Практикум по физиологии и биохимии растений
Покупка
Издательство:
ГИОРД
Год издания: 2013
Кол-во страниц: 352
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
Профессиональное образование
ISBN: 978-5-98879-151-5
Артикул: 444949.01.01
Доступ онлайн
В корзину
В учебном пособии рассматриваются основные физиологические и биохими-
ческие методы (в том числе: изучение физиологии растительной клетки, водный
обмен, дыхание, фотосинтез, элементы растений, рост и развитие, приспособлен-
ность и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды), используемые
при подготовке и исследовании образцов растительных тканей, а также способы
расчета содержания в них биологически активных веществ.
Практикум предназначен для студентов биологических, технических и сельско-
хозяйственных вузов, а также может быть полезен научным работникам.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 04.00.00: ХИМИЯ
- 06.00.00: БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
- ВО - Бакалавриат
- 04.03.01: Химия
- 06.03.01: Биология
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
В. В. Рогожин, Т. В. Рогожина ПРАКТИКУМ ПО ФИЗИОЛОГИИ И БИОХИМИИ РАСТЕНИЙ Рекомендовано УМО РАЕ по классическому университетскому и техническому образованию в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки: 022000 — «Экология и природопользование», 110100 — «Агрохимия и агропочвоведение», 110400 — «Агрономия», 110500 — «Садоводство», 110800 — «Агроинженерия», 110900 — «Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции», 250100 — «Лесное дело», 250400 — «Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств», 250700 — «Ландшафтная архитектура», 260100 — «Продукты питания из растительного сырья» Санкт-Петербург ГИОРД 2013
УДК 581.1:612.8.015.32:577.11 ББК 41.2я73 Р598 Рогожин В. В. Р598 Практикум по физиологии и биохимии растений : учеб. пособие / В. В. Рогожин, Т. В. Рогожина. — СПб. : ГИОРД, 2013. — 352 с. ISBN 978-5-98879-151-5 В учебном пособии рассматриваются основные физиологические и биохимические методы (в том числе: изучение физиологии растительной клетки, водный обмен, дыхание, фотосинтез, элементы растений, рост и развитие, приспособленность и устойчивость растений к неблагоприятным факторам среды), используемые при подготовке и исследовании образцов растительных тканей, а также способы расчета содержания в них биологически активных веществ. Практикум предназначен для студентов биологических, технических и сельскохозяйственных вузов, а также может быть полезен научным работникам. УДК 581.1:612.8.015.32:577.11 ББК 41.2я73 ISBN 978-5-98879-151-5 © «Издательство „ГИОРД“», 2013
ОГЛАВЛЕНИЕ ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 Глава 1. ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА . . . . . . . 17 1.1. Правила техники безопасности при проведении исследований в физиолого-биохимической лаборатории . . . . . . . . . . 18 1.2. Подготовка образцов для физиолого-биохимических. . . . . . . . . . . . исследований . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 1.3. Методы расчета экспериментальных данных . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 1.4. Порядок записи лабораторной работы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Глава 2. ФИЗИОЛОГИЯ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2.1. Выделение субклеточных фракций из колеоптилей пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2.2. Выделение микросомальной фракции в ступенчатом градиенте плотности сахарозы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.3. Способ выделения ядер из клеток эвглены . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.4. Плазмолиз клеток растений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.5. Влияние ионов калия и кальция на вязкость цитоплазмы . . . . . . 46 2.6. Накопление метиленового синего в клетках элодеи . . . . . . . . . . . 46 2.7. Определение сосущей силы клеток. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.8. Определение целлюлозы в растительной ткани (по Кюршнеру и Ганеку). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 2.9. Определение крахмала в тканях растений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.10. Выделение крахмала из зерновок злаковых культур. . . . . . . . . . . 52 2.11. Выделение крахмала из клубней картофеля. . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Глава 3. БИОГЕННЫЕ МОЛЕКУЛЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.1. Определение глюкозы в биологических жидкостях о-толуидиновым методом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3.2. Определение содержания общих липидов в растительных тканях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.3. Определение этанола в биологическом материале. . . . . . . . . . . . . 63
