
У процесі життєдіяльності клітини рослин виробляють різні запасні поживні речовини. Запасними поживними речовинами клітини є вуглеводи, білки і жири.
Запасні вуглеводи відкладаються або в цитоплазмі у вигляді крохмальних зерен (у бульбах картоплі, в зернівках злаків), або у розчинному стані у клітинному соці (в коренеплодах цукрового буряка, різних плодах).Крохмальні зерна мають у стромі утворювальний центр, навколо якого відкладається крохмаль. Для зерен характерна шаруватість, пов’язана з нерівномірним надходженням цукрів протягом доби. Вночі утворюються темніші, більш насичені водою шари, а вдень світліші, насичені крохмалем.
За будовою розрізняють: прості, напівскладні і складні крохмальні зерна, ексцентричні і концентричні. Прості зерна мають один центр, навколо якого відкладаються шари крохмалю (у пшениці, кукурудзи). Складні зерна мають 2-3 центри, в результаті утворюється зерно із 2-З чи багатьох зерен (наприклад, у вівса, гречки). Напівскладними називають складні зерна, які мають зовні спільні шари крохмалю. Так, наприклад в бульбах картоплі є всі три типи крохмальних зерен.Запасні жири також зосереджені в цитоплазмі клітини у вигляді рідких рослинних олій і відкладаються переважно у насінні і спорах. Так, наприклад, тверді жири утворюються в насінні шоколадного дерева і кокосової пальми.
Запасні білки накопичуються переважно в вакуолях і внаслідок висихання їх утворюються алейронові зерен, що відкладаються в плодах і насінні або кристалоїдів ( бульби картоплі).
В зернівках злаків вони розташовані в поверхневому шарі під оплоднем і шкірочкою насінини. Алейронові зерна, як і крохмальні кожного виду рослин, зберігають певну структуру і є систематичною ознакою. Алейронові зерна складаються з оболонки і аморфної білкової маси, в якій зустрічаються три типи включень: глобоїди, кристалоїди та кристали оксалату кальцію.
В соку клітин різних видів рослин нерідко утворюються тверді відклади у вигляді кристалів, з яких найчастіше спостерігаються кристали щавлевокислого вапна.

Форма кристалів різноманітна, вони бувають поодинокі і такі, що зрослися в пучків голок називаються рафідами, а кристали у вигляді зростків називаються друзами. У деяких рослин в клітинах утворюються тверді відклади у вигляді цистолітів. Це своєрідні горбкуваті утвори видовженої цвяхоподібної форми, на тонкій ніжці. Цистоліти являють собою вирости оболонки клітин епідермісу; вони просочені вуглекислим вапном і кремнеземом.
Крім запасних поживних речовин у процесі життєдіяльності клітини утворюються фізіологічно активні речовини. До них належать ферменти, рослинні гормони, фітонциди, антибіотики і вітаміни.

План роботи
На предметне скло нанести краплину слабкого розчину йоду в калії йодистому і поряд нанести краплину води. В обидві краплини злегка потерти шматочок нарізаної картоплі. Накрити обидві краплини покривними скелцями.
Препарат необроблений розчином йоду в калії йодистому розглянути на невеликому збільшенні і відшукати три типи крохмальних зерен (просте, складне, напівскладне). На великому збільшенні вивчити будову найбільших за розміром крохмальних зерен. Прицьому знайти утворювальний центр (згусток речовини у базальній частині) та ексцентричні шари навколо нього. При цьому простих крохмальних зеренах є один утворювальний центр і індивідуальна шаруватість, складних – кожне зросле просте крохмальне зерно має власний утворювальний центр і ексцентричну шаруватість, а напівскладене – кілька зрослих простих крохмальних зерен, що сточені спільною шаруватістю.
Під мікроскопом розглянути оброблений розчином йоду в калії йодистому препарат картоплі, на якому виявити крохмальні зерна, забарвлені в синій колір.
На предметне скло нанести краплину води і в неї вмістити тонкий шар борошнистої маси з розрізаної навпіл зернівки вівса. Зробити так само препарат з плоду гречки їстівної.
На великому збільшені мікроскопа вивчити будову простих та складних крохмальних зерен рослинних об’єктів.
За допомогою леза зробити якнайтонші зрізи з насінини квасолі звичайної. Помістити їх в розчини йоду в калії йодистому, накрити їх покривним скельцем.
Вивчити препарат на великому збільшені мікроскопа і виявити зміни, що відбулися і проявились у посинінні крохмальних зерен і пожовтінні алейронових.
Замалювати різні типи крохмальних зерен, а також частину поперечного зрізу насінини квасолі і відобразити паренхімні клітини, міжклітинники, крохмальні та алейронові зерна. Зробити висновоки.
Висновоки:













