БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра физиологии и биохимии растений А. П. КУДРЯШОВ МЕМБРАНЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ Методические рекомендации к лабораторным занятиям, для самостоятельной работы и контроля знаний студентов МИНСК 2005 _____________________________________________________ Часть 2 / КОНТРОЛЬ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ . 2.1. Программа специального курса «Мембраны растительной клетки» для подготовки к экзамену Введение. Формирование и развитие учения о биологических мембранах. Мембранные структуры клеток растений. Компартментализация клеток. Особенности структурной организации мембран отдельных компартментов растительной клетки. Компоненты биологических мембран. Липиды мембран: классификация липидов мембран по химической структуре. Особенности строения молекул и физико-химических свойств мембранных липидов. Структура и свойства жирнокислотных радикалов мембранных липидов. Стероиды мембран растительной клетки. Количественное соотношение между различными липидами в мембранных структурах растительной клетки. Белки мембран. Структура мембранных белков. Периферийные и интегральные белки. Функциональная классификация мембранных белков. Количественное соотношение между липидными и белковыми компонентами в плазматических мембранах и мембранах пластид. Взаимодействие белков и липидов в мембранах. Типы встраивания белковых молекул в липидные мембраны. Углеводы мембран растительной клетки. Гликолипиды и гликопептиды. Структура и функции гликопептидов. Пигменты фотосинтетического аппарата растений. Локализация пигментов в мембранах хлоропластов. Структурная организация фотосистем. Вода, минеральные соединения и другие компоненты мембран. Агрегатное состояние воды в биомембранах. Структура и функции мембран. Поведение фосфолипидов на границе раздела фаз различной полярности. Липидный бислой. Латеральная диффузия липидов. Флип-флоп переходы. Мицеллы: типы и формы мицелл. Мицеллообразование. Мицеллообразующие липиды. Концепция унитарной биологической мембраны. Модели биомембран. Мембрана как динамическая система. Формирование Искусственные мембранных бислойные структур. липидные Самосборка мембраны: липидного методы бислоя. формирования и использование в научных исследованиях. Липосомы и протеолипосомы как объект моделирования биологических процессов. Биогенез мембран. Время жизни липидных и белковых компонентов в мембранах. Особенности биосинтеза мембранных липидов и белков. Локализация процессов биосинтеза компонентов мембран в клетке. Основные функции мембран растительной клетки. Мембранные каталитические системы. Избирательная проницаемость мембран. Водная проницаемость мембран. Аквапорины. Структуры, определяющие мембранную проницаемость. Биоэнергогенез мембранных структур. Коэффициент проницаемости мембраны: определение понятия, размерность, способы измерения. Равновесие в мембранных системах. Разность электрохимических потенциалов. Потенциал Нернста. Характеристика систем активного и пассивного транспорта плазмалеммы и тонопласта растительной клетки. Особенности диффузии веществ различной полярности через биомембраны. Особенности переноса слабых кислот и оснований через биомембраны. Механизмы аккумулирования углекислоты в хлоропластах. Механизмы аккумуляции и депонирования аммония в вакуолях растительной клетки. Методы определения величины рН внутри компартментов, ограниченных мембранами, по распределению слабых кислот и оснований. Трансмембранная разность электрических потенциалов. Биоэлектрогенез в мембранных Липофильные структурах. ионы. Особенности Определение переноса разности ионов электрических биомембранах по распределению липофильных ионов. через мембраны. потенциалов на Формирование трансмембранной разности электрохимических потенциалов ионов водорода в хлоропластах и митохондриях. Энергетическое сопряжение в мембранах. Химическая работа за счет трансмембранной разности электрохимических потенциалов ионов. Н+-АТФсинтетазы. Осмотическая работа за счет разности электрохимических потенциалов ионов. Методы исследования мембранных структур. Микрургические методы. Измерения трансмембранной разности электрических потенциалов: микроэлектроды, потенциалометрические люминисцентные зонды. Методы определения концентрации ионов внутри отдельных компартментов клетки: люмицисцентные зонды, колориметрия, ионо- и газоселективные микроэлектроды. Способы выделения и идентификации отдельных компонентов мембран. Маркеры биомембран. Электронная микроскопия биомембран. Физико-химические методы исследования мембранных структур. ЛИТЕРАТУРА Основная 1. Болдырев А.А. Биологические мембраны и транспорт ионов. М: МГУ. 1985. 2. Болдырев А.А. Введение в биохимию мембран. М: Высшая школа. 1985. 3. Генис Р. Биомембраны. Молекулярная структура и функции. М. МГУ. 1997. 4. Кларксон Д. Транспорт ионов и структура растительной клетки. М: Мир.1978. 5. Скулачев В.П. Биоэнергетика. Мембранные преобразователи энергии. М: Высшая школа. 1989. Дополнительная 1. Нобел П. Физиология растительной клетки. М: Мир. 1973. 2. Юрин В.М., Соколик А.И., Кудряшов А.П. Регуляция ионного транспорта через мембраны растительных клеток. Минск: Наука и техника. 1991. 2.2. ТЕКУЩИЙ КОНТРОЛЬ УСВОЕНИЯ МАТЕРИАЛА ПО ОСНОВНЫМ РАЗДЕЛАМ КУРСА 2.2.1. Современные масштабы использования пестицидов Темы рефератов и творческих сообщений 1. Экономическое обоснование целесообразности применения препаратов защиты растений. 2. Возможные негативные последствия увеличения масштабов использования пестицидов. 3. Снижение риска возникновения чрезвычайных ситуаций при использовании пестицидов – одна из основных задач ксенофитофизиологии. Контрольные вопросы и задания 1. Укажите основные подходы к классификации ксенобиотиков. 2. Почему весьма актуальны вопросы, связанные с взаимодействием ксенобиотиков и растений? 3. Перечислите основные задачи, которые следует решить при разработке препарата защиты растений, чтобы свести к минимуму негативные последствия его использования. 4. Дайте определение понятиям ПДК и ПДД. 2.2.2. Поступление ксенобиотиков в растения 5. ___________________________________________________ ЧАСТЬ 1 ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ . ТРЕБОВАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ И ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ Приступая к выполнению лабораторной работы, следует ознакомиться с методическими указаниями, выяснить, какие объекты, оборудование, реактивы и другие материалы необходимы для выполнения задания, определить длительность проведения эксперимента для того, чтобы рационально использовать время. Результаты, полученные при выполнении задания, должны быть оформлены в виде записей, являющихся документом, который отражает ход экспериментальной работы студента на занятиях. Записи наблюдений, расчеты, таблицы, диаграммы должны быть четкими и ясными и главное – выполненными самостоятельно. Записи в тетради рекомендуется вести по следующей схеме: дата, номер занятия, название работы, теоретическое обоснование, цель работы, ход работы, результаты, выводы. Занятие считается отработанным, если студент выполнил необходимый объем работы, усвоил материал и правильно оформил записи в тетради (преподаватель удостоверяет это своей подписью). 1. ПОСТУПЛЕНИЕ ЭКЗОГЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТИТЕЛЬНУЮ КЛЕТКУ Лабораторная работа 1 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДИФФУЗИИ АММИАКА ЧЕРЕЗ ПЛАЗМАЛЕММУ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ Вводные замечания. Плазматическая мембрана изолирует внутриклеточное содержимое от внешней среды. Обмен веществ между внутриклеточным содержимым и окружающей клетку средой происходит путем их транспорта через мембрану. Липидный бислой является реальным барьером на пути движения веществ. Большинство экзогенных физиологически значимых веществ поступает внутрь клетки в результате их переноса через плазмалемму в результате функционирования систем пассивного и активного транспорта. Однако возможна и пассивная диффузия через липидный бислой, который представляет собой гидрофобную фазу. Поэтому неполярные соединения должны проникать внутрь клетки в результате процесса диффузии через слой мембранных липидов легче, чем полярные. Основные закономерности процесса диффузии веществ различной полярности через плазматические мембраны были установлены в первой половине ХХ века. Согласно исследованиям Колландера и Барлунда коэффициент проницаемости мембраны к какому-либо веществу может быть предсказан по молекулярной массе последнего и коэффициенту равновесного распределения (kр) его между водой и растительным маслом: kр = См/Св (1) где СМ и СВ – концентрации вещества, которые установились в системе контактирующих между собою растворителей – масло и вода – в состоянии равновесия. Для большинства веществ, диффундирующих через плазматическую мембрану, отмечается прямая пропорциональность между произведением Рi√Мi и kр (Pi – коэффициент проницаемости мембраны по отношению к веществу i; Мi – молекулярная масса вещества и i). Коэффициент kр в данном случае выступает как количественная мера степени гидрофобности: более гидрофобные вещества аккумулируются в масле и характеризуются большим значением kр, гидрофильные наоборот – накапливаются в водной фазе, для них величина kр меньше. Степень гидрофобности определяется структурой молекулы вещества. Однако показатели гидрофобности вещества в значительной мере зависят от степени ионизации его молекул в растворе. В свою очередь, степень ионизации многих органических и неорганических веществ определяется величиной рН раствора. Являясь слабым основанием, аммоний существует в водных растворах в виде NH3 и NH4+, соотношение концентраций которых зависит от рН среды, и для разбавленных водных растворов определяется константой диссоциации Ка, которая при 25 оС равна 9,61⋅10–5: Ка = [NH3] [H+] / [NH+4] (2), Если через мембрану могут проникать лишь незаряженные молекулы аммиака, не трудно показать, что концентрации ионов аммония по разные стороны мембраны в равновесии будут зависеть от рН контактирующих с мембраной растворов. Очевидно, что при достижении равновесия повышенное содержание аммония будет отмечаться в более кислой среде. Поступление в живую клетку аммиака было показано еще в XIX веке в остроумных экспериментах, основанных на изменении цвета внутриклеточных рН-чувствительных пигментов. Было продемонстрировано быстрое подщелачивание клетки при помещении ее в среду, содержащую соли аммония. Поступающие в растительную клетку молекулы аммиака преодолевают две мембраны – плазмалемму и тонопласт. Содержимое вакуоли имеет кислую реакцию. Проникая в вакуоль, аммиак переходит преимущественно в диссоциированную форму, которая не может путем диффузии покинуть вакуоль и оказывается “замкнутой” в пространстве вакуоли, т. е. имеет тенденцию к аккумуляции. В этом случае равновесная концентрация ионов аммония, созданная в вакуоли растительной клетки будет определяться соотношение величин рН клеточного сока и окружающей среды. Однако при аккумуляции аммиака в вакуоли растительной клетки должно происходить подщелачивание вакуолярного содержимого. Поэтому оценку скорости поступления аммиака внутрь клетки удобно производить по скорости изменения кислотности внутриклеточного содержимого. При этом сдвиг рН клеточного сока можно оценить по цвету проникающего в клетку кислотно-основного индикатора. Материалы и оборудование. Культура водоросли Nitella flexilis, ножницы, водно-спиртовый раствор нейтрального красного, децинормальные растворы гидрата окиси натрия, соляной кислоты и хлорида аммония, бумага индикаторная универсальная, чашки Петри, микроскоп, секундомер. Ход работы Осторожно отделите ножницами от таллома 5–8 клеток междоузлий водоросли. Рассматривая междоузлия под микроскопом убедитесь в нативности отпрепарированных клеток: у живых неповрежденных клеток сохраняются непрерывные ряды хлоропластов, расположенные