Оглавление 3.4. Определение содержания пировиноградной кислоты. . . . . . . . . . 64 3.5. Определение содержания аскорбиновой кислоты . . . . . . . . . . . . . 66 3.6. Определение АТФ и глюкозо-6-фосфата в растительных тканях. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.7. Определение АТФ с помощью люциферазы (по Угаровой и Бровко). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.8. Определение содержания НАДФ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.9. Определение содержания НАД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.10. Определение глутатиона в растительных тканях. . . . . . . . . . . . . . 74 Глава 4. ЭЛЕМЕНТЫ РАСТЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 4.1. Отбор растительного материала для анализа на микроэлементы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.2. Определение зольности зерновок злаковых культур . . . . . . . . . . . 80 4.3. Озоление растительного материала. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 4.4. Определение фосфора ванадо-молибдатным методом . . . . . . . . . 83 4.5. Определение марганца в растительных тканях формальдоксидным методом. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4.6. Определение калия и натрия на пламенном фотометре . . . . . . . . 86 4.7. Определение железа роданидным методом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 4.8. Определение железа с помощью 4,7-дифенил-1,10фенантролин-3,6-дисульфоновой кислоты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.9. Определение меди в гомогенатах растительных тканей . . . . . . . . 91 Глава 5. ФЕРМЕНТЫ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.1. Методы осаждения белков (ферментов) сульфатом аммония . . . 96 5.2. Осаждение белков (ферментов) с помощью органических растворителей. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 5.3. Методы осаждения белков (ферментов) ацетоном. . . . . . . . . . . . . 99 5.4. Диализ белков (ферментов) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 5.5. Метод гель-фильтрации раствора пероксидазы и 2,4-динитрофенола . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 5.6. Метод очистки пероксидазы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 5.7. Определение концентрации пероксидазы спектрофотометрически. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5.8. Определение величин каталитических констант (Vm, Km, kcat) в реакции пероксидазного окисления о-дианизидина . . . . . . . . . . . . 107 5.9. Определение активности пероксидазы по о-дианизидину . . . . . 112
Оглавление 5.10. Определение активности пероксидазы по ферроцианиду калия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 5.11. Влияние концентрации пероксидазы на скорость ферментативной реакции. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 5.12. Получение очищенного препарата алкогольдегидрогеназы из зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 5.13. Определение концентрации алкогольдегидрогеназы методом титрования активного центра. Выявление функционально важных SH-групп фермента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 5.14. Определение активности алкогольдегидрогеназы в реакции окисления этанола по НАДН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 5.15. Определение активности алкогольдегидрогеназы в реакции окисления этанола по иоднитротетразолиевому фиолетовому. . . . . 123 5.16. Определение активности алкогольдегидрогеназы в реакции восстановления ацетальдегида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 5.17. Определение активности альдегиддегидрогеназы . . . . . . . . . . . 127 5.18. Определение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы по НАДФН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 5.19. Определение активности глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы по иоднитротетразолиевому фиолетовому . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 5.20. Определение активности 6-фосфоглюконатдегидрогеназы . . . 132 5.21. Определение активности глицерол-3-фосфатдегидрогеназы. . . 134 5.22. Определение активности триозофосфатизомеразы . . . . . . . . . . 136 5.23. Определение активности глицеральдегид-3фосфатдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 5.24. Определение активности гексокиназы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 5.25. Определение активности лактатдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . . 140 5.26. Определение активности аминотрансфераз . . . . . . . . . . . . . . . . 142 5.27. Определение активности щелочной фосфатазы. . . . . . . . . . . . . 145 5.28. Определение числа доступных карбоксильных групп в ферментах с помощью о-дианизидина и водорастворимого карбодиимида . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 5.29. Влияние рН среды на активность пероксидазы . . . . . . . . . . . . . 149 5.30. Кислотная инактивация ферментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 5.31. Изучение температурной денатурации ферментов. . . . . . . . . . . 151 Глава 6. АЗОТНЫЙ ОБМЕН . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 6.1. Определение общего азота в растительных тканях (по А. Т. Усовичу) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
