background image

Ć

WICZENIE 9

Małgorzata Płonka

, grupa poniedziałek 8

15

Oddychanie tlenowe roślin i wyznaczanie współczynnika oddechowego. 

Oddychanie jest najbardziej powszechnym wskaźnikiem przebiegu procesów życiowych. Podczas 

gdy inne procesy podstawowe dla życia rośliny wymagają specjalnych warunków i struktur  (np. 

asymilacja   CO

2

,   zachodząca   wyłącznie   w   warunkach   oświetlenia,   w   tkankach   asymilacyjnych), 

oddychanie   przebiega   stale   w   każdej   żywej   komórce,   bez   względu   na   jej   stan   fizjologiczny. 

Zachodzi ono nawet wówczas, gdy inne procesy są zahamowane, np. w stanie anabiozy. Wszystkie 

ż

ywe   organizmy   wyposażone   są   w   biochemiczny   aparat   oddechowy,   tj.   zestaw   enzymów 

katalizujących utlenianie substratów oddechowych. 

Oddychanie   jest   wielostopniowym   procesem   utleniania   substratu,   związanym   z   wytwarzaniem 

energii   użytecznej   metabolicznie.   W   przypadku   najczęściej   występującego   substratu,   glukozy, 

oddychanie można podzielić na trzy główne etapy:

(1) glikolizę - częściowe utlenienie glukozy do pirogronianu z wydzieleniem niewielkiej ilości 

ATP   oraz   redukcją   dinukleotydu   nikotynamidoadeninowego   do   NADH;   przebiega

w cytoplazmie,

(2) cykl   kwasów   trikarboksylowych   -   całkowite   utlenienie   pirogronianu   do   CO

2

,

z wytworzeniem znacznej ilości zredukowanych nukleotydów (NADH, FADH

2

); zachodzi

w mitochondriach,

(3) łańcuch   transportu   elektronów   z   NADH   na   tlen   -   uwolnienie   energii   swobodnej,   która

w procesie fosforylacji oksydacyjnej bierze udział w wytworzeniu ATP z ADP i P

i

.

W roślinach wymiana gazowa zachodzi dzięki systemowi przestworów międzykomórkowych, które 

kontaktują się ze środowiskiem zewnętrznym przez szparki. Tlen dostarczany jest także w postaci 

rozpuszczonej,   w   roztworze   przepływającym   naczyniami   i   soku   floemu,   a   w   komórce   jego 

dystrybucję ułatwia ruch cytoplazmy. 

Miarą oddychania w warunkach fizjologicznych jest ilość tlenu pobieranego przez tkankę lub ilość 

wydzielonego   CO

2

.   Wybór   jednostek   zależy   od   używanej   metody   lub   typu   doświadczenia, 

najczęściej   używa   się  

mgCO

2

g suchej masy⋅h

,   to   znaczy   odnosi   się   ilość   CO

2

  wydzielonego

w jednostce czasu do suchej masy oddychającego obiektu, jednak lepszą podstawą do porównań 

intensywności oddychania organizmów należących do różnych grup systematycznych jest natężenie 

oddychania  odniesione  do   zawartości   białka  w   porównywanych   organizmach.   Określona   tkanka 

1

background image

wykazuje   tym   większą   intensywność   oddychania,   im   szybszy   jest   jej   wzrost   i   większa   ogólna 

aktywność   metaboliczna.   Czynnikami   wpływającymi   na   intensywność   oddychania   są   też   m.in.: 

stężenie   tlenu,   temperatura,   urazy   mechaniczne   i   infekcje   rośliny   oraz,   w   niewielkim   stopniu, 

naświetlenie. 

1. Ilościowe oznaczanie natężenia oddychania metodą Pettenkofer'a.

Intensywność   oddychania   oznaczamy   jako   ilość   wydzielonego   CO

2

  przez   kiełkujące   nasiona,

w jednostce czasu na jednostkę świeżej lub suchej masy. W metodzie miareczkowej wydzielony 

CO

2

 wiązany jest przez wodę barytową:

Ba(OH)

2

 + CO

2

 → BaCO

3

 + H

2

O

(COOH)

2

 + Ba(OH)

2

 → Ba(COO)

2

 + 2 H

2

O

Przesączyć   90   ml   0,02   N   Ba(OH)

2

.   Długą   rurkę   aparatu   Pettenkofer'a   przez   jej   prosty   koniec 

napełnić 80 ml Ba(OH)

2

. Rurkę szybko i szczelnie zamknąć. Pozostałe 10 ml roztworu przelać do 

małej   kolby  i   szczelnie   zamknąć.   Do   pierwszej   płuczki   odważyć   50   g   kiełkujących   nasion,   do 

drugiej wlać nieprzesączony roztwór Ba(OH)2. Połączyć szczelnie wszystkie elementy tak, jak to 

pokazano na rysunku. 

Włączyć   pompę   wodną   i   stopniowo   otwierać   kran.   Z   pomocą   kranu   wyregulować   szybkość 

przepływu   tak,   aby   odległość   między   pęcherzykami   wynosiła   ok.   1   cm.   Po   upływie   15   minut 

doświadczenie   przerwać,   zamknąć   kran   i   wyłączyć   pompę   wodną.   Wodę   barytową   w   rurce 

wstrząsnąć i szybko zlać do czystej kolby szklanej z doszlifowanym korkiem. 

10 ml wody barytowej pobrać pipetą do małej kolbki, dodać 2 krople fenoloftaleiny i miareczkować 

kwasem szczawiowym 0,045 N (1 ml zużytego  kwasu  odpowiada 1 mg CO

2

; jest to roztwór B

w  tabeli).  Następnie  wykonać  ślepą  próbę,  miareczkując  10  ml  wyjściowego   roztworu  Ba(OH)

(roztwór A). Różnica między tymi dwoma wartościami oznacza ilość CO

2

 związanego przez 10 ml 

2

background image

wody barytowej w aparacie Pettenkofer'a. 

czas dośw. 

[min]

ilość Ba(OH)

[ml]

ilość nasion 

[g]

ilość roztworu A 

[ml]

ilość roztworu B 

[ml]

intensywność oddychania 

[

mg CO

2

g ś.m.⋅h

]

15

10

50

4,1

3,25

0,85

Całkowita   intensywność   oddychania   (tj.   intensywność   oddychania   50   g   kiełkujących   nasion, 

zmierzona wobec 80 ml Ba(OH)

2

 znajdujących się w aparacie Pettenkofer'a):

0,85[

mg CO

2

g ś.m.⋅h

] ⋅

80 [ml]
10 [ml]

⋅ 50[g]=340[

mg CO

2

g świeżej masy⋅h

]

2. Pobieranie tlenu przy oddychaniu kiełkujących nasion.

Kiełkujące nasiona, umieszczone w zamkniętym naczyniu oddychają, pobierając tlen, a wydzielając 

CO2.   Jeżeli  wydzielony  CO2  zostanie pochłonięty,  np.   przez  stężony  roztwór  jakiejś   zasady,   to 

wskutek   zużycia   tlenu   w   naczyniu   nastąpi   zniżka   ciśnienia,   którą   można   wykazać   za   pomocą 

manometru.   Zużycie   tlenu   można   wykazać   także   za   pomocą   palącego   się   łuczywa,   które

w naczyniu z nasionami gaśnie.

Butelkę z ciemnego szkła napełnić do połowy 

kiełkującymi   nasionami   pszenicy.   Do   butelki

z   nasionami   wstawić   probówkę   ze  stężonym 

roztworem   KOH.   Szyjkę   butelki   szczelnie 

zamknąć gumową zatyczką z rurką kapilarną 

zgiętą   pod   kątem   prostym   ku   dołowi,   a   jej 

koniec   zanurzyć   w   zlewce   z   barwnym 

roztworem czerwieni obojętnej.  

W  trakcie przeprowadzania doświadczenia,  ciecz  w rurce kapilarnej  podnosi  się  -  jest  to wynik 

spadku   ciśnienia   gazów   wewnątrz   kolby,   wskutek   pobierania   tlenu   przez   kiełkujące   nasiona

w  procesie  oddychania  tlenowego  i  wydzielanie  przez   nie CO

2

,   który  zostaje  pochłonięty  przez 

roztwór stężonej zasady (tworzy się podciśnienie, które zasysa barwną ciecz w rurce kapilarnej).

Literatura

1.  Podstawy  fizjologii   roślin,   pod   red.   Kopcewicz  J.,   Lewak   S.,  Wydawnictwo   Naukowe  PWN, 

3

background image

Warszawa, 1998

2. Skrypt do ćwiczeń z fizjologii roślin dla studentów III roku biologii 

4