параллельно светлой линии, кроме того наблюдается интенсивное движение цитоплазмы – циклоз. Налейте в чашку Петри 25 мл отстоянной водопроводной воды, добавьте в нее 3–5 капель раствора нейтрального красного. Поместите в эту чашку Петри клетки междоузлий водоросли на 15– 20 мин для окрашивания. За указанное время нейтральный красный проникнет в вакуоль клетки, и, поскольку последняя занимает более 90 % объема клетки и ее содержимое имеет кислую реакцию, междоузлия окрасятся в красный цвет. Приготовьте 100 мл раствора, содержащего 10-3 моль/л хлорида аммония. Этот раствор разлейте поровну в 4 чашки Петри. Контролируя кислотность содержимого чашек Петри универсальной индикаторной бумагой при помощи растворов НСl и NaOH доведите показатель кислотности в первой чашке Петри до рН 10,0, во второй – до рН 9,0, в третьей – до рН 8,0, в четвертой – до рН 6,0. Пятую чашку Петри заполните раствором гидрата окиси натрия (10-3 моль/л). Поместите в каждую чашку Петри по 1–2 окрашенных нейтральным красным клетки водоросли и включите секундомер. Ионы метиламмония слабо диффундируют через биомембрану, электрически нейтральные молекулы метиламина легко проникают внутрь клетки. Диметиламин, диффундируя через плазмалемму и тонопласт, поступает в вакуоль клетки и подщелачивает клеточный сок. При достижении показателя кислотности клеточного сока выше рН 7,0 происходит постепенное изменение окраски индикатора от темно красной до бледно желтой. Поскольку последняя на фоне ярко зеленой окраски водоросли не видна, указанный переход характеризуется восстановлением исходной цвета клетки Задание. Определите время, необходимое для исчезновения красной окраски клеток междоузлий в каждом варианте опыта. Исходя из значения рКа (рКа =– lgKa) аммиака равного 9,25, рассчитайте концентрацию недиссоциированных форм аммиака в растворе в каждом из вариантов эксперимента. Сравните экспозиции, необходимые для восстановления зеленой окраски водорослей, и концентрации неионизированных форм амина. Сделайте заключение относительно диффундируемых через мембрану форм слабого основания. Контрольные вопросы 1. От каких факторов зависит степень диссоциации слабых кислот и оснований? 2. Почему биомембраны более проницаемы по отношению к недиссоциированным формам слабых электролитов? 3. При каких условиях отмечается аккумуляция слабого электролита в клетке? Лабораторная работа № 2 ВЫЧИСЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ВОДНОЙ ПРОВОДИМОСТИ ПЛАЗМАТИЧЕСКОЙ МЕМБРАНЫ РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ Вводные замечания. Способность цитоплазмы растительной клетки изменять объем в средах, содержащих различное количество осмотически активных веществ (плазмолиз и деплазмолиз) известна с XVIII в. Эта способность обусловлена свойствами плазматической мембраны растительной клетки, которая хорошо проницаема для воды, но плохо проницаема для растворенных в воде веществ. Именно на основании рассмотрения явлений плазмолиза и деплазмолиза Пфеффер во второй половине XIХ в. предположил наличие на поверхности цитоплазмы мембраны. Вода поступает в клетку через мембрану благодаря разности осмотических давлений клеточного содержимого и среды. В нормальных физиологических условиях в клетке растения существует положительное гидростатическое давление (тургор), которое препятствует проникновению воды внутрь клетки. Таким образом суммарный поток воды (J), переносимой через плазматическую мембрану определяется разностями гидростатических давлений (∆Р) и осмотических давлений (∆π) по обе стороны мембраны: J = Lw∆π – Lp∆Р, (4) где Lw – коэффициент водной осмотической проводимости мембраны; Lp – коэффициент гидравлической проводимости мембраны. Эти коэффициенты отражают свойства мембраны и по смыслу равны потоку воды через мембрану при разности давлений (осмотических или гидростатических), равных 1 атм. Если предположить, что мембрана проницаема только для воды, но не проницаема для растворенных в ней веществ, то следует считать, что: Lw = Lp. (5) В общем случае предполагается неравенство величин водной осмотической и гидравлической проводимости мембраны, однако значения величин Lw и Lp взаимосвязаны: Lw = Lpσ , (6) где σ – коэффициент отражения, который определяется селективностью мембраны (для идеально селективной мембраны σ = 1). Для абсолютно неселективной мембраны, когда и вода, и растворенные в ней вещества проницаемы в одинаковой мере σ = 0. Эти два крайних случая определяют область изменения коэффициента отражения: 0 ≤ σ ≤ 1. Обычно предполагают σ = 1. Хотя на самом деле биомембраны проницаемы для растворенных веществ, но эта проницаемость всегда гораздо ниже, чем для воды. Чтобы определить Lp или Lw, необходимо знать как гидростатическое давление в клетке, так и осмотическое давление клеточного содержимого. Для удобства расчетов лучше исключить влияние одного из факторов, например гидростатического давления ∆Р. Материалы и оборудование. Культура водоросли Nitella flexilis, ножницы, водно-спиртовый раствор нейтрального красного, одномолярный раствор сахарозы, чашки Петри, предметные стекла, вазелин, окуляр-микрометр, линейка, мерная посуда, микроскоп, секундомер. Ход работы Для вычисления величины коэффициента водной проводимости плазмалеммы необходимо знать осмотическое давление клеточного сока. Определение осмотического давления клеточного сока производится методом плазмолиза. Метод заключается в нахождении изотонической концентрации наружного раствора. Для нахождения изотонической концентрации клетки междоузлий водоросли Nitella flexilis погружают в ряд растворов известной концентрации сахарозы (0,1 М, 0,15 М, 0,2 М, 0,25 М, 0,3 М, 0,35 М) на 15 – 20 мин., а затем их рассматривают под микроскопом. Находят 2 раствора сахарозы: первый – минимальной концентрации углевода, при которой обнаруживается лишь начальный плазмолиз; второй – максимальной концентрации сахарозы, когда плазмолиз в клетках водоросли еще не наблюдается. Концентрация изотонического раствора для клеток харовой водоросли будет приблизительно равна среднему арифметическому между этими двумя концентрациями сахарозы. Изотонический раствор получают смешением равных объемов указанных растворов. Экспериментальные растворы сахарозы приготовьте, используя 1 М раствор сахарозы. Заполните указанными растворами маркированные чашки Петри и поместите на 15 – 20 мин по 1 – 2 «веточки» водоросли. По истечении указанного времени клетки междоузлий рассмотрите под микроскопом. Вычислите величину осмотического давления клеточного сока по уравнению Вант-Гоффа: πи = iCи RT (7) где i = 1; Си – изотоническая концентрация сахарозы в моль/л; R – универсальная газовая постоянная (0,0821 атм*л/мол*град); Т – абсолютная температура (273 +t °С). Одиночную клетку междоузлия водоросли Nitella flexilis длиной 3 – 5 см поместите на предметное стекло. Отступив 0,3 – 0,1 см от одного из торцов клетки нанесите полоску вазелина. После кратковременного (1 – 3 мин) подсушивания клетки отрежьте фрагмент клетки междоузлия вблизи второго торца и нанесите полоску вазелина, отступив 2 мм от линии отреза. На отрезанный фрагмент клетки нанесите капельку изотонического раствора, подкрашенного нейтральным красным. Препарат с клеткой (предметное стекло с лежащей на нем клеткой водоросли) поместите поверх линейки или миллиметровой бумаги. На неповрежденный торец клетки междоузлия нанесите капельку гипертонического раствора сахарозы известной концентрации (например, 0,6 М). В результате выхода воды из клетки через мембрану под действием разности осмотических давлений, с противоположного конца будет поступать подкрашенный раствор. Скорость его поступления определяется по перемещению границы окрашенного раствора вдоль шкалы линейки или градуировки миллиметровой бумаги, лежащих под предметным стеклом. Вычислите объем воды (v), перенесенной через мембрану под действием разности осмотических потенциалов, по формуле: v = πd2l / 4t (8) где π = 3,14; d – диаметр клетки в см; l – путь, пройденный подкрашенным раствором (в см) за время t (в с). Вычислите величину потока воды (Jw в моль/см2⋅с) через плазматическую мембрану в торцевом фрагменте клетки: Jw = vρ / MH2O S (9) где ρ – плотность воды; MH2O – молекулярная масса воды; S – площадь поверхности клетки, погруженной в гипертонический раствор (при вычислении величины S значением площади поверхности торца клетки можно пренебречь). Используя формулу (7) определите величину осмотического давления гипертонического раствора (πг). Вычислите коэффициент гидравлической проводимости мембраны (Lp) по формуле: Lp = Jw / ∆π = Jw / (πг – πи) (10) Задание. Используя для индукции движения воды через мембрану гипертонические растворы разной концентрации сахарозы (не менее 3 растворов) определите величины водных потоков. Постройте график зависимости скорости транспорта воды через мембрану от разности осмотических давлений гипертонического раствора и клеточного сока. Сделайте заключение о движущих силах транспорта воды через плазмалемму. Определите значение коэффициента гидравлической проводимости плазматической мембраны Lp клеток Nitella flexilis для каждого варианта эксперимента. Вычислите среднюю величину Lp. Контрольные вопросы 1. Какими факторами определяется транспорт воды через плазмалемму растительной клетки? 2. Как вычисляется осмотическое давление раствора? 3. Каков механизм формирования тургора в растительной клетке? Лабораторная работа № 2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ И ВЕЛИЧИНЫ НЕТТО ПОТОКА СО2 ЧЕРЕЗ ПЛАЗМАЛЕММУ КЛЕТОК ВОДОРОСЛИ Clorella Вводные замечания. В основу количественного метода определения величины нетто потока углекислоты через плазмалемму растительной клетки положена его способность СО2 при растворении в воде образовывать кислоту. Поэтому нетто поток СО2, который определяется алгебраической суммой потоков указанного соединения направленных внутрь и наружу клетки может быть определен рН метрическим методом. Обмен СО2 играет исключительно важную роль в процессах жизнедеятельности любого организма и, особенно, растений. Образующийся при окислении органического субстрата в процессах дыхания углекислый газ должен эффективно удаляться из клеток. Однако двуокись углерода используется растениями в процессах фотосинтеза. В этом случае поток углекислоты, направленный внутрь растительной клетки может многократно превышать величину выхода СО2, образующегося при дыхании растений. Таким образом нетто поток углекислого газа в системе растительная клетка–окружающая среда будет зависеть от условий освещения растений: в темноте он будет иметь направление из клетки наружу, а при интенсивном освещении – внутрь клетки. Определение нетто потока углекислого газа через плаазматическую мембрану производится на основе динамики изменения содержания углекислоты в окружающем клетку водоросли растворе. Определение концентрации углекислоты в среде основано на установлении величины рН раствора с помощью стеклянного рН метрического электрода. При этом считается, что в окружающем клетки водоросли растворе из всех растворенных соединений, только углекислота сдвигает рН. В растворах угольной кислоты в воде присутствуют как ионы карбоната (СО32–) и бикарбоната (НСО3– ), так и молекулы СО2: СО2 + Н2О ↔ НСО3– + Н+ (11) СО2 + Н2О ↔ СО32– + 2Н+ (12) Карбонат–ионы преобладают в растворах солей угольной кислоты при щелочных значениях рН. В нейтральных и слабо кислых средах должны присутствовать бикарбонат-ионы и молекулы СО2. Величины рН раствора углекислого газа в этом случае должна определяться концентрацией СО2 и показателем диссоциации бикарбонат-иона (рКа НСО3 = 4,65). Таким образом легко определить общее содержание углекислоты в растворе ([СО2]общ) по величине рН среды: [СО2]общ ≡ [СО2] + [НСО3–] = (10рКа + 10рН) / 102рН (13) Нетто поток углекислоты через плазматическую мембрану клеток Chlorella vugaris (ФСО2) определяется как скорость изменения содержания углекислоты в среде (∆[СО2]общ/∆t), отнесенная к объему суспензии и массе клеток водоросли: ∆[СО2]общ⋅Vсз ([CO2]общII – [CO2] общI)⋅Vсз ФСО2 = ------------------------------------ ≡ --------------------∆t⋅mCh (tII – tI)⋅mCh (14) где [CO2]общI и [CO2] общII – концентрации углекислоты в среде в моменты времени tI и tII соответственно; Vсз – объем суспензии; mCh – масса клеток Chlorella vugaris в суспензии. Материалы и оборудование. Культура водоросли Chlorella vugaris в виде пасты, весы, рН-метр, магнитная мешалка, стеклянные станы вместимостью 50 мл, осветитель, черная бумага, мерная посуда, секундомер Ход работы Взвесьте 100 мг пасты водоросли Chlorella vugaris. Навеску суспендируйте в 30 мл дистиллированной воды и перелейте в стеклянный стакан. Стакан с суспензией водоросли поместите на магнитную мешалку, введите в суспензию рН-метрический и вспомогательный электроды, подключенные к рН-метру. Закройте стакан с суспензией черной бумагой. Включите магнитную мешалку. Когда показания рН-метра установятся на стационарном уровне (приблизительно через 15 – 20 мин), запишите значение рН среды, снимите со стакан экран из черной бумаги и включите осветитель для облучения суспензии. В результате инициации светом фотосинтетических процессов в клетках водоросли СО2 будет использоваться растениями для биосинтеза органических соединений и интенсивно поглощаться из среды, что приведет к увеличению рН последней. Снимая показания рН-метра через каждые 15 с проследите динамику фотоиндуцированного подщелачивания. Через 30 мин после начала облучения суспензии клеток водоросли светом выключите осветитель и закройте стакан с суспензией водоросли экраном из черной бумаги. При затемнении растений фотосинтез прекратится, а энергетические затраты, необходимые для поддержания процессов жизнедеятельности будут обеспечиваться окислением субстрата (дыханием). Интенсивное подкисление среды в суспензии клеток Chlorella vugaris при затемнении демонстрирует выделение углекислого газа растениями. Задание. Постройте графики зависимости изменения рН суспензионной среды от времени. Определите направление и величины нетто потоков углекислоты через плазмалемму клеток Chlorella vugaris при освещении и затемнении суспензии. УДК 576.3:577(075.8) ББК 7072 Рецензенты: кандидат биологических наук А. В. Плакс кандидат биологических наук И. В. Семак Рекомендовано Ученым советом биологического факультета 24 октября 2005 г., протокол № 3 Кудряшов А. П.. Мембраны растительной клетки: Метод. рекомендации к лабораторным занятиям, для самостоятельной работы и контроля знаний студентов./ А. П. Кудряшов. Мн.: БГУ 2005. – 50 с. Данное пособие является составным элементом учебно-методического комплекса по курсу «Мембраны растительной клетки». В нем приведены методические рекомендации, необходимые для выполнения лабораторных работ и подготовки семинаров, а также материалы для контроля самостоятельной работы студентов. Для студентов биологического факультета специальности G – 31. 01. 01 – «Биология». ISBN УДК ББК ©, Кудряшов А. П. БГУ, 2005 ОТ АВТОРОВ Методические рекомендации к лабораторным занятиям, задания для самостоятельной работы и контроля знаний студентов являются дополнением к изданному учебному пособию «Мембраны растительной клетки». Цель – активизация самостоятельной работы студентов с учетом того, что индивидуальный процесс обучения должен быть эффективным. Студентам предлагаются вопросы и задания, детализирующие фактический материал, которым они должны овладеть самостоятельно. Это позволит использовать аудиторное время более эффективно. Кроме того, предлагается материал, для изучения которого необходима информация из дополнительных источников и научной литературы, а также проблемные вопросы, позволяющие систематизировать полученные знания. Такая организация учебного процесса требует индивидуальной ответственности за свою работу. По структуре пособие разделено на две части. В первой части даны методические рекомендации к лабораторным занятиям и конкретные задания к ним, во второй – вопросы для контроля самостоятельной работы студентов.