Лабораторна робота № 13

Тема: Будова клітинних пластид.

Мета роботи: Розглянути будову хлоропластів, хромопластів та лейкопластів у різних рослинних об’єктах.
Матеріали: листки валіснерії, традесканції, плоди горобини звичайної, бульби картоплі.
Прилади: скальпелі, препарувальні голки, предметні та покривні скельця, мікроскопи, склянки з водою, фільтрувальний папір, пінцети.
Пластиди – це забарвлені або безбарвні органоїди рослинної клітини, в яких відбуваються процеси біосинтезу. Залежно від забарвлення розрізняють три типи П.: хлоропласти (зелені П., в яких відбувається фотосинтез), хромопласти (жовто-оранжеві та червоні П., які беруть участь в обміні речовин) і лейкопласти (безбарвні П., в яких нагромаджуються крохмаль, білки та олії). В еволюційному плані висхідним типом пластид є хлоропласти, з яких, в процесі диференціації тіла рослинного організму на органи, виникли два інші типи пластид. В процесі індивідуального розвитку всі види пластид беруть свій початок з пропластид, а також майже всі види пластид можуть перетворюватись з одного виду в інший.
Хлоропласти (від грец. chloros зелений і plastos утворений) зелені пластиди рослинних клітин, в яких відбувається процес фотосинтезу. Зелене забарвлення Х. зумовлює пігмент хлорофіл. Крім хлорофілу, в клітинах містяться пігменти групи каротиноїдів, зокрема оранжево-жовтий каротин і ксантофіл. Х. складаються з двошарової білково-ліпоїдної оболонки і строми. Строма пронизана системою внутрішніх мембран тилакоїдів, які мають вигляд сплюснутих мішечків. У вищих рослин частина тилакоїдів нагадує диски невеликого діаметру, що розташовуються один над одним, утворюючи грани. Грани з’єднані між собою тилакоїдами строми. За хімічною природою Х. являє собою складний ефір двохосновної хлорофілінової кислоти з двома спиртами: фітолом і метанолом. Розрізняють Х.: а, b, c, d, бактеріохлорофіл і бактеріовіридин. Хлорофіл а (C 55H 72 O 5N 4 Mg) синьо-зелений пігмент; хлорофіл b (C 55H 70O 6N 4 Mg) жовто-зелений пігмент. Відомо приблизно 10 тисяч окремих хлорофілів. Найпоширенішими хлорофілами є а і b, які зустрічаються майже у всіх автотрофних рослин.
Каротиноїдопласти (від грец. chroma, род. відм. chromatos колір, забарвлення і plastos утворений) пластиди рослинних клітин, забарвлені пігментами (каротиноїдами) в жовтий, оранжевий, червоний, іноді коричневий колір. Найпоширенішими із каротиноїдів є каротин оранжево-жовтий пігмент і ксантофіл жовтий пігмент, містяться, наприклад, у плодах горобини, шипшини, коренеплодах моркви та ін. Хромопласти значно менше досліджені ніж хлоропласти. Однак, сучасні дані говорять про те, що хромопласти складаються з оболонки, строми і системи мембран. Строма хромопластів розвинута слабше і тому вони легко дробляться. В залежності від будови мембранних систем хромопласти бувають ламелярні, фібрилярні і ламело - фібрилярні. Функції хромопластів остаточно ще не з’ясовані, але припускають, що вони відіграють певну роль в обмінних процесах, а також виконують роль своєрідного світлофільтру для хлоропластів у процесі фотосинтезу. Крім того, існує певний зв’язок між хромопластами і утворенням вітамінів, тому що оргни, у яких містяться у великій кількості хромопласти , мають велику кількість вітамінів. Досить важливе значення хромопластів полягає в тому, що забарвлені частини квітки приваблюють комах, тим самим здійснюється запилення рослин і продовжується існування виду. Яскраво забарвлені плоди добре поїдаються тваринами, тим самим забеспечується поширення і розмноження насіння.
