Практикум по общей биологии


ФОТОСИНТЕЗ

ФОТОСИНТЕЗ

Все зеленые растения способны в присутствии света синтезироватьуглеводы из углекислого газа и воды, т. е. способны синтезировать органическое из неорганического. Этот процесс — фотосинтез — совершается хлоропластами клеток листа. Последние представляют собой белковые образования различной формы, пропитанные пигментом — хлорофиллом, Физическая природа фотосинтеза была изучена К. А. Тимирязевым. 1

1. ПИГМЕНТЫ ЛИСТА И ИХ РАЗДЕЛЕНИЕ

Для проведения эксперимента необходимо заготовить: свежие листья какого-либо комнатного растения, ножницы, фарфоровые ступки, пробирки, бумажные фильтры, этиловый спирт, бензин, воду.

Возьмите свежие листья какого-либо растения, размельчите их с помощью ножниц и разотрите в фарфоровой ступкев зеленую массу. По мере .растирания понемногу подливайте80°/о этиловый спирт. После того как спирт окрасится в интенсивно зеленый цвет, отфильтруйте спиртовую вытяжку через бумажный фильтр в сухую чистую пробирку. Полученная спиртовая вытяжка будет содержать смесь пигментовзеленого листа: хлорофилл «а», хлорофилл «б», каротин иксантофилл. Отлейте в пробирку 4—5 см3 спиртовой вытяжки пигментов, прибавьте к ней 6—8 см3 бензина и 2—3 капливоды. Закройте пробирку и взбалтывайте жидкость в течение5 минут, после чего дайте ей отстояться. В отстоявшейся жидкости резко обозначатся два слоя: вверху бензиновый слой,окрашенный в зеленый цвет, содержащий хлорофилл «а»сине-зеленого цвета и хлорофилл «б» желто-зеленого цвета,а также каротин — желтого цвета; внизу спиртовый слой

56

(более тяжелый) — желтого цвета, в котором содержитсяжелтый пигмент ксантофилл.

Следовательно, из хлоропластов можно выделить хлорофилл и другие пигменты. Интересно, что выделенный хлорофилл вне клетки к синтезу не способен.

2. СПЕКТР ПОГЛОЩЕНИЯ СПИРТОВОЙ ВЫТЯЖКИПИГМЕНТОВ ЗЕЛЕНОГО ЛИСТА

Для спектроскопического исследования возьмите вытяжку, разбавленную спиртом до слабо зеленой окраски; исследуйте спектр поглощения полученного раствора. Для этогозакрепите спектроскоп1 ,в лапке штатива, установив его та:ким образом, чтобы оба спектра в спектроскопе имели одинаковую интенсивность освещения. Поместите раствор передщелью спектроскопа на расстоянии 0,5 см от трубы спектровскопа на пути прямого луча света. При спектроскопировалийобнаруживается черная полоса поглощения в красной частиспектра. Таким образом, вытяжка хлорофилла поглощаеткрасные лучи спектра, обладающие наибольшей энергией.

3. ВЫДЕЛЕНИЕ КИСЛОРОДА НА СВЕТУ ЗЕЛЕНЫМ РАСТЕНИЕМ

Для опыта необходимы водяные растения, стеклянные сосуды, пробирки, горелки и лучинки.

Проделайте следующий опыт. Поместите водяное растение элодею (Е1обеа сапаёегшз) или другое водяное растение в широкий сосуд с водой иод стеклянную воронку, такчтобы вода полностью .покрывала воронку, и наденьте наузкую часть воронки стеклянную пробирку. После этого со:суд с растением поставьте на яркий свет. Выделяющийсякислород будет собираться в наполненную водой пробирку;Когда кислород соберется в достаточном количестве (о чемможно судить по снижению уровня воды в пробирке), выньтепробирку и внесите в нее тлеющую лучинку. Лучинка ярковспыхнет. Кислород выделяется в результате сложного процесса фотосинтеза, связанного с разложением углекислотыи воды.

4. ОБРАЗОВАНИЕ КРАХМАЛА ЗЕЛЕНЫМ ЛИСТОМ НА СВЕТУ

(ПРОБА САКСА)

Отдельные листья любого комнатного растения частично затемняютна 3—4 дня. Для этого вырезают какие-либо фигуры из пробки, плотнойбумаги или фольги и прикрепляют их к листу проволочными закрепкамис верхней и нижней его сторон так, чтобы эти фигуры совпадали. Растения с затемненными листьями выставляют на яркий свет за несколькочасов до начала занятий.

Срежьте листья растений с затемненными участками, поместите их в пробирку, залейте водой и прокипятите на во- 1

1 Описание спектроскопа имеется в учебнике физики.

57

дя-ной бане. После кипячения слейте воду и залейте спиртом,а затем прокипятите снопа до полного извлечения хлорофилла (лист должен -побелеть). Слейте спирт, промойте лист©одой и опустите его в (раствор йода. Освещавшиеся часталиста посинеют или почернеют вследствие присутствия крахмала, затемнявшиеся же участки останутся белыми. Крахмал, образованный из углерода и воды, является конечнымпродуктом очень сложного процесса синтеза, который требуетзатраты световой энергии. Чем сильнее освещение, тем интенсивнее процесс фотосинтеза, тем энергичнее выделяетсякислород и тем более крахмальных зерен заполняют клеткилиста. Способные к образованию органического из неорганического организмы относятся к аутотрофным. Организмы, неспособные к синтезу органического из неорганического,или гетеротрофные, питаются готовыми органическимивеществами окружающей среды.

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ВЫСШИМ РАСТЕНИЯМ

Высшие растения (СогторЬу1а) характеризуются расчленением тела на корень, стебель и лист. Каждый из этих органов выполняет специфические функции, обеспечивающиежизнь растения в условиях наземного существования.

Существенные изменения наблюдаются в процессе размножения .высших (растений. Они стоят в непосредственнойсвязи с условиями жизни и развития -растений. В процессеэволюции (растительного мира происходило освобождение отсвязи с водной средой. Половое поколение (особенно актоплодотворения) у мхов и папоротникообразных связано сводной средой; у цветковых (растений такой связи нет. Чередование поколений, наблюдаемое у представителей двухназванных типов, характеризуется своими особенностями,что указывает на разные пути эволюции современных мхови папоротникообразных. Если у мхов наблюдается отчетливоепреобладание гаметофита над спорофитом, то у папоротникообразных спорофит значительно преобладает над гаметофи-том и является сложно дифференцированным листостебельным растением. Гаметофит представляет собой маленькоеслоевцовое растеньице. Здесь эволюция шла в направлениипостепенной редукции гаметофита. Этот процесс достигаетсвоего максимума у покрытосеменных растений. Макроспорасеменных, не отрываясь от материнского растения, развивается в женский гаметофит, чрезвычайно редуцированный.Еще более редуцированный мужской гаметофит начинаетразвиваться внутри пылинки и в таком виде переноситсяк .макроспоролистикам, где и заканчивает свое развитие.Таким образом, в типе покрытосеменных половое поколениередуцировано до нескольких клеток и представляет частьспорофита.