Przewodnik do ćwiczeń z biochemiczno-biofizycznych podstaw rozwoju roślin

Przewodnik do ćwiczeń z biochemiczno-biofizycznych podstaw rozwoju roślin (wersja dwujęzyczna) przygotowany został z myślą o studentach biotechnologii Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego, może być jednak przydatny również dla studentów innych kierunków studiów przyrodniczych. Omówiono w nim doświadczenia eksperymentalne demonstrujące różne procesy związane z rozwojem roślin. Doświadczenia te obejmują wybrane zagadnienia z biochemii, fizjologii i cytologii roślin. Opis każdego doświadczenia poprzedzony został zwięzłym wstępem teoretycznym.

Spis treści / Contents
Przewodnik do ćwiczeń
z biochemiczno-biofizycznych podstaw
rozwoju roślin
Przedmowa. 11
1. Wzrost i rozwój roślin . 13
1.1. Wpływ długości dnia i nocy na rozwój roślin (zjawisko fotoperiodyzmu) .
1.2. Wpływ okresu chłodu na rozwój roślin (zjawisko wernalizacji)
1.3. Wpływ światła na wzrost roślin
1.4. Budowa nasion i typy kiełkowania
1.5. Energia i siła kiełkowania nasion
1.6. Metody biochemiczne oznaczania żywotności nasion
1.7. Przerywanie spoczynku bulw ziemniaka
2. Gospodarka wodna I
2.1. Pęcznienie nasion żywych i martwych
2.2. Wpływ różnych jonów na szybkość pęcznienia nasion
2.3. Wydzielanie się ciepła podczas pęcznienia
2.4. Komórka Traubego
2.5. Plazmoliza i deplazmoliza
2.6. Pomiar potencjału osmotycznego tkanek bulwy ziemniaka
metodą wagową
2.7. Pomiar potencjału osmotycznego komórek cebuli
metodą plazmolizy granicznej
3. Gospodarka wodna II. 29
3.1. Demonstracja siły ssącej transpiracji
(mechanizm pasywny pobierania wody)
3.2. Demonstracja aktywnego mechanizmu pobierania wody przez rośliny
3.3. Obserwacje mikroskopowe komórek epidermy liścia –
budowa i ruchy aparatów szparkowych
3.4. Obserwacje mikroskopowe tkanek przewodzących wodę
w epikotylu siewek grochu lub w szypułce wybranego białego kwiatu
3.5. Intensywność transpiracji szparkowej i kutykularnej
3.6. Rola ochronna tkanek okrywających przed utratą wody
3.7. Pomiar intensywności transpiracji metodą wagową
3.8. Przygotowanie preparatów i obserwacja mikroskopowa
ścian komórkowych
4. Fotosynteza . 38
4.1. Ekstrakcja barwników fotosyntetycznych
4.2. Rozdział barwników fotosyntetycznych
4.3. Chemiczne właściwości barwników fotosyntetycznych
4.4. Fizyczne właściwości barwników fotosyntetycznych
4.5. Pomiar zawartości chlorofili i karotenoidów
metodą spektrofotometrii absorpcyjnej
4.6. Produkty fotosyntezy w liściach pelargonii i cebuli
4.7. Niezbędność dwutlenku węgla dla procesu fotosyntezy
4.8. Aktywność dehydrogenazy jabłczanowej zależnej od NADPH
w roślinach typu C4 i typu C3
4.9. Przygotowanie preparatów i obserwacja mikroskopowa
struktury chloroplastów
5. Oddychanie . 52
5.1. Oznaczanie współczynnika oddechowego kiełkujących nasion
5.2. Wpływ temperatury na intensywność oddychania
5.3. Intensywność oddychania suchych, napęczniałych i kiełkujących nasion
5.4. Mobilizacja materiałów zapasowych w kiełkujących nasionach
6. Gospodarka mineralna
6.1. Pierwiastki występujące w roślinach – analiza popiołu
6.2. Wykrywanie jonów amonowych w świeżym materiale roślinnym
6.3. Wykrywanie azotanów w świeżym materiale roślinnym
6.4. Aktywność reduktazy azotanowej w liściach siewek nawożonych
i nienawożonych azotanami
7. Tłuszczowce roślinne
7.1. Ekstrakcja lipidów z różnego materiału roślinnego
7.2. Oznaczanie całkowitej zawartości acylo-lipidów
w ekstraktach chloroformowych
7.3. Analiza zawartości poszczególnych klas lipidów
w testowanym materiale roślinnym
8. Izolacja organelli komórkowych
8.1. Izolacja frakcji mikrosomalnych z materiału roślinnego
8.2. Izolacja chloroplastów
9. Enzymy związane z metabolizmem tłuszczowców.
9.1. Określanie aktywności acylotransferaz acylo-CoA:diacyloglicerol (DGAT)
we frakcjach mikrosomalnych z różnego materiału roślinnego
9.2. Określanie aktywności
acylotransferaz acylo-CoA:lizofosfosfatydylocholina (LPCAT)
we frakcjach mikrosomalnych z różnego materiału roślinnego
9.3. Określanie aktywności lipaz we frakcjach mikrosomalnych
z różnego materiału roślinnego
Laboratory workshop guide
for biochemical and biophysical basis
of plant development
Foreword
1. Growth and development of plants
1.1. The effect of day and night length on plant development (photoperiodism)
1.2. The impact of a cold period on plant development
(the phenomenon of vernalization)
1.3. The effect of light on plant growth
1.4. Seed structure and types of germination
1.5. Germination energy and germination capacity
1.6. Biochemical methods of assessing seed viability
1.7. Breaking the dormancy of potato tubers
2. Plant – water relations I
2.1. Swelling of living and dead seeds
2.2. The effect of different ions on seeds’ rate of swelling
2.3. Heat emission during swelling
2.4. Traube cell
2.5. Plasmolysis and deplasmolysis
2.6. Measuring the osmotic potential of a potato tuber with analytical balance
2.7. Measuring the osmotic potential in onion cells
using the incipient plasmolysis method
3. Plant – water relations II
3.1. Demonstration of transpiration pull
(passive mechanism of water absorption)
3.2. Demonstration of the active mechanism of water absorption
3.3. Microscopic observation of leaf epidermis cells –
the structure and movements of stomata
3.4. Microscopic observation of water-conducting tissues
of pea epicotyl and the pedicel of a selected white flower
3.5. The rate of stomatal and cuticular transpiration
3.6. The role of covering tissues in preventing water loss
3.7. The weight method of transpiration measurement
3.8. Sample preparation and observation of cell walls under the microscope
4. Photosynthesis
4.1. Extraction of photosynthetic pigments
4.2. Photosynthetic pigment separation
4.3. Chemical properties of photosynthetic pigments
4.4. Physical properties of photosynthetic pigments
4.5. Measuring chlorophyll and carotenoid content
with the absorption spectrophotometry method
4.6. Products of photosynthesis in geranium and onion leaves
4.7. The necessity of carbon dioxide in the process of photosynthesis
4.8. The activity of NADPH-dependent malate dehydrogenase
in C4 and C3 plants
4.9. Sample preparation and observation
of the chloroplast structure under the microscope
5. Respiration
5.1. Determination of the respiratory quotient of germinating seeds
5.2. Effect of the temperature on the intensity of respiration
5.3. Intensity of respiration of dry, swollen and germinating seeds
5.4. Storage reserves mobilization in the germinating seeds
6. Mineral nutrition
6.1. Elements present in plants – ash analysis.
6.2. Detection of ammonium ions in the fresh plant material
6.3. Detection of nitrates in the fresh plant material
6.4. Activity of nitrate reductase in the leaves of nitrate-fertilized
and nitrate-unfertilized seedlings.
7. Plant lipids
7.1. Lipid extraction from different plant materials
7.2. Determination of the total lipid content in chloroform extracts
7.3. Analysis of the content of individual lipid classes
in the tested plant material
8. Isolation of cell organelles
8.1. Isolation of microsomal fractions from the plant material
8.2. Isolation of chloroplasts
9. Enzymes of lipid metabolism
9.1. Determination of the activity of acyl-CoA:diacylglycerol
acyltransferase (DGAT) in microsomal fractions of tested plant material
9.2. Determination of the activity of acyl-CoA:lysophosphatidylcholine
acyltransferase (LPCAT) in microsomal fractions
isolated from tested plant material
9.3. Determination of the activity of lipases in microsomal fractions
of tested plant material
Literatura / Literature