Лейкопласти (від грец. leukos білий і plastos утворений) безбарвні пластиди в клітинах більшості рослин. Основна функція, яку виконують лейкопласти пов’язана з утворенням органічних запасних речовин. Залежно від синтезу органічних речовин розрізняють :
Амілопласти (від грец. amilon крозмаль і plastos утворений) безьарвні пластиди (лейкопласти), в яких відбувається синтез крохмалю. А. у великій кількості містяться в тканинах кореневищ, бульб, насіння тощо. Утворюються з пропластид.
Протеїнопласти (від грец. protos перший і plastos утворений) один з видів лейкоплатсів, у яких відбувається синтез запасних білків. П. у великій кількості містяться в тканинах насіння та плодів.
Олеопласти (від лат. oleum олія і грец. plastos утворений) один з видів лейкопластів, у яких утворюються і відкладаються олії (містяться наприклад, у клітинах насіння рицини, конопель, льону та ін.).Лейкопласти зустрічаються у всіх органах рослин. Основна функція, яку виконують лейкопласти пов’язана з утворенням органічних запасних речовин. Їх можна виявити у клітинах ембріональних тканин, в цитоплазмі спор і жіночих гамет, в насінні, епідермі, бульбах, кореневищах і т. д. Форма лейкопластів найчастіше округла, але може змінюватись, якщо в їх стромі містяться крохмальні зерна або білок. У рослинних організмах із вище зазначених видів найчастіше зустрічаються амілопласти. В них утворюється запасний крохмаль із цукрів, які надходять з листків в запасаючі тканини. У багатьох випадках крохмаль нагромаджується у такій кількості, що він відтісняє строму амілопластів в бік. Зосереджені амілопласти, в основному, у підземних органах кореневищах, бульбах, а також в стеблах рослин. Форма крохмального зерна залежить від структури мембрани в стромі пластиди. Тому у різних рослин форма крохмального зерна різноманітна. Для багатьох видів рослин властива шаруватість крохмального зерна, що пов’язано з нерівномірним поступанням цукрів на протязі доби.

План роботи
1.Зробити препарат з верхньої частини листка вальсінерії.
2. Препарат вивчити спочатку на малому, а потім на великому збільшені розглянути будову клітини і знайти хлоропласти, які мають еліпсоїдальну будову. Також у цитоплазмі вакуоль розглянути вакуоль та ядро з ядерцем.
3. Замалювати клітини і позначити побачені органели.
4. За допомогою препарувальної голки відділити шкірку оплодня від плоду. Невеликий шматочок м’якоті плоду помістити в краплину води на предметне скло і накрити покривним.
5. На малому збільшені із великої маси роз’єднаннях клітин вибрати декілька, які мають чітко видну будову. На великому збільшені виявити хромопласти, що мають оранжевий колір та нитчасту, циліндричну або іншу форму. Відшукати в клітині сіруватого кольору ядро з ядерцем.
6. Клітини замалюватиі позначити побачені під мікроскопом органели.
7. Зробити препарат з епідермісу листка традесканції.
8. Розглянути препарат під мікроскопом спочатку на великому, а потім на малому збільшенні. Розглянути форму клітин та їх вміст. Виявити клітинну оболонку, цитоплазму, ядро з ядерцями, лейкопласти, що мають вигляд сріблястих кулястих тілець, які розміщені навколо ядра.
9. Клітини замалювати і позначити органели.
10. Зробити висновки.
Висновки:











