Робота 2. Визначення вільної і зв’язаної води в рослинах (по А.Ф.Маринчук).
Мета роботи. Оволодіти методикою визначення вільної і зв’язаної води рослин різних екологічних груп.
Матеріали, реактиви, обладнання. Рефрактометри; торзійні терези; сушильна шафа; градуйовані піпетки місткістю 3-5 мл; свердла; пінцети; скляні палички; препарувальні голки; бюкси; листки досліджуваних рослин; 69,9%-ний розчин сахарози; дистильована вода.
Основні відомості. Вода є необхідною умовою для існування всього живого. Вона є невід’ємною частиною клітини. Вважають, що вода є не тільки середовищем функціонування протоплазматичних структур, а й складовою частиною їх.
Молекула води має два водневих зв’язки і може взаємодіяти з атомами кисню двох інших молекул води. Отже, молекула води, як правило, зв’язана з чотирма іншими молекулами води.
Біологічна роль води насамперед зумовлюється її унікальними хімічними властивостями: високою питомою теплоємністю, теплопровідністю, великим поверхневим натягом, чітко вираженою полярністю, здатністю пропускати промені видимої ультрафіолетової частини спектра тощо. Становлячи єдину систему з структурними елементами протоплазми, вода виконує дуже важливу роль у виникненні в цій системі електронно-збуджених станів і в поширенні збудження. Вміст води в рослинних клітинах становить 70-80 %, а в окремих випадках більше як 90 %.
Як хімічна сполука, вода бере безпосередню участь в таких важливих реакціях, як: гідроліз, окислення й відновлення, синтез тощо.
Близько третини всього вмісту води в клітині міститься у вакуолі, а решта в цитоплазмі.
За станом розрізняють вільну і зв’язану воду. Вільною водою називають воду, яка зберігає рухливість, здатність бути розчинником, замерзає при 0°С тощо. Зв’язана вода має змінені фізичні властивості в результаті взаємодії з неводними компонентами. На відмінностях властивостей вільної і зв’язаної води ґрунтуються методи фракційного визначення їх. Здатність бути розчинником покладено в основу рефрактометричного методу.
Рефрактометричним методом можна визначати кількість осмотично віднятої води гіпертонічним розчином сахарози і ту кількість, що залишилась у досліджуваному об’єкті. Відняту воду умовно вважають вільною, а ту, що залишилась, зв’язаною.
У навчальних лабораторіях вільну і зв’язану воду визначають рефрак-тометричним методом. При цьому взяту відповідну наважку листків дослі-джуваних рослин вміщують у розчин сахарози певної концентрації (наприклад, 69,9%) і витримують певний час (наприклад, 6 годин). За цей час розчин віднімає з рослинної тканини вільну воду. В іншій, паралельній, наважці листків визначають загальну кількість води, і за різницею між кількістю загальної і вільної води обчислюють зв’язану воду.
Хід роботи. Виготовляють 69,9%-ний розчин сахарози. Точну кон-центрацію цього розчину визначають рефрактометром. Свердлом з листкової пластинки (без середньої жилки) вибивають по 20 дисків діаметром 9-12 мм з 10 рослин. Вирізані диски швидко опускають у бюкси з розчином сахарози (3 мл). Бюкси закривають кришками.
Тим же свердлом вирізають таку ж кількість дисків з тих же рослин, зважують їх на торзійних терезах і кладуть в пусті бюкси, які вміщують в су-шильну шафу, де висушують при t = 100°С (6 годин), знову зважують і визначають загальний вміст води. Бюкси з дисками, вміщеними в сахарозу, залишають, при кімнатній температурі на 6 годин.
Рефрактометром визначають процент сахарози в бюксах з дисками і в контрольному бюксі з розчином сахарози, але без дисків.
Збільшення маси досліджуваного розчину, порівняно з масою вихідного розчину дорівнює кількості вільної води в листках.
Приклад:
Процент сахарози вихідного розчину сахарози - 69,9 %
Процент сахарози дослідного розчину ( в бюксах з висічками ) - 63,0%
Вага 3 мл вихідного розчину сахарози - 3,8992 г.
Вага сахарози у вихідному розчині - 2,7138 г.
3,8992 г - 100%
Х - 69,9% Х = 3,8992 × 69,9 = 2,7138
100
Вага дослідного розчину - 2,7138 г.
2,7138 г - 63,0%
Х - 100% Х = 2,7138 × 100 = 4,3077 г.
63
Збільшення ваги дослідного розчину 4,3077 г - 3,8992 г = 0,4085 г.
Вага сирих висічок листків - 0,6718 г.
Процент вільної води на сиру вагу - 60,8% вираховується з пропорції
0,6718 г - 0,4085 г
100% - Х Х = 0,4085 × 100 = 60,8%.
0,6718
Загальної води по прямому визначенню в термостаті при розрахунку на сиру вагу - 82,5%.
Звідси кількість зв’язаної води - 82,5% - 60,8% = 21,7%.
Результати дослідів записують в протокол за схемою:
| Концентрація сахарози, % | Вага сирих | Вага сухих | Форми води, % на сиру масу наважки | ||||
| Об’єкт | Вихідного розчину | Дослідного розчину | висічок, мг | висічок, мг | Загальна, % | Вільна, % | Зв’язана, % |
Контрольні запитання.
1. Що розуміють під поняттям вільна вода?
2. Чим відрізняється вільна вода від зв’язаної?
3. Якої води в клітині міститься більше: вільної чи зв’язаної?