Оглавление 6.2. Определение нитритов в растительных тканях . . . . . . . . . . . . . . . 158 6.3. Определение нитратов в растительных тканях . . . . . . . . . . . . . . . 160 6.4. Определение содержания мочевины по реакции с диацетилмонооксимом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 6.5. Определение мочевой кислоты по методу Мюллера-Зейферта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164 6.6. Определение содержания креатинина по цветной реакции Яффе. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 6.7. Определение креатина. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 6.8. Определение аминокислот с помощью нингидрина . . . . . . . . . . 167 6.9. Определение содержания глутаминовой кислоты . . . . . . . . . . . . 169 6.10. Определение общего белка по биуретовой реакции. . . . . . . . . . 171 6.11. Метод определения белка по Лоури . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174 6.12. Метод определения белка по Брэдфорду . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176 6.13. Изучение кислотной денатурации белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 6.14. Изучение температурной денатурации белков . . . . . . . . . . . . . . 179 6.15. Метод выделения ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180 6.16. Метод определения содержания ДНК с помощью дифениламина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 6.17. Гидролиз ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182 6.18. Определение содержания пуриновых оснований . . . . . . . . . . . . 182 Глава 7. ВОДНЫЙ ОБМЕН РАСТЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183 7.1. Содержание влаги в семенах. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 7.2. Определение содержания воды и сухого вещества в растительном материале . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 7.3. Изучение скорости набухания зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . 187 7.4. Определение скорости набухания семян . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188 7.5. Наблюдение за движениями устьиц . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Глава 8. ДЫХАНИЕ РАСТЕНИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 8.1. Способ выделения митохондрий из растительных тканей . . . . . 195 8.2. Выделение митохондрий из мезокотилей этиолированных проростков кукурузы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 8.3. Определение активности ферментов перуватдегидрогеназного комплекса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 8.4. Определение активности ферментов перуватдегидрогеназного комплекса с помощью ИНТФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
Оглавление 8.5. Определение активности ферментов кетоглутаратдегидрогеназного комплекса. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201 8.6. Определение активности глутаматдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . 203 8.7. Определение активности цитохромоксидазы . . . . . . . . . . . . . . . . 205 8.8. Определение активности сукцинатдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . 207 8.9. Определение активности НАД-зависимой малатдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208 8.10. Определение активности НАДФ-зависимой малатдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210 8.11. Определение активности аскорбатоксидазы . . . . . . . . . . . . . . . . 212 8.12. Определение активности полифенолоксидазы. . . . . . . . . . . . . . 213 8.13. Определение активности НАДФ-зависимой изоцитратдегидрогеназы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 8.14. Определение активности каталазы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 8.15. Определение активности пероксидазы в зерновках, корнях и надземной части проростков пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . 217 8.16. Ингибирование дыхания зерновок пшеницы с помощью 2,4-динитрофенола. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219 8.17. Исследование перекисного окисления липидов (ПОЛ) . . . . 221 8.18. Определение содержания флавоноидов в биологическом материале . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 8.19. Определение общей антиокислительной активности . . . . . . . . 224 8.20. Определение содержания водорастворимых антиоксидантов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 8.21. Определение общего содержания антиоксидантов . . . . . . . . . . 