Лабораторна робота № 14

Тема: Кількісне визначення хлорофілу

Мета роботи: Визначити вміст хлорофілів в дослідному рослинному зразку.
Матеріали: рослинні об’єкти.
Прилади: крейда, етиловий спирт,фільтрувальний папір, скляна паличка, фарфорова ступка, скляна піпетка,мірна пробірка.
Хлорофіл зелений пігмент, присутній в клітинах рослин, деяких водоростей і ціанобактерій, що надає їм відповідного кольору. Локалізований в особливих клітинних структурах хлоропластах або хроматофорах і пов'язаний з білками і ліпідами мембран. Основу структури молекули Х, складає магнієвий комплекс порфірінового циклу; у IV піррольном кільці до залишку пропіонової кислоти приєднаний високомолекулярний спирт фітол, який додає Х. здатність вбудовуватися в ліпідний шар мембран хлоропластів.
Хлорофіл виконує дві функції: поглинання і передачу енергії. Більше 90% всього хлорофілу хлоропластів входить до складу світлозбиральних комплексів (СЗК), що виконують роль антени, яка передає енергію до реакційного центру фотосистем I або II. Крім хлорофілу, в СЗК є каротиноїди, а у деяких водоростей і ціанобактерій фікобіліни, роль яких полягає в поглинанні світла тих довжин хвиль, які хлорофіл поглинає порівняно слабо. Хлорофіл має два рівні збудження (з цим пов'язана наявність двох максимумів на його спектрі поглинання): перший пов'язаний з переходом на вищий енергетичний рівень електрона системи зв'язаних подвійних зв'язків, другий, із збудженням неспарених електронів азоту і кисню порфірінового ядра. При незмінному спіні електрона формуються синглетні перший і другий збуджений стан, при зміненому триплетні перший і другий. Другий збуджений стан найбільш високоенергетичний, нестабільний, і хлорофіл за 10
·12 с переходить з нього на перший, з втратою 100 кДж/моль енергії тільки у вигляді тепла. З першого синглетного і триплетного станів молекула може переходити в основний з виділенням енергії у вигляді світла (флуоресценція) або тепла, з перенесенням енергії на іншу молекулу, або, оскільки електрон на високому енергетичному рівні слабко зв'язаний з ядром, з переносом електрона на іншу сполуку.


План роботи
У фарфоровій ступці розтерти середню пробу листків у кількості 0,2 г з 0,02 г крейди та 5 мл етилового спирту до гомогенної маси.
Отриману масу відфільтрувати через фільтр у мірну пробірку. Витяжки повинно бути не більше 10 мл.
Отриману витяжку розбавити у 5 разів (1 мл витяжки + 4 мл спирту) і проаналізувати за допомогою ФЕК.
Використовуючи показник ФЕК, за калібрувальною кривою визначити концентрацію хлорофілів у розчині (мг/л).
Вміст хлорофілів визначають за формулою:
А =
Де, А- вміст хлорофілів у листках, мг ;
а- концентрація хлорофілів у розчині (дані визначені за калібрувальною кривою) мг/л;
в- загальний об’єм витяжки з урахуванням розведення;
с-наважка листків, г.
Приклад. У мірній пробірці отримано 10 мл витяжки пігментів. Витяжку розбавили у 5 разів. Показник ФЕК- 0,340, що за калібрувальною кривою відповідає 7,6 мг/л. Наважка- 0,2 г.

