- Praktikum Fiziologija biljaka

8/17/2019 - Praktikum Fiziologija biljaka ...

1/141

POLJOPRIVREDNO-PREHRAMBENI FAKULTET

UNIVERZITETA U SARAJEVU

PRAKTIKUM IZFIZIOLOGIJE BILJAKA

(interna skripta)

Autor:

Mr. sci. Senad Murtić

Sarajevo, 2012


2/141

________________________________________________________________________ 2


3/141

________________________________________________________________________ 3

Predgovor

Osnovni cilj provođenja nastave iz predmeta „Fiziologija biljaka“ na Poljoprivredno-prehrambenom

fakultetu Univerziteta u Sarajevu je da studenti u okviru predviđenog nastavnog plana i programa

steknu određena teoretska i praktična znanja iz oblasti „Fiziologije biljaka“ koja će im služiti kao

osnova za unapređenje i osuvremenjivanje poljoprivredne proizvodnje.

U kontekstu ostvarivanja tog cilja napisan je i ovaj praktikum u okviru kojeg su detaljno obrađene

vježbe neophodne za razumijevanje i usvajanje gradiva iz ovog predmeta. Osim nastavnim planom

predviđenih vježbi, ovaj praktikum sadrži i opis metoda koje mogu biti od koristi studentima u

njihovom naučno istraživačkom radu.

Praktikum je sastavljen iz nekoliko dijelova, sukladno nastavnim cjelinama koje se izučavaju u okviru

predmeta „Fiziologija biljaka“.

Prva dva dijela obuhvaćaju vježbe u okviru kojih se izučava transport vode i rastvorenih materija u biljci, treći dio se odnosi na proučavanje fotosinteze, kao najvažnijeg fiziološkog procesa na Zemlji, a

četvrti dio se odnosi na proučavanje metaboličkih procesa u biljci, sa akcentom na ulogu enzima u

navedenim procesima. Sticanjem znanja iz ovih nastavnih cjelina, studenti su u mogućnosti lakše

razumjeti ulogu i značaj fizioloških i biohemijskih procesa u biljci.

U okviru petog dijela ovog praktikuma obrađene su vježbe koje se odnose na hemijsku analizu biljaka.

Ovom dijelu praktikuma data je posebna pozornost jer je hemijska analiza hranjiva u biljkama i

zemljištu osnova ispravne gnojidbe, a samim time i cjelokupne poljoprivredne proizvodnje.

Šesti dio ovog praktikuma odnosi se na vježbe usko vezane uz proučavanje rasta i razvoja biljaka, pri

čemu je fokus dan na obradu onih vježbi koje imaju konkretnu primjenu u poljoprivredi i čije

provođenje ide u pravcu postizanja što većeg i kvalitetnijeg prinosa, a da pri tome polaze od zaštite

čovjeka i prirodnih resursa.

Sedmi, a ujedno i posljednji dio ovog praktikuma, se odnosi na vježbe iz oblasti fiziologije gibanja

biljaka. Ove vježbe imaju za cilj objasniti uzroke različitih oblika gibanja koje se pojavljaju kod

biljaka tokom njihovog rasta i razvoja.

Autor ovog Praktikuma se nada da će opisane vježbe i metode studentima omogućiti lakše i brže

savladavanje praktičnog dijela nastave, a također i doprinijeti boljem usvajanju gradiva iz nastavnog

predmeta „Fiziologija biljaka“.

Autor


4/141

________________________________________________________________________ 4


5/141

________________________________________________________________________ 5

SADRŽAJ

I DIO - Transport materija kroz staničnu membranu ................................................................... 81. Uticaj fizičkih i hemijskih faktora na propustljivost stanične membrane............................. .......... 10

1.a) Uticaj organskih rastvarača na propustljivost membrane....................................................... 101.b) Uticaj kiselina i baza na propustljivost membrane................................................................. 10

1.c) Uticaj viskoznosti citoplazme na propustljivost membrane ......................................... .......... 111.d) Uticaj viših temperatura na propustljivost membrane............................................................ 111.e) Zaštitno djelovanje saharoze na stabilnost membrane............................................................ 12

2. Osmoza ........................................... ....................................................... ............................... .......... 132.a) Dokazivanje osmoze - Traubeova stanica ............................................ ....................... .......... 132.b) Dokazivanje osmoze preko Braunerovog aparata ................................................ ....... .......... 142.c) Dokazivanje osmoze - Pfefferov osmometar................................ ............................... .......... 14

3. Određivanje osmotskog potencijala staničnog soka .............................................. ............... .......... 163.a) Određivanje osmotskog potencijala krioskopskom metodom..................................... .......... 163.b) Određivanje osmotskog potencijala refraktometrom .................................................. .......... 173.c) Određivanje osmotskog potencijala metodom plazmolize .......................................... .......... 18

4. Oblici plazmolize.................... ...................................................... ........................................ .......... 22

5. Vodni potencijal i metode njegovog određivanja .................................................. ............... .......... 245.a) Određivanje vodnog potencijala ravnotežnom metodom na osnovu promjene mase.. .......... 245.b) Određivanje vodnog potencijala metodom po Šardakovu............ ............................... .......... 25

Laboratorijski izvještaji ........................................................................................................................ 27

II DIO - Vodni režim biljke (Promet vode u biljci) ........................................................................ 321. Određivanje sadržaja slobodne, higroskoske i ukupne vode u biljnom materijalu ........................ 33

1.a) Određivanje sadržaja slobodne vode ..................................................... ....................... .......... 331.b) Određivanje sadržaja higroskopske i ukupne vode ............................................... ....... .......... 34

2. Dokazivanje transpiracije pomoću kobaltnog papira............................................. ............... .......... 353. Određivanje intenziteta transpiracije ..................................................... ............................... .......... 36

3.a) Određivanje intenziteta transpiracije vaganjem.................................... ....................... .......... 37

3.b) Određivanje intenziteta transpiracije pomoću “U“ cijevi...................................................... 374. Određivanje broja i veličine stoma ................................................ ....................................... .......... 385. Dokazivanje gutacije .................................................. ................................................... ....... .......... 406. Dokazivanje suzenja ......................................... ..................................................... ............... .......... 417. Provodljivost drvenastih stabljika za vodu ............................................ ............................... .......... 428. Određivanje stepena snabdjevenosti biljaka vodom.............................................. ............... .......... 439. Primjena sintetičkih polimera za povećanje retencije vlage............................................................. 44 Laboratorijski izvještaji ........................................................................................................................ 45

III DIO - Fotosinteza ......................................................................................................................... 541. Određivanje intenziteta svjetlosti pomoću luksometra ........................................................ .......... 552. Određivanje površine lista ................................................... ................................................. .......... 56

2.a) Određivanje površine lista metodom konture lista na papiru ....................................... .......... 562.b) Određivanje površine lista metodom kružnih isječaka........................................................... 563. Analiza pigmenata spektrofotometrijskom metodom po Wettsteinu.................... ................ .......... 584. Razdvajanje pigmenata hloroplasta metodom hromatografije na papiru ............................... ........ 605. Uticaj kiselina i baza na strukturu hlorofila................ ................................................... ....... .......... 62

5.a) Uticaj kiseline na strukturu hlorofila ............................................ ............................... .......... 625.b) Uticaj baze na strukturu hlorofila ................................................. ............................... .......... 62

6. Fluorescencija hlorofila .............................................. ................................................... ....... .......... 647. Određivanje intenziteta fotosinteze metodom po Ivanovu i Kosoviću ................................. .......... 65


6/141

________________________________________________________________________ 6

8. Dokazivanje ugljikohidrata nastalih procesom fotosinteze .................................................. .......... 678.a) Dokazivanje skroba ......................................... ..................................................... ....... .......... 678.b) Dokazivanje reducirajućih šećera............ ..................................................... ............... .......... 67

9. Demonstracija oslobađanja kisika nastalog procesom fotosinteze ....................................... .......... 69 Laboratorijski izvještaji ........................................................................................................................ 70

IV DIO - Metabolizam biljaka........................................................................................................... 79

Disanje ................................................................................................................................................. 791. Određivanje intenziteta disanja metodom po Boisen-Jensenu ............................................. .......... 802. Određivanje koeficijenta disanja ................................................. ......................................... .......... 823. Dokazivanje produkata alkoholnog vrenja ............................................ ............................... .......... 84

Enzimi .................................................................................................................................................. 854. Određivanje aktivnosti amilaze ..................................................... ....................................... .......... 865. Određivanje aktivnosti saharaze .......................................... ................................................. .......... 886. Određivanje aktivnosti lipaze .............................................. ................................................. .......... 89 Laboratorijski izvještaji ........................................................................................................................ 90

V DIO - Mineralna ishrana ............................................................................................................... 961. Određivanje sadržaja ukupnih mineralnih materija u biljnom materijalu ............................ .........100

2. Priprema matičnog rastvora za određivanje mineralnih elemenata u biljnom materijalu..... .........1012.a) Priprema matičnog rastvora suhim postupkom ..................................................... ....... .........1012.b) Priprema matičnog rastvora mokrim postupkom .................................................. ....... .........101

3. Određivanje fosfora u biljnom materijalu molibdatnom metodom ...................................... .........1034. Određivanje mineralnih elemenata u biljnom materijalu AAS-metodom............................ .........1055. Brze metode za određivanje pojedinih elemenata u biljnom materijalu............................... .........107

5.a) Određivanje sadržaja kalija pomoću mjernih traka ............................................... ....... .........1075.b) Određivanje sadržaja nitrata i nitrita pomoću mjernih traka ........................................ .........107

Laboratorijski izvještaji .......................................................................................................................109

VI DIO - Fiziologija razvoja biljke .................................................................................................1141. Fiziološki efekti biljnih hormona......................................... ................................................. .........115

1.a) Efekt auksina na rizogenezu ................................................ ......................................... .........1161.b) Efekt giberelina na klijanje sjemena......................................................................................1171.c) Efekt kinetina na retenciju (zadržavanje) hlorofila................................................................1181.d) Efekt etilena na sazrijevanje plodova....................................................................................118

2. Biohemijsko ispitivanje vitalnosti sjemena ................................................... ....................... .........1203. Uticaj faktora vanjske sredine na klijavost sjemena.............................................. ............... .........121

3.a) Uticaj stepena bubrenja na klijavost sjemena........................................................................1213.b) Uticaj temperature na klijavost sjemena................................................................................1213.c) Uticaj kisika na klijavost sjemena ................................................. ............................... .........122

4. Ispitivanje vijabilnosti i klijavosti polena.............................................. ............................... .........1234.a) Ispitivanje vijabilnosti polena................................................................................................1234.b) Ispitivanje klijavosti polena...................................................................................................124

5. Analiza rasta biljaka ......................................... ..................................................... ............... .........1255.a) Relativna brzina rasta biljaka.................................................................................................1255.b) Čisti efekt asimilacije biljaka ................................................ ....................................... .........1255.c) Produktivnost biljaka.............................................................................................................1255.d) Proporcionalna lisna površina - lisnatost ..............................................................................1265.e) Lisna pokrovnost ................................................ ................................................... ....... .........1265.f) Fotosintetički potencijal.........................................................................................................1265.g) Žetveni indeks .................................................. ..................................................... ....... .........126


7/141

________________________________________________________________________ 7

Laboratorijski izvještaji .......................................................................................................................127

VII DIO - Fiziologija gibanja ...........................................................................................................1321. Tropizmi ......................................... ....................................................... ............................... .........1332. Nastije............................................................................................................................................135 Laboratorijski izvještaji .......................................................................................................................137

Pripravljanje rastvora ......................................................................................................................139Literatura ..........................................................................................................................................141


8/141

Fiziologija biljaka - praktikum Transport materija kroz staničnu membranu

________________________________________________________________________ 8

I.

TRANSPORT MATERIJA KROZ STANIČNU MEMBRANU

Stanične (ćelijske) membrane imaju centralnu ulogu u održavanju života svake stanice. One regulirajuulazak i izlazak materija iz stanice, primaju signale iz vanjske okoline, sprječavaju slobodnu difuzijusupstrata i enzima u stanicu, omogućavaju međusobno povezivanje stanica u veće formacije, tesudjeluju u održavanju određene gustoće, osmotskog i električnog potencijala unutrašnjeg sadržaja

stanice.

Osnovne stanične membrane su plazmalema i tonoplast. Plazmalema je membrana koja obavijahijaloplazmu, tačnije smještena je tik uz stanični zid sa unutrašnje strane stanice, dok je tonoplastmembrana koja obavija centralnu vakuolu. U biljnoj stanici su također prisutne i druge mebrane(membrane koje obavijaju organele, tilakoidne membrane), koje su po svojoj građi i funkciji vrloslične plazmalemi i tonoplastu.

Najvažnija funkcija svih staničnih membrana je regulacija ulaska i izlaska materija iz stanice. Ovafunkcija je u prvom redu uvjetovana građom samih membrana. Osnovni građevni elementi svakemembrane su lipidi i proteini, a njihov položaj unutar membrane je takav da kroz njih nije mogućnekontrolirani transport materija. Lipidi se nalaze u središnjem dijelu membrana u vidu dvosloja, a

proteini ili u površinskim slojevima membrane ili u potpunosti presijecaju membranu. Transport hidrofilnihmaterija kroz membranu ostvaruje se kroz proteine jer suoni po svom karakteru većinom hidrofilni, dok se transportlipofilnih molekula ostvaruje kroz lipide zbog njihovogvećinom hidrofobnog karaktera. Ovdje treba napomenutida zahvaljujući tekućoj konzistenciji lipidnog dijela,membrana nikad nije statična već se stalno mijenja, što sveuvjetuje manju ili veću sposobnost selektivne propustljivosti stanične membrane.

Da bi se shvatio transport vode i rastvorenih materija kroz staničnu membranu, uz građu membrane,

neophodno je poznavati i određene fizikalno - hemijske pojave od kojih su za prijelaz materija krozstaničnu membranu najznačajnije difuzija i osmoza.

Difuzija je sposobnost molekula rastvora i plinova, koje ne stupaju u hemijsku reakciju, da se miješajudo izjednačenja njihove koncentracije u određenom volumenu. Pri tome se molekule gibaju iz pravcaviše u pravcu niže koncentracije. Ovaj proces je pasivan i ne zahtijeva energiju već se molekule krećuzahvaljujući svojoj kinetičkoj energiji. Difuzija senajbrže odvija u plinovima, sporije u tekućinama,a najsporije u čvrstim tijelima. Veća viskoznostsmanjuje brzinu difuzije, dok porast temperatureutiče na njeno povećanje.

Osmoza je proces prelaska rastvarača kroz selektivno propusnu membranu iz rastvora niže u rastvor

više koncentracije rastvorene materije. Primjer osmoze je kada se dva rastvora različite koncentracijerazdvoje membranom koja propušta samo molekule rastvarača. Utim uvjetima molekule rastvarača (vode), u cilju izjednačenjakoncentracija sa obje strane membrane, prelaze iz rastvora niže(gdje je koncentracija vode veća) u rastvor više koncentracijerastvorenih materija (gdje je koncentracija vode manja). Ovaj proces je također pasivan i ne zahtijeva energiju. Osmoza se jednostavnije može definirati i kao difuzija rastvarača.


9/141


________________________________________________________________________ 9

U skladu sa ovim fizikalno - hemijskim pojavama definirano je nekoliko načina transporta rastvorenihmaterija kroz staničnu membranu: jednostavna difuzija, olakšana difuzija i aktivni transport.Primjer jednostavne difuzije je kretanje hidrofobnih molekula kroz lipidnu komponentu membrane iz pravca više u pravcu niže koncentracije. Brzina difundiranja ovisi o veličini molekula i njihovojtopivosti. Što su materije manje veličine i veće topivosti, brzina difuzije je veća. Za razumijevanjekretanja materija kroz membranu treba napomenuti da kroz lipidnu komponentu membrane nije

moguć transport hidrofilnih i električki nabijenih čestica ma koliko one sitne bile. Hidrofilne molekulemogu proći isključivo kroz proteinsku komponentu membrane, a takav transport, ukoliko se odvija iz pravca veće u pravcu manje koncentracije, je primjer olakšane difuzije.Jednostavna i olakšana difuzija ne zahtjevaju energiju za svoj prolaz, te predstavljaju pasivne načine transporta materija kroz membranu.

Aktivni transport materija kroz staničnu membranu predstavlja transport materija nasuprot gradijentakoncentracije. Ovaj transport zahtijeva energiju koja se može u stanici obezbjediti hidrolizom ATP-aili direktno iz oksidoredukcijskih procesa.

Osnovna teorija aktivnog načina usvajanja hranjiva zasnivase na tzv. teoriji prenositelja. Stanična membrana sadrživiše različitih prenositelja, odnosno prijenosnih sustava koji

služe za prenošenje aktivnih materija. Prenošenje materijaaktivnim transportom ovisi o koncentraciji prenošenematerije, raspoloživoj energiji, hemijskoj strukturi prijenosnih sustava ili prirodi enzima koji omogućujevezanje materije na prijenosni sustav.U funkcionalnom smislu prijenosni sustavi u aktivnomtransportu mogu biti: proteinski nosači i pumpe. Načinvezanja određene materije za proteinski nosač je identičan bez obzira da li se radi o pasivnom ili aktivnom transportu.Razlika je samo u tome što je kod aktivnog transporta zakonformaciju proteinskog nosača neophodne za primanje

određene materije i njen transport nasuprot gradijentakoncentracije neophodna energija. Tek energetski obogaćen prenositelj postaje sposoban prenijeti materiju nasuprotgradijenta koncentracije.Uz transport materija pomoću protein nosača, stanica je razvila i druge mogućnosti aktivnog unošenjaili iznošenja određenih materija iz stanice, kao što su transport materija pomoću ionskih pumpi, te procesi endocitoze i egzocitoze. Endocitoza predstavlja proces unošenja makromolekula u stanicu, dokse pod pojmom egzocitoze podrazumijeva proces iznošenja makromolekula u vanjsku sredinu. Oba procesa se odvijaju uz aktivno učešće stanične membrane i uz utrošak energije.


10/141


________________________________________________________________________ 10

Vježba br. 1. UTICAJ FIZIČKIH I HEMIJSKIH FAKTORA NA PROPUSTLJIVOSTSTANIČNE MEMBRANE

Uvod u vježbu:Osnovna funkcija stanične membrane (plazmaleme) je kontrola ulaska i izlaska materija iz stanice. Da bi se jednostavnim primjerom dokazala selektivna propustljivost stanične membrane, u sljedećim

eksperimentima se tretira objekt (cvekla), koja u staničnom soku sadrži pigment antocijan. Komadićicvekle se izlažu uticaju nekih fizičkih i hemijskih reagensa pri čemu dolazi do eventualnognarušavanja propustljivosti membrane, te posljedično do difundiranja molekula antocijana iz stanice.Inače, u normalnim fiziološkim uvjetima, stanična membrana ne propušta molekule antocijana.

1.a) Uticaj organskih rastvarača na propustljivost membrane

Cilj vježbe:Dokazati i objasniti uticaj organskih rastvarača (acetona) na propustljivost membrane

Materijal i pribor:

Cvekla ( Beta vulgaris ssp. rubra), dvije laboratorijske čaše od 100 ml, pipete, nožić

Hemikalije:Aceton

Postupak: – Cveklu izrezati na male komadiće (1 cm x 1 cm). – Komadiće cvekle više puta isprati vodom, te ih držati u čaši sa dest. vodom dvadesetak minuta. –

Komadiće cvekle potom ravnomjerno rasporediti u dvije čaše od 100 ml. –

U prvu čašu uliti 20 ml dest. vode, a u drugu 10 ml dest. vode i 10 ml acetona. – Pratiti i objasniti novonastale promjene.

Očekivani rezultati: Nakon pola sata vizualno se može utvrditi da u prvoj čaši nije došlo do obojenja rastvora u crveno jermolekule antocijana nisu napustile stanicu, iz čega se može zaključiti da destilirana voda nije narušilastabilnost membrane. U drugoj čaši došlo je do izdvajanja antocijana van stanice i obojenja vanjskograstvora u crveno jer je aceton rastvorio lipidnu komponentu membrane.

1.b) Uticaj kiselina i baza na propustljivost membrane

Cilj vježbe:Dokazati i objasniti uticaj kiselina i baza na propustljivost membrane

Materijal i pribor:

Cvekla ( Beta vulgaris ssp. rubra), laboratorijske čaše od 100 ml, nožić, pipete

Hemikalije:0.25 M CH3COOH, 0.5 M KOH

Postupak: – Komadiće cvekle ravnomjerno rasporediti u dvije čaše od 100 ml. –

U jednu čašu dodati 10 ml vode i 10 ml sirćetne kiseline (0.25 M CH3COOH), a u drugu čašu 10ml vode i 10 ml kalij hidroksida (0.5 M KOH). Pratiti i objasniti eventualne promjene.


11/141


________________________________________________________________________ 11

Očekivani rezultati: Nakon pola sata se može primjetiti da je došlo do crvenog obojenja rastvora u jednoj i drugoj čaši, što je uvjetovano izdvajanjem antocijana van biljnih stanica. Djelovanjem kiselina i baza došlo je dorazgradnje proteinskog kompleksa stanične membrane čime se izazvao gubitak njene selektivne propustljivosti, a posljedica toga je izlažanje molekula antocijana iz stanica u vanjski rastvor.

1.c) Uticaj viskoznosti citoplazme na propustljivost membrane

Uvod:Propustljivost membrane znatno ovisi o viskoznosti citoplazme. Viskoznost citoplazme je fiziološkosvojstvo koje ima veliki značaj za odvijanje brojnih biohemijskih procesa u stanici, a predstavljaosobinu citoplazme da bude kompaktna tj. da se odupire tzv. „curenju“. Koloidi citoplazme pokazujumanju ili veću viskoznost, ovisno o tome da li su intermolekularne sile između molekula slabije ili jače. Lako uočljiv primjer uticaja viskoznosti citoplazme na propustljivost membrane je izlaganje biljnih stanica uticaju iona. Izloženost biljne stanice ionima mijenja hidrataciju citoplazme, a time iviskoznost što se manifestira promjenom propustljivosti stanične membrane.

Cilj vježbe: Dokazati i objasniti uticaj viskoznosti citoplazme na propustljivost membrane

Materijal i pribor:Cvekla ( Beta vulgaris ssp. rubra), nožić, četiri epruvete, pipete

Hemikalije:4% NaCl, 0.2% CaCl2

Postupak : – Pripremiti četiri epruvete sa sljedećim rastvorima:

1. 10 ml 4% NaCl + 10 ml dest. vode,

2. 10 ml 0.2% CaCl2 + 10 ml dest. vode,3. 10 ml 4% NaCl + 10 ml 0.2% CaCl2,4. 20 ml dest. vode.

– U tako pripremljene epruvete ravnomjerno rasporediti komadiće cvekle, pratiti promjene i nakondvadesetak minuta pristupiti analizi.

Očekivani rezultati:U prvoj epruveti vrlo brzo dolazi do crvenog obojenja rastvora jer pod uticajem jednovalentnih iona(Na+) intermolekularne sile među molekulama slabe, citoplazma zajedno sa mambranama postajemanje viskozna, te plazmalema postaje propusna za molekule antocijana koje izlaze iz stanice. Poduticajem dvovalentnih iona (Ca2+) ne dolazi do izdvajanja antocijana van stanice jer isti ne narušavaju

viskoznost citoplazme. U trećoj epruveti antocijan izlazi iz stanice, ali znatno kasnije i sa dostaslabijim intenzitetom jer dvovalentni ioni (Ca2+) usporavaju efekt jednovalentnih iona (Na+). Uepruveti gdje su komadići cvekle potopljeni u dest. vodi ne očituju se nikakve promjene, što znači dastanična membrana u normalnim fiziološkim uvjetima ne propušta molekule antocijana.

1.d) Uticaj povišenih temperatura na propustljivost membrane

Cilj vježbe: Dokazati i objasniti uticaj povišenih temperatura na propustljivost membrane


12/141


________________________________________________________________________ 12

Materijal i pribor:Cvekla ( Beta vulgaris ssp. rubra), laboratorijska čaša od 100 ml, vodeno kupatilo, nožić

Postupak: – U laboratorijsku čašu od 100 ml dodati komadiće cvekle i 20 ml dest. vode. –

Čašu zatim staviti u vodeno kupatilo sa uzavrelom vodom. – Poslije pola sata pristupiti analizi.

Očekivani rezultati:Djelovanjem povišene temperature došlo je do koagulacije proteinskog kompleksa staničnemembrane, čime membrana gubi svojstvo selektivne propustljivosti. Uslijed toga molekule antocijanadifundiraju van stanice, što za posljedicu ima obojenje vanjskog rastvora u crveno.

1.e) Zaštitno djelovanje saharoze na stabilnost membrane

Cilj vježbe: Ispitati uticaj niskih temperatura na propustljivost membrane i ustanoviti zaštitno djelovanje saharoze

na stabilnost membrane pri niskim temperaturama

Materijal i pribor:Cvekla ( Beta vulgaris ssp. rubra), rendalica, gaza, čaša, tri epruvete, pipeta, zamrzivač

Hemikalije:0.5 i 1 M rastvor saharoze (C12H22O11)

Postupak: – Izrendati cveklu, prenijeti na dvojni sloj gaze i cijediti kroz nju u čašu. –

Dobiveni sok ravnomjerno razdijeliti u tri epruvete. – U prvu epruvetu pipetom dodati 5 ml dest. vode, u drugu 5 ml 0.5 M rastvora saharoze, a u treću

epruvetu 5 ml 1 M rastvora saharoze. – Promiješati sadržaj u epruvetama i staviti ih u zamrzivač. – Kad se sadržaj u epruveti zamrzne, izvaditi epruvete i staviti ih u čašu sa toplom vodom. –

Ne tresući epruvete, pratiti promjene, te nakon par minuta pristupiti analizi.

Očekivani rezultati: Niske temperature izazivaju oštećenje staničnih membrana i pri tome stepen oštećenosti membraneovisi o tački zamrzavanja staničnog soka što je vidljivo iz provedenog postupka. Naime, u epruvetamagdje je dodana viša koncentracija saharoze, tačka zamrzavanja staničnog soka je niža, te se u timepruvetama slabije obrazuju kristali leda i koaguliranih proteina. To znači da je tada stepen oštećenjamembrane znatno manji, iz čega se može zaključiti da biljne stanice koje u sebi imaju višu

koncentraciju rastvorenih supstanci (saharoze) imaju veću otpornost na niske temperature. Zadatak vježbe:Kompletirati laboratorijski izvještaj za vježbu br. 1


13/141


________________________________________________________________________ 13

Vježba br. 2. OSMOZA

Uvod u vježbu:Osmoza predstavlja proces prelaska rastvarača kroz selektivno propusnu membranu iz rastvora niže urastvor više koncentracije rastvorene materije. Javlja se zbog nemogućnosti difuzijskog kretanjarastvorenih materija kroz membranu jer je membrana nepropusna za njih, te tada u cilju izjednačenja

kocentracije sa obje strane membrane, molekule rastvarača (vode) prelaze iz razrijeđenijega ukoncentriraniji medij.Biljna stanica predstavlja osmotski sustav koji iz razrijeđenijeg medija može procesom osmozeuzimati vodu (rastvarač) sve dok se ne izjednači koncentracija rastvora unutar i van stanice, odnosnodok se ne izjednači osmotski pritisak u stanici sa osmotskim pritiskom van stanice. (Osmotski pritisak je pritisak kojeg vrše rastvorene materije na selektivno propusnu membranu i proporcionalan jekoncentraciji rastvorene materije).Rastvor čiji je osmotski pritisak jednak osmotskom pritisku neke stanice naziva se izotonični rastvor.Ako se biljna stanica stavi u takav rastvor neto gibanja je jednak nuli jer je uspostavljena ravnoteža saobje strane membrane.Hipertonični rastvor predstavlja rastvor čiji je osmotski pritisak veći od osmotskog pritiska u stanici.

Ako se biljna stanica stavi u takav rastvor, doći će do gubitka vode (rastvarača) iz stanice jer ćekoncentriraniji vanjski rastvor izvlačiti iz stanice vodu.Hipotonični rastvor je rastvor gdje je osmotski pritisak manji od osmotskog pritiska u stanici. Ako se pak biljna stanica stavi u takav rastvor, voda će iz vanjskog rastvora ulaziti u stanicu.

2.a) Dokazivanje osmoze - Traubeova stanica

Uvod:Vrlo lako uočljiv način demonstracije osmoze je tzv. Traubeova stanica. Proučavajući propustljivostmembrana, naučnnik Traube je 1867 godine uočio da bakar-ferocijanid (koji nastaje u hemijskojreakciji između kalij-ferocijanida i bakar sulfata) ima svojstvo selektivne propustljivosti analogno

membranama u biljnoj stanici. Sloj bakar-ferocijanida ponaša se kao diferencijalno propustljivamembrana jer propušta rastvarač, a zadržava u njoj rastvorene supstance, što predstavlja efektosmotske stanice.

Cilj vježbe: Demonstrirati osmozu

Materijal i pribor:Epruveta, stalak za epruvete, pipeta

Hemikalije:

Kalij ferocijanid (K 4[Fe(CN)6]) , 4% rastvor bakar sulfata (CuSO4)

Postupak: –

U epruvetu pipetom uliti 15 ml 4% rastvora CuSO4, te dodati zrno kalij ferocijanida. –

Epruvetu staviti u stalak, okrenuti prema svjetlosti i posmatrati.

Očekivani rezultati: Na dodirnim površinama kalij ferocijanida i rastvora bakar sulfata obrazuje se sloj bakar-ferocijanida.

K 4[Fe(CN)6] + 2 CuSO4 → Cu2[Fe(CN)6 ] + 2 K 2SO4


14/141


________________________________________________________________________ 14

Ovaj sloj se ponaša kao selektivno propusna membrana jer propušta rastvarač (bakar sulfat), azadržava rastvorene supstance (kalijferocijanid). Vizualno se to manifestira postepenim povećanjemzrna kalij ferocijanida jer u njega ulazi rastvarač.

2.b) Dokazivanje osmoze pomoću Braunerovog aparata

Uvod:Braunerov aparat predstavlja staklenu cijev koja sa strane ima dva šira otvora i na vrhu jedan užiotvor. Dokazivanje osmoze Braunerovim aparatom temelji se na fenomenu Traubeove stanice. Naime,kada se na oba otvora sa strane Braunerovog aparata pričvrsti životinjski mjehur prethodno obrađenslojem bakar-ferocijanida, navedeni mjehur će se, ukoliko se nalazi između dvaju rastvora saharozerazličite koncentracije, ponašati kao selektivno propustljiva membrana, što je analogno mehanizmuTraubeove stanice.


Materijal i pribor:

Braunerov aparat, životinjski mjehur, svinuta staklena cjevčica sa slavinom, gumeni čep

Hemikalije:Kalij ferocijanid, 4% rastvor bakar sulfata, 70% rastvor saharoze

Postupak: – Kroz gornji otvor Braunerovog aparata uliti 70% rastvor saharoze i začepiti otvor gumenim čepom

kroz koji je provučena savinuta staklena cijev sa zatvorenom slavinom. – Tako pripremljen Braunerov aparat uroniti u staklenu posudu napunjenu destiliranom vodom i

posmatrati nastale promjene.

Očekivani rezultati:

Rastvarač, u ovom slučaju molekule vode, prelaze iz rastvora sa nižom u rastvor sa višomkoncentracijom rastvorene materije, odnosno voda prelazi iz staklene posude kroz životinjski mjehur(selektivno propustljiva membrana) u Braunerov aparat, gdje se nalazi 70% rastvor saharoze. Ulazećiu aparat voda povećava volumen unutrašnjeg sadržaja uslijed čega dolazi do izbočenja mjehura.Daljnjim ulaženjem, zahvaljujući kohezivnim i adhezivnim silama, voda se kapilarno uzdiže uzstijenku staklene cjevčice, koja se nalazi pričvršćena u gornjem otvoru Braunerovog aparata.Otpuštajući slavinu na vrhu cjevčice voda će izlaziti van, čime se vizualno manifestira proces osmoze.

2.c) Dokazivanje osmoze - Pfefferov osmometar

Uvod:

Kao model za demonstraciju osmoze koja se odvija u biljnim stanicama, koristi se i Phefferovosmometar. Ovaj tip osmometra sastoji se od dvije posude gdje je jedna uronjena u drugu, pri čemu jeunutrašnja posuda obložena selektivno propustljivom membranom koja omogućava komunikacijuizmeđu sadržaja tih dviju posuda. U izvornom Pfefferovom osmometru tu membranu predstavljao je bakar-ferocijanid, ali sličnu funkciju selektivne propustljivosti može obavljati i celofan.



15/141


________________________________________________________________________ 15

Materijal i pribor:Pasterova pipeta, posuda ili široka epruveta, celofan

Hemikalije:70% rastvor saharoze

Postupak: – Improvizirani Pfefferov osmometar pripremiti na sljedeći način; u Pasterovu pipetu, čiji je uži kraj

začepljen, uliti 70% rastvor saharoze. Na gornji, širi kraj pipete pričvrstiti celofan tako da rastvorsaharoze ne može iscuriti kada se pipeta okrene za 180 stepeni. Pipetu uroniti, sa širim krajemokrenutim prema dole, u vanjsku posudu do pola napunjenu vodom.

– Otčepiti uži kraj pipete, posmatrati nastale promjene, te pristupiti analizi.

Očekivani rezultati:Tokom provođenja eksperimenta molekule vode će iz epruvete (vanjska posuda) kroz celofan prelazitiu Pasterovu pipetu (unutrašnja posuda) razrijeđujući rastvor saharoze što se vizualno manifestira podizanjem nivoa tekućine u pipeti.

Zadatak vježbe:Kompletirati laboratorijski izvještaj za vježbu br. 2.


16/141


________________________________________________________________________ 16

Vježba br. 3. ODREĐIVANJE OSMOTSKOG POTENCIJALA STANIČNOG SOKA

Uvod u vježbu:Osmotski potencijal je vrijednost usko vezana uz pojam osmotskog pritiska. Osmotski pritisak biljnestanice predstavlja pritisak kojega rastvorene supstance vrše na membranu koja je nepropusna za njih.Iz ove definicije proizlazi da je osmotski pritisak proporcionalan koncentraciji rastvorenih supstanci,

jer se s povećanjem koncentracije rastvorene supstance povećava i njihov pritisak na membranu.

Osmotski potencijal (ψπ) je potencijal difuzije čiste vode (rastvarača) kroz membranu, a isti je takođerovisan o količini rastvorenih supstanci u rastvoru. Što je viša koncentracija rastvorenih supstanci ustaničnom soku veći je i osmotski pritisak jer je i veći pritisak rastvorenih supstanci na membranu, ali je istodobno manji osmotski potencijal jer rastvorene supstance vežu na sebe vodu i time smanjujumogućnost difuzijskog kretanja slobodne vode kroz membranu.Osmotski potencijal staničnog soka ili bilo kojeg drugog rastvora je u odnosu na potencijal čiste vodeuvijek manji jer je i manja količina slobodnih molekula vode u tom rastvoru.Budući da je utvrđeno da hemijski potencijal čiste vode pri atmosferskom pritisku od 101 kPa itemperaturi od 298 K iznosi 0 MPa, jasno je da će osmotski potencijal bilo kojeg rastvora uvijek imatinegativnu vrijednost. Isto je tako jasno da će sa povećanjem rastvorenih supstanci u rastvoruvrijednost osmotskog potencijala padati jer će rastvorene supstance smanjiti sposobnost difuzijskogkretanja čiste vode u rastvoru kroz membranu.

Istraživanje veličine vrijednosti osmotskog potencijala staničnog soka je vrlo značajno jer njegoveniske vrijednosti indiciraju veću sposobnost biljne stanice za upijanjem vode, te veću otpornost iste prema visokim i niskim temperaturama (na ovom svojstvu se temelji zaštitno djelovanje saharoze na protoplazmu stanice)

Najčešće metode za mjerenje osmotskog potencijala su kriopskopska, refraktomerijska i plazmolitičkametoda.

3.a) Određivanje osmotskog potencijala krioskopskom metodom

Uvod:Krioskopija je vrlo precizna metoda određivanja osmotskog potencijala staničnog soka na osnovutačke zamrzavanja. Ova metoda temelji se na Roultovom zakonu koji govori da rastvori imaju nižutačku zamrzavanja u odnosu na čisti rastvarač, što znači da se s porastom koncentracije rastvorasnižava njegova tačka zamrzavanja u odnosu na čistu vodu. Snižavanje tačke zamrzavanja proporcionalno je molekulskoj koncentraciji rastvora i koeficijentu disocijacije.

ci K t ⋅⋅=

t - razlika temperatura na kojoj mrzne rastvor u odnosu na rastvaračK - krioskopska konstanta - sniženje tačke zamrzavanja nekog rastvarača kada je u tom

rastvaraču rastvoren 1 mol neke supstance (za vodu iznosi -1,86Kkg/mol)i - stepen disocijacijec - molekulska koncentracija smjese

Cilj vježbe:Odrediti vrijednost osmotskog potencijala staničnog soka

Materijal i pribor:Biljni materijal, hidraulična presa, epruveta za biljni sok, termometar, krioskop, pluteni čep


17/141


________________________________________________________________________ 17

Hemikalije: NaCl

Postupak: – Hidrauličnom ili ručnom presom iscijediti sok iz biljnog materijala. –

Iscjeđeni sok uliti u cjevčicu krioskopa. – U cjevčicu staviti termometar koji je u gornjem dijelu fiksiran

plutenim čepom. – Tako pripremljenu cjevčicu sa termometrom spustiti u stakleni

izolator, pa u posudu za hlađenje, gdje se nalazi smjesa NaCl i vodeohlađena na -80C. Stalnim kretanjem mješalice gore dole, sok postepeno gubi toplinu i zamrzava se.

– U trenutku zamrzavanja staničnog soka u cjevčici, očitati vrijednostna termometru, te na temelju tog podatka preko tabele 1. (str. 20)odrediti vrijednost osmotskog potencijala.


Stavljanjem cjevčice sa staničnim sokom u navedenu hladnu smjesu, stanični sok će postepeno gubititoplinu i zamrzavati se, što se ubrzava stalnim kretanjem mješalice. Opadanje temperature se prati natermometru i u onom trenutku kada dođe do zamrzavanja soka, temperatura koja je očitana natermometru odgovara tački zamrzavanja staničnog soka. S obzirom na činjenicu da je snižavanje tačkezamrzavanja proporcionalno molekulskoj koncentraciji rastvora, lako je zaključiti da će staničnomsoku sa višom koncentracijom rastvorene supstance trebati više vremena da se zamrzne, što indiciranjegovu nižu vrijednost osmotskog potencijala.Raspon kretanja osmotskog potencijala za svaku sistemsku kategoriju biljaka je velikim dijelomgenetski determiniran. Prema tome, biljke koje imaju viši osmoski pritisak, odnosno nižu vrijednostosmotskog potencijala u staničnom soku, pokazuju i veću otpornost na efekte niskih temperatura. Ovaj podatak je vrlo značajan pri izboru biljaka u selekcijskom i oplemenjivačkom radu.

3.b) Određivanje osmotskog potencijala refraktometrom

Uvod:Refraktometar je optički instrument koji mjeri promjenu prijeloma zraka svjetlosti postignute nagranici dviju različitih materija (zraka i tekućine), a ista je uvjetovana različitom brzinom prolaskasvjetlosti kroz navedene materije. Prelamanje svjetlosti je veće što je viša koncentracija topljive suhematerije u tekućini, odnosno što je veća gustoća tekućine u odnosu na zrak. Dakle, indeks lomasvjetlosti je proporcionalan koncentraciji rastvora, što znači da veći lom svjetlosti na vidnom poljurefraktometra označava višu koncentraciju topljive suhe materije u uzorku, odnosno niži osmotski potencijal ispitivanog uzorka.

Za određivanje osmotskog potencijala u staničnom soku koristi se refraktometar koji se sastoji od:sistema svjetlosnih prizmi i ogledala, okulara, makrovijka za kalibraciju, protočnog sistema za vodu,termometra i displeja.Prednost određivanja osmotskog potencijala refraktometrom, u odnosu na ostale metode, je u tome što je potrebna vrlo mala količina uzorka za analizu, svega 0.05 ml.

Cilj vježbe:Odrediti osmotski potencijal staničnog soka u uzorku biljnog materijala


18/141


________________________________________________________________________ 18

Materijal i pribor: Plodovi voćaka, presa, laboratorijska čaša, kapaljka, refraktometar, vodeno kupatilo

Postupak: – Kalibrirati refraktometar sa dest. vodom (na prizmu refraktometra staviti dest. vodu, protočni

sistem priključiti na vodeno kupatilo (200C), te sa mikrovijkom granicu vidnog polja dovesti na

poziciju centralnog sjecišta). – Nakon provedenog kalibriranja, na prizmu refraktometra staviti kap iscijeđenog biljnog soka,

očitati vrijednost indeksa loma svjetlosti na displeju refraktometra, te na temelju tog podatkaočitati iz tabele 2. vrijednost osmotskog potencijala (str. 21).

Očekivani rezultati:Refraktometar je optički uređaj koji na temelju loma svjetlosti daje važne podatke o svojstvimaispitivanog rastvora. Povećanjem koncentracije rastvorene supstance, što se na skali okularamanifestira povećanjem indeksa loma svjetlosti, snižava se osmotski potencijal ispitivanog rastvora.Podaci dobiveni refraktometrijskom metodom imaju vrlo značajnu primjenu u poljoprivredi jer jevrijednost osmotskog potencijala glavni indikator i pokazatelj otpornosti biljaka na mraz, sušu i drugestresne uvjete.

3.c) Određivanje osmotskog potencijala metodom plazmolize

Uvod:Plazmoliza je pojava pri kojoj dolazi do skupljanja protoplasta i njegovog postepenog odvajanja odstaničnog zida, a nastupa kao posljedica djelovanja jačeg osmotskog pritiska van stanice od osmotskog pritiska u stanici. Do plazmolize dolazi kada se biljnu stanicu stavi u hipertonični rastvor (višakoncentracija rastvorene supstance), pri čemu koncentriraniji vanjski rastvor izvlači iz stanice vodu.

Cilj vježbe: Odrediti osmotski potencijal staničnog soka u uzorku biljnog materijala

Materijal i pribor :Listovi podzemnog izdanka crvenog luka ( Allium cepa), žileti, pinceta, filter papir, kapaljka, predmetna i pokrovna stakalca, mikroskop

Hemikalije:1 M rastvor saharoze

Postupak: –

Od 1 M rastvora saharoze napraviti seriju rastvora saharoze od 1 - 0.1 M na sljedeći način:Epruveta

Rastvor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1mol/dm3

saharoza (ml) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1dest. voda (ml) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

– Na predmetno stakalce, iz svake epruvete staviti po kap rastvora saharoze odgovarajućegmolariteta.

– Na svakom predmetnom stakalcu, u kap dodati komadić unutarnjeg epidermisa luka, pokriti pokrovnim stakalcem, ostaviti da stoji pola sata, te zatim preparate posmatrati pod mikroskopom.


19/141


________________________________________________________________________ 19

– Mikroskopskim promatranjem odrediti stepen plazmolize, te na temelju tog podatka označitikoncentraciju ispitivanog rastvora i očitati iz tabele 2. vrijednost osmotskog potencijala zanavedeni rastvor (stanični sok).

Očekivani rezultati:U ispitivanim preparatima doći će do ulaženja ili izlaženja rastvora iz stanice, ovisno sa kojom je

koncentracijom saharoze preparat epidermisa luka bio tretiran. Onaj rastvor u kojem je plazmoliza tek počela (jedva primjetno odvajanje protoplasta od staničnog zida) uzima se kao izotonični rastvor(rastvor koji ima istu koncentraciju kao i stanični sok). Na osnovu ove koncentracije, prema podacimaiz tabele 2. očita se vrijednost osmotskog potencijala staničnog soka (str. 21).



20/141


________________________________________________________________________ 20

Tabela 1. Vrijednosti osmotskog potencijala staničnog soka u barima, na bazi tačke zamrzavanja( preuzeto iz Međedović i sar., 2006 )

Tačkazamrzavanja

(0C)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

-0,0 0,000 0,123 0,244 0,367 0,488 0,611 0,733 0,855 0,978 1,099-0,1 1,222 1,344 1,466 1,588 1,710 1,833 1,955 2,077 2,199 2,321

-0,2 2,443 2,565 2,686 2,808 2,931 3,053 3,175 3,297 3,419 3,541-0,3 3,663 3,786 3,907 4,030 4,151 4,274 4,395 4,517 4,640 4,761-0,4 4,884 5,005 5,128 5,249 5,371 5,493 5,615 5,738 5,859 5,981-0,5 6,103 6,225 6,347 6,469 6,591 6,713 6,835 6,956 7,079 7,200-0,6 7,323 7,445 7,566 7,689 7,810 7,932 8,054 8,176 8,297 8,420-0,7 8,542 8,663 8,785 8,907 9,029 9,150 9,273 9,395 9,516 9,638-0,8 9,760 9,882 10,00 10,12 10,25 10,37 10,49 10,62 10,74 10,86-0,9 10,98 11,10 11,22 11,35 11,47 11,59 11,71 11,83 11,95 12,07-1,0 12,20 12,32 12,44 12,56 12,68 12,80 12,93 13,05 13,17 13,29-1,1 13,41 13,53 13,66 13,78 13,90 14,02 14,14 14,26 14,38 14,51-1,2 14,63 14,75 14,87 14,99 15,11 15,24 15,36 15,48 15,60 15,72-1,3 15,84 15,96 16,09 16,21 16,33 16,45 16,57 16,69 16,82 16,94-1,4 17,06 17,18 17,30 17,42 17,55 17,67 17,79 17,91 18,03 18,15-1,5 18,27 18,40 18,52 18,64 18,76 18,88 19,00 19,13 19,25 19,37-1,6 19,49 19,61 19,73 19,85 19,98 20,10 20,22 20,34 20,46 20,58-1,7 20,71 20,83 20,95 21,07 21,19 21,31 21,44 21,56 21,68 21,80-1,8 21,92 22,04 22,16 22,29 22,41 22,53 22,65 22,77 22,89 23,02-1,9 23,14 23,26 23,38 23,50 23,62 23,74 23,87 23,99 24,11 24,23-2,0 24,35 24,47 24,60 24,72 24,84 24,95 25,07 25,19 25,31 25,44-2,1 25,56 25,68 25,80 25,92 26,04 26,17 26,29 26,41 26,53 26,65-2,2 26,77 26,90 27,02 27,14 27,26 27,38 27,50 27,62 27,75 27,87-2,3 27,99 28,11 28,23 28,35 28,48 28,60 28,71 28,83 28,95 29,07-2,4 29,19 29,32 29,44 29,56 29,68 29,80 29,92 30,05 30,17 30,29-2,5 30,41 30,53 30,65 30,77 30,90 31,02 31,14 31,26 31,34 31,49-2,6 31,62 31,74 31,86 31,98 32,10 32,22 32,35 32,47 32,59 32,71-2,7 32,83 32,95 33,07 33,20 33,32 33,43 33,56 33,68 33,79 33,92-2,8 34,04 34,16 34,28 34,40 34,52 34,64 34,76 34,88 35,01 35,13-2,9 35,24 35,36 35,49 35,61 35,73 35,85 35,97 36,09 36,21 36,34-3,0 36,46 36,58 36,70 36,82 36,94 37,07 37,19 37,31 37,43 37,54-3,1 37,66 37,78 37,91 38,03 38,15 38,27 38,39 38,51 38,64 38,76-3,2 38,88 39,00 39,12 39,23 39,36 39,48 39,60 39,72 39,84 39,96

-3,3 40,08 40,21 40,33 40,45 40,57 40,69 40,80 40,93 41,05 41,17-3,4 41,29 41,41 41,53 41,65 41,78 41,90 42,02 42,14 42,25 42,37-3,5 42,50 42,62 42,74 42,86 42,98 43,10 43,22 43,35 43,47 43,58-3,6 43,70 43,82 43,94 44,07 44,19 44,31 44,43 44,55 44,67 44,79-3,7 44,91 45,03 45,15 45,27 45,39 45,51 45,64 45,76 45,88 46,00-3,8 46,11 46,23 46,35 46,48 46,60 46,72 46,84 46,96 47,08 47,21-3,9 47,32 47,44 47,56 47,68 47,80 47,93 48,05 48,17 48,29 48,41-4,0 48,52 48,64 48,77 48,89 49,01 49,13 49,25 49,37 49,50 49,61-4,1 49,73 49,85 49,97 50,09 50,21 50,34 50,46 50,58 50,69 50,81-4,2 50,93 51,06 51,18 51,30 51,42 51,54 51,65 51,77 51,90 52,02-4,3 52,14 52,26 52,38 52,50 52,62 52,74 52,86 52,98 53,10 53,22-4,4 53,34 53,47 53,58 53,70 53,82 53,94 54,06 54,19 54,31 54,43-4,5 54,54 54,66 54,78 54,90 55,03 55,15 55,27 55,39 55,50 55,62-4,6 55,75 55,87 55,99 56,11 56,23 56,34 56,46 56,59 56,71 56,83-4,7 56,95 57,07 57,19 57,31 57,43 57,55 57,67 57,79 57,91 58,03-4,8 58,15 58,27 58,39 58,51 58,63 58,75 58,88 58,99 59,11 59,23

-4,9 59,35 59,47 59,59 59,72 59,83 59,95 60,07 60,19 60,31 60,44-5,0 60,56 60,67 60,79 60,91 61,03 61,15 61,28 61,39 61,51 61,63-5,1 61,75 61,87 62,00 62,12 62,23 62,35 62,47 62,59 62,71 62,84-5,2 62,95 63,07 63,19 63,31 63,43 63,56 63,67 63,79 63,91 64,03-5,3 64,15 64,27 64,39 64,51 64,63 64,75 64,87 64,99 65,11 65,23-5,4 65,35 65,47 65,59 65,71 65,82 65,95 66,07 66,19 66,31 66,43-5,5 66,54 66,67 66,79 66,91 67,03 67,15 67,26 67,38 67,51 67,63-5,6 67,75 67,87 67,98 68,10 68,23 68,35 68,47 68,59 68,70 68,82-5,7 68,94 69,07 69,19 69,30 69,42 69,54 69,66 69,79 69,91 70,02-5,8 70,14 70,26 70,38 70,50 70,62 70,74 70,86 70,98 71,10 71,21-5,9 71,34 71,46 71,58 71,70 71,82 71,93 72,05 72,18 72,30 72,42


21/141


________________________________________________________________________ 21

Tabela 2. Vrijednosti osmotskog potencijala i molarne koncentracije rastvora saharoze na bazi indeksaloma svjetlosti (preuzeto iz Međedović i sar., 1999)

Molarnakoncentracija

mol/dm3

Osmotskipotencijal

(bar)

Indeksloma svj.(nD20)


mol/dm3

Osmotskipotencijal

(bar)

Indekslomasvj.

(nD20)


mol/dm3

Osmotskipotencijal

(bar)

Indekslomasvj.

(nD20) 0,000 -0,00 1,3503 0,300 -8,24 1,3652 0,600 -18,00 1,3800

0,005 -0,13 1,3506 0,305 -8,38 1,3654 0,605 -18,18 1,38020,010 -0,26 1,3508 0,310 -8,53 1,3657 0,610 -18,37 1,38050,015 -0,40 1,3511 0,315 -8,68 1,3659 0,615 -18,56 1,38070,020 -0,54 1,3513 0,320 -8,82 1,3662 0,620 -18,74 1,38100,025 -0,67 1,3515 0,325 -8,97 1,3664 0,625 -18,93 1,38120,030 -0,80 1,3518 0,330 -9,12 1,3667 0,630 -19,12 1,38150,035 -0,94 1,3521 0,335 -9,26 1,3669 0,635 -19,31 1,38170,040 -1,07 1,3524 0,340 -9,41 1,3671 0,640 -19,49 1,38190,045 -1,21 1,3526 0,345 -9,56 1,3673 0,645 -19,68 1,38220,050 -1,34 1,3529 0,350 -9,70 1,3677 0,650 -19,86 1,38240,055 -1,47 1,3531 0,355 -9,86 1,3679 0,655 -20,06 1,38270,060 -1,61 1,3534 0,360 -10,00 1,3682 0,660 -20,24 1,38290,065 -1,74 1,3536 0,365 -10,15 1,3684 0,665 -20,43 1,38330,070 -1,87 1,3538 0,370 -10,30 1,3687 0,670 -20,61 1,38350,075 -2,01 1,3541 0,375 -10,46 1,3690 0,675 -20,81 1,38380,080 -2,14 1,3543 0,380 -10,62 1,3692 0,680 -20,99 1,3840

0,085 -2,27 1,3546 0,385 -10,78 1,3694 0,685 -21,18 1,38430,090 -2,41 1,3548 0,390 -10,94 1,3697 0,690 -21,37 1,38450,095 -2,54 1,3551 0,395 -11,10 1,3699 0,695 -21,58 1,38480,100 -2,67 1,3553 0,400 -11,25 1,3702 0,700 -21,77 1,38500,105 -2,81 1,3555 0,405 -11,42 1,3704 0,705 -21,97 1,38530,110 -2,95 1,3558 0,410 -11,58 1,3707 0,710 -22,16 1,38550,115 -3,08 1,3560 0,415 -11,74 1,3709 0,715 -22,37 1,38570,120 -3,21 1,3563 0,420 -11,89 1,3712 0,720 -22,56 1,38600,125 -3,34 1,3565 0,425 -12,05 1,3714 0,725 -22,76 1,38620,130 -3,47 1,3567 0,430 -12,22 1,3716 0,730 -22,95 1,38640,135 -3,61 1,3570 0,435 -12,38 1,3718 0,735 -23,16 1,38670,140 -3,75 1,3572 0,440 -12,53 1,3721 0,740 -23,35 1,38690,145 -3,83 1,3575 0,445 -12,69 1,3723 0,745 -23,55 1,38720,150 -4,01 1,3577 0,450 -12,85 1,3725 0,750 -23,74 1,38740,155 -4,14 1,3580 0,455 -13,02 1,3728 0,755 -23,95 1,38760,160 -4,27 1,3582 0,460 -13,18 1,3730 0,760 -24,15 1,3879

0,165 -4,41 1,3585 0,465 -13,34 1,3733 0,765 -24,33 1,38810,170 -4,54 1,3587 0,470 -13,50 1,3735 0,770 -24,59 1,38840,175 -4,67 1,3590 0,475 -13,68 1,3737 0,775 -24,80 1,38860,180 -4,81 1,3592 0,480 -13,84 1,3740 0,780 -25,01 1,38880,185 -4,94 1,3595 0,485 -14,01 1,3742 0,785 -25,22 1,38910,190 -5,03 1,3597 0,490 -14,17 1,3745 0,790 -25,44 1,38930,195 -5,22 1,3601 0,495 -14,33 1,3747 0,795 -25,66 1,38960,200 -5,36 1,3603 0,500 -14,50 1,3750 0,800 -25,87 1,38980,205 -5,50 1,3606 0,505 -14,67 1,3754 0,805 -26,08 1,39010,210 -5,64 1,3608 0,510 -14,83 1,3756 0,810 -26,30 1,39030,215 -5,79 1,3610 0,515 -14,99 1,3759 0,815 -26,50 1,39050,220 -5,94 1,3613 0,520 -15,15 1,3761 0,820 -26,72 1,39080,225 -6,08 1,3615 0,525 -15,33 1,3763 0,825 -26,94 1,39110,230 -6,22 1,3618 0,530 -15,49 1,3766 0,830 -27,15 1,39140,235 -6,36 1,3621 0,535 -15,67 1,3769 0,835 -27,35 1,39160,240 -6,50 1,3623 0,540 -15,84 1,3771 0,840 -27,55 1,39180,245 -6,65 1,3625 0,545 -16,03 1,3774 0,845 -27,76 1,39210,250 -6,79 1,3627 0,550 -16,18 1,3777 0,850 -27,96 1,39230,255 -6,93 1,3630 0,555 -16,38 1,3779 0,855 -28,16 1,39260,260 -7,07 1,3632 0,560 -16,56 1,3781 0,860 -28,36 1,39280,265 -7,22 1,3635 0,565 -16,74 1,3784 0,865 -28,57 1,39310,270 -7,36 1,3637 0,570 -16,93 1,3786 0,870 -28,77 1,39330,275 -7,51 1,3639 0,575 -17,11 1,3789 0,875 -28,97 1,39360,280 -7,65 1,3642 0,580 -17,28 1,3791 0,880 -29,17 1,39380,285 -7,80 1,3644 0,585 -17,46 1,3793 0,885 -29,43 1,39410,290 -7,94 1,3647 0,590 -17,65 1,3795 0,890 -29,68 1,39430,295 -8,09 1,3649 0,595 -17,83 1,3798 0,895 -29,88 1,3945


22/141


________________________________________________________________________ 22

Vježba br. 4. OBLICI PLAZMOLIZE

Uvod u vježbu:Plazmoliza je pojava pri kojoj dolazi do skupljanja protoplasta i njegovog postepenog odvajanja odstaničnog zida. Do plazmolize dolazi kada se biljna stanica stavi u hipertonični rastvor (visokokonc.rastvor). U tim okolnostima, u cilju izjednačenja koncentracija rastvora unutar i van stanice, voda iz

stanice difundira kroz staničnu membranu (plazmalemu) i razrijeđuje vanjski hipertonični rastvor.Zbog gubitka vode, unutarnji sadržaj stanice se skuplja, što se manifestira plazmolizom, odnosnoodvajanjem protoplasta od staničnog zida.

Oblik plazmolize ovisi o viskoznosti protoplasta. Ako je viskoznost mala, protoplast se vrlo lakoodvaja od staničnog zida i poprima zaobljen oblik, smješten najčešće u sredini stanice. Takav tip plazmolize naziva se konveksna plazmoliza. Kod stanica sa većom viskoznošću, protoplast se težeodvaja od staničnog zida i nanekoliko mjesta ostaje priljubljenuz zid, te poprima tzv. konkavanoblik (konkavna plazmoliza).Oblik plazmolize gdje je protoplast na nekoliko mjestačvrsto vezan uz stanični zidnaziva se grčevita plazmoliza, a javlja se kod stanica sa vrloviskoznim protoplastom.

Poseban oblik plazmolize, koji senaziva kapasta plazmoliza, javljase u slučaju kada se biljna stanica nalazi u hipertoničnom rastvoru kalij - tiocijanata (1 M KSCN).Tada dolazi do intrabilnosti, odnosno do postepenog ulaženja kalijevih i tiocijanat iona uhijaloplazmu. Ovi ioni lako prolaze kroz plazmalemu, ali ne i kroz tonoplast koji ima izražajnijesvojstvo zaustavljanja njihovog kretanja u odnosu na plazmalemu. Ulaskom u hijaloplazmu navedeniioni snažno privlače molekule vode, što za posljedicu ima bubrenje hijaloplazme. Nabubreli dijelovihijaloplazme poput kape obavijaju vakuolu, te odatle i potječe naziv za ovaj tip plazmolize. Ako se biljna stanica dulje izloži djelovanju rastvora kalij - tiocijanata, kapasta plazmoliza može preći utonoplast plazmolizu. U tom slučaju dolazi do priljubljivanja protoplasta uz stanični zid (uvjetovanonastavkom bubrenja hijaloplazme), uz istodobno drastično smanjivanje sadržaja vode u vakuoli koja idalje ostaje u plazmoliziranom stanju (voda iz vakuole izlazi u hijaloplazmu u cilju razrijeđenjavanjskog rastvora).

Ukoliko se plazmolizirana stanica stavi u vodu ili u hipotonični rastvor (rastvor manje koncentracije),voda se vraća u stanicu i protoplast zauzima prvobitni položaj. Taj proces se naziva deplazmoliza.

Cilj vježbe:

Dokazati različite oblike plazmolize

Materijal i pribor:Listovi podzemnog izdanka crnog luka ( Allium cepa), žileti, pinceta, filter papir, kapaljka, predmetna i pokrovna stakalca, mikroskop

Hemikalije:1 M C12H22O11, 0.16 M CaCl2, 0.25 M KCl, 1M KSCN (kalijev tiocijanat)


23/141


________________________________________________________________________ 23

Postupak: – Isječke epidermisa ljuskastih listova crvenog luka (Allium cepa) potopiti zasebno u rastvor 0.16 M

CaCl2, 0.25 M KCl i 1 M KSCN. – Nakon pola sata isječke epidermisa luka, rastvorene u rastvoru CaCl2 i KCl, staviti na predmetna

stakalca, nanijeti kap dest. vode, te promatrati izgled stanica pod