228 8.22. Определение содержания антиоксидантов в гомогенатах тканей (по Глевинду). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231 8.23. Определение стероидных (сердечных) гликозидов . . . . . . . . . . 233 8.24. Влияние низких концентраций аскорбиновой кислоты на прорастание зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236 Глава 9. ФОТОСИНТЕЗ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238 9.1. Выделение хлоропластов из листьев С3-растений . . . . . . . . . . . . 240 9.2. Выделение хлоропластов из листьев С4-растений . . . . . . . . . . . . 241 9.3. Выделение протопластов из листьев С4-растений . . . . . . . . . . . . 242 9.4. Получение вытяжки пигментов из побегов пшеницы . . . . . . . . . 243 9.5. Разделение пигментов (по Краусу) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 9.6. Количественное определение хлорофиллов и каротиноидов . . . . 245
Оглавление 9.7. Омыление хлорофиллов щелочью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247 9.8. Разделение пигментов методом бумажной хроматографии . . . . 247 9.9. Роль света в процессах синтеза хлорофиллов . . . . . . . . . . . . . . . . 249 9.10. Определение площади листьев методом отпечатков . . . . . . . . . 252 Глава 10. ПОКОЙ, РОСТ И РАЗВИТИЕ РАСТЕНИЙ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 10.1. Прерывание покоя клубней картофеля при помощи биологически активных веществ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255 10.2. Определение жизнеспособности семян гороха методом окрашивания индигокармином . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 10.3. Определение жизнеспособности зерновок пшеницы методом окрашивания цитоплазмы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 10.4. Определение жизнеспособности зерновок пшеницы тетразольным методом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259 10.5. Определение активности α-амилазы в зерновках пшеницы. . . 260 10.6. Активность пероксидазы в различных частях зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262 10.7. Изучение процесса набухания зерновок пшеницы . . . . . . . . . . 264 10.8. Изучение процесса проклевывания зерновок пшеницы. . . . . . 265 10.9. Определение основных физиологических показателей проростков пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 266 10.10. Рост и развитие побегов проростков пшеницы. . . . . . . . . . . . . 268 10.11. Влияние света на прорастание проростков пшеницы . . . . . . . 269 10.12. Определение активности пероксидазы в корнях и побегах проростков пшеницы на начальных этапах прорастания. . . . . . . . . . 271 10.13. Хемотропизм корней проростков пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . 273 10.14. Рост и развитие различных частей проростков пшеницы . . . . 274 10.15. Значение листьев для укоренения черенков . . . . . . . . . . . . . . . 276 10.16. Влияние индолил-3-уксусной кислоты на укоренение черенков фасоли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276 Глава 11. ПРИСПОСОБЛЕНИЕ И УСТОЙЧИВОСТЬ РАСТЕНИЙ . . . . . . . 279 11.1. Изучение термостабильности очищенного препарата пероксидазы хрена. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 11.2. Влияние температуры на активность пероксидазы зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282 11.3. Влияние альбумина и хлорида кальция на стабильность пероксидазы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Оглавление 11.4. Влияние различных соединений на стабильность алкогольдегидрогеназы зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286 11.5. Влияние высокой температуры на проницаемость цитоплазматических мембран. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288 11.6. Влияние высокой положительной температуры на жизнеспособность зерновок пшеницы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289 11.7. Влияние низкой отрицательной температуры на жизнеспособность зерновок пшеницы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 11.8. Действие высокой температуры на зерновки пшеницы с различной влажностью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 292 11.9. Влияние низкой положительной температуры на жизнеспособность зерновок пшеницы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 11.10. Действие низкой отрицательной температуры на зерновки пшеницы с различной влажностью . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 11.11. Влияние ультрафиолета на процессы перекисного окисления липидов в зерновках пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 11.12. Влияние температуры на проклевывание зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298 11.13. Влияние влажности на прорастание зерновок пшеницы . . . . 299 11.14. Влияние избытка влаги на всхожесть зерновок пшеницы. . . . 300 11.15. Влияние рН и природы ионов на прорастание зерновок пшеницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 11.16. Влияние различных концентраций этанола и ацетальдегида на всхожесть зерновок пшеницы. . . . . . . . . . . . . . . . 303 ПРИЛОЖЕНИЯ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Приложение 1. Способы расчета содержания биогенных соединений в исследуемых жидкостях и тканях. . . . . . . . . . . . . . . . . . 305 Приложение 2. Диапазоны рН буферных растворов и их кислотные и щелочные компоненты. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 Приложение 3. Молекулярные массы некоторых соединений . . . . . 309 Приложение 4. Основные приборы, необходимые для выполнения физиолого-биохимических исследований . . . . . . . 314 СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320 ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ ААС — атомно-абсорбционная спектроскопия АДГ — алкогольдегидрогеназа АК — аскорбиновая кислота АлТ — аланинаминотрансфераза АльДГ — альдегиддегидрогеназа АОА — антиокислительная активность АсТ — аспартатаминотрансфераза АТФ — аденозинтрифосфат БАВ — биологически активные вещества БСА — бычий сывороточный альбумин ГАФДГ — глицеральдегид-3-фосфатдегидрогеназа ГГТ — γ-глутамилтрансфераза Г6ФДГ — глюкозо-6-фосфатдегидрогеназа ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота ДНФ — 2,4-динитрофенол (или 2,4-ДНФ) ДНФГ — 2,4-динитрофенилгидразин ДФПГ — дифенилпикрилгидразил ИНТФ — иоднитротетразолий фиолетовый ИУК — индолил-3-уксусная кислота КДК — кетоглутаратдегидрогеназный комплекс МДА — малоновый диальдегид НАД — никотинамидадениндинуклеотид окисленный НАДН — никотинамидадениндинуклеотид восстановленный НАДФ — никотинамидадениндинуклеотидфосфат окисленный НАДФН — никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный НАДФ-ИЦДГ — НАДФ-зависимая изоцитратдегидрогеназа ПДК — пируватдегидрогеназный комплекс
Принятые сокращения и обозначения ПО — пероксидаза ПОЛ — перекисное окисление липидов ПХ — пероксидаза из корней хрена РНК — рибонуклеиновая кислота СГ — стероидные гликозиды СДГ — сукцинатдегидрогеназа ТБК — тиобарбитуровая кислота ТПФ — тиаминпирофосфат Трис — трис(гидроксиметил)аминометан ТФИ — триозофосфатизомераза ФАД — флавинадениндинуклеотид ФМН — флавинмононуклеотид ФП — флавопротеин ФЭК — фотоэлектроколориметр ЭДТА — этилендиаминтетрауксусная кислота ЭПР — эндоплазматический ретикулум ЭФП — эмиссионная фотометрия пламени 1О2 — синглетный кислород •О2 — — супероксидный радикал НО• — гидроксильный радикал
ВВЕДЕНИЕ Биохимия и физиология растений относятся к наукам, изучающим химический состав, структуру и свойства биогенных молекул, участвующих в многообразных химических реакциях в клетке и обусловливающих строение и функционирование живого организма. Предметом исследования биохимии и физиологии являются метаболические процессы в клетке, а также регуляторные механизмы, обеспечивающие функционирование целостного организма. Особое внимание уделяется изучению состава биогенных молекул, исследованию процессов биосинтеза, а также строению и функционированию клеток и тканей растений. Поэтому биохимия и физиология занимают достойное место среди фундаментальных наук, изучающих жизнедеятельность растений. Овладев знаниями по биохимии и физиологии, студент может использовать их при изучении прикладных дисциплин. В настоящее время постоянно совершенствуются методы физиолого-биохимических исследований, создаются высокоточные приборы, позволяющие получать в большом объеме новую информацию о структуре и свойствах биогенных соединений, обеспечивающих участие и синхронность протекания метаболических процессов в живых организмах. Поэтому назрела необходимость в методическом пособии, отражающем современные методы исследований в биохимии и физиологии растений, с возможностью его практического использования лаборантами физиолого-биохимических лабораторий. Современному аналитику требуются знания основ физико-химических методов исследования, умение работать на современных высокоточных приборах и владеть средствами обработки результатов эксперимента. Для проведения исследований необходимо на основании анализа литературы по исследуемой проблеме выдвинуть гипотезу и предложить путь и способы ее решения. Доказательная база исследований должна быть
Введение основана на достоверности полученных результатов, связанных между собой единством взаимодополняющих решений, и совокупности доказывающих наличие выявленных процессов. Подтверждением гипотезы является возможность управления выявленными процессами в живых организмах. Уже сейчас знания устройства биогенных систем позволяют создавать искусственные живые организмы, а также получать трансгенные растительные организмы, устойчивые к действию различных стрессирующих факторов и обладающие высокой продуктивностью. Биохимия и физиология являются динамично развивающимися науками, поэтому для освоения новых методов исследования требуются высококвалифицированные лаборанты, способные не только освоить современное оборудование и высокоточные приборы, но и способные проанализировать полученные данные физиолого-биохимических исследований. Поэтому предлагаемый практикум может быть полезен специалистам, занимающимся аналитическими исследованиями в физиологобиохимических лабораториях. В учебном пособии приводятся методы статистического обсчета экспериментальных данных, описание основных аналитических приборов и оборудования. Особое внимание уделяется приемам и методам правильного использования аналитических приборов, позволяющим избежать ошибок при выполнении физиолого-биохимических исследований. Подробно рассмотрены методы обсчета экспериментальных данных, приводятся различные способы расчета концентраций вещества в растворе. В качестве практических задач студентам предлагается определить концентрацию вещества в растворе, максимум его поглощения и рассчитать молярный коэффициент поглощения. Подробно описаны методы сбора растительного сырья и способы его сушки. Студенты знакомятся с методами подготовки образцов растительных тканей к различным физиолого-биохимическим исследованиям. Практикум предназначен для студентов биологических, сельскохозяйственных, технических факультетов и по своему содержанию соответствует программе курса биохимии и физиологии, используемых при подготовке соответствующих специалистов. Освоение практических знаний и навыков по физиологии и биохимии позволит студенту использовать их при изучении других предметов на старших курсах (биотехнология, биоинженерия, энзимология, агрохимия, кормопроизводство, растениеводство и др.). Перед выполнением лабораторной работы приводится краткий теоретический курс по исследуемой теме. В каждой работе дано описание принципа исследования, приводятся подробные методики приготовления рабочих растворов и проведения лабораторной работы. По завершению
Введение работы студентам предлагается написать основные выводы по проведенному исследованию и ответить на некоторые теоретические вопросы. Практикум может быть интересен и работникам, занимающимся научными исследованиями, так как в него включены работы повышенной сложности, связанные с изучением активности ферментов, определением содержания антиоксидантов, перекисного окисления липидов, исследованием процессов гипобиоза, роста и развития растений. Кроме того, в приложении приводится краткий перечень и описание современных отечественных и лучших зарубежных приборов и оборудования, необходимых для оснащения физиолого-биохимических лабораторий, что возможно будет интересно для практических работников лабораторий.
Современные физиолого-биохимические исследования проводятся на основе тщательного анализа всех этапов лабораторного процесса, начиная от пробоподготовки до обработки результатов исследований. При выполнении физиолого-биохимических работ используют современные аналитические приборы и оборудование, приспособленные для работы практически с любыми видами биологического материала. Для автоматизации биохимических исследований разработаны биохимические анализаторы, которые предназначены для проведения всех основных биохимических исследований, в том числе определения электролитов, субстратов, ферментов, специфических белков, фитогормонов, вторичных метаболитов и других веществ. Эти анализаторы способны выполнять в автоматическом режиме как специальные, так и традиционные биохимические исследования. Биохимические анализаторы могут быть укомплектованы роботами-манипуляторами, высокопроизводительными лабораторными центрифугами, системами обработки информации и другими вспомогательными устройствами, позволяющими полностью автоматизировать процессы пробоподготовки, получения, сбора, выдачи и хранения информации. Освоение этих сложных лабораторных приборов требует от специалистов как теоретических, так и практических знаний в области физиологии и биохимии. Поэтому начинающему аналитику необходимо: овладеть навыками подготовки образцов и построения калибровочных графиков; понять принципы исследования качественного и количественного состава биогенных молекул в различных растительных тканях; уметь рассчитать концентрацию раствора; точно взять навеску вещества, освоив методы работы с высокоточными аналитическими весами; правильно пользоваться автоматической пипеткой. Выполнение физиолого-биохимических исследований требует знаний по приготовлению гомогената и супернатанта биогенных тканей, а это значит, что студент должен: • уметь работать с гомогенизаторами и центрифугами; • готовить растворы с заданным значением рН; • измерять светопоглощение анализируемых образцов и изучать активность ферментов на спектрофотометре; Глава 1 ФИЗИОЛОГО-БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА
Доступ онлайн
В корзину