Висновки:





Лабораторна робота № 15

Тема: Рух цитоплазми в клітинах елодеї і валіснерії

Мета роботи: Виявити коловий рух цитоплазми завдяки спостереженням за переміщенням органел у клітині.
Матеріали: рослинні об’єкти (листки елодеї або вальсінерії).
Прилади: мікроскопи,скальпелі, препарувальні голки, предметні та покривні скельця, спирт, скляні палички, склянки з водою, фільтрувальний папір, пінцети.
Цитоплазма – це внутрішній вміст клітини за винятком ядра. Вона складається з гіалоплазми, органоїдів та включень та постійно рухається. Цитоплазма це напіврідке середовище клітини колоїд Гіалоплазма прозорий розчин органічних і неорганічних сполук у воді. Хімічний склад цитоплазми: структурні білки, білки-ферменти, РНК, вуглеводи, жири, вода та неорганічні речовини. Агрегатний стан цитоплазми може бути різним: рідким золь, в'язким гель.
Рух цитоплазми переміщення цитоплазми з усіма її органоїдами відносно оболонки клітини. Рух цитоплазми одна з обов’язкових властивостей цитоплазми як живої матерії. Вперше цей процес описав італійський ботанік Д. Амічі (1827). Спостерігається в клітинах одноклітинних та багатоклітинних організмів. Основними причинами, що зумовлюють рух цитоплазми є постійні обмінні процеси, а головними умовами є наявність тепла і кисню. Рухаючись, цитоплазма захоплює за собою органоїди, тому про її рух можна судити, спостерігаючи за рухом органоїдів. Швидкість руху цитоплазми в різних клітинах неоднакова і в основному залежить від внутрішніх та зовнішніх факторів. Не з однаковою швидкістю рухається маса цитоплазми в межах однієї клітини. Так, шар цитоплазми, що прилягає до оболонки рухається найповільніше. Рух цитоплазми можна стимулювати підвищенням температури, освітленням, а також внутрішніми збудниками, зокрема етиловим спиртом. Встановлено, що для елодеї канадської оптимальна температура для руху цитоплазми є 37
·С.
Існує два типи руху цитоплазми: коловий, струмочковий.
Коловий рух цитоплазми спостерігається в клітинах, у яких протопласт зосереджений біля оболонки клітини, а внутрішня частина клітини виповнена великою вакуолею. Даний тип руху може відбуватися за і проти годинникової стрілки. Швидкість руху цитоплазми не велика. Так, наприклад, в елодеї становить 10-15 м. на секунду, а у валіснерії 10-20 м. на секунду. Струмочковий рух цитоплазми відбувається в клітинах, у яких цитоплазма розташовується у вигляді тяжів, які перетинають центральну вакуолю. У таких випадках цитоплазма рухається в різних напрямках у виглідя тонких струмочків.
План роботи
Молоді пагони елодеї помістити у теплу воду (до 30єС) до якої додати спирту (5-6 капель на склянку води). Пінцетом відірвати під водою від стебла елодеї свіжий зелений листок і покласти на предметне скло в краплину води та накрити покривним.
При малому збільшені мікроскопа знайти блідо-зелені ділянки листка. При великому- знайти видовжені клітин, що прилягають до середньої жилки листка і відмітити рух цитоплазми, спостерігаючи за рухом хлорофілових зерен вдовж оболонок. Також разом з током цитоплазми можуть рухатись і ядра.
З одного боку покривного скельця нанести декілька крапель сприту, а з іншого краю відтягнути воду за допомогою смужки фільтрувального паперу. Розглянути препарат пі мікроскопом. Рух цитоплазми припиняється внаслідок загибелі цитоплазми.
Клітини замалювати. Зробити висновки.
Висновки:



























рух цитоплазми в листа елодеї15

Приложенные файлы

  • doc 24057151
    Размер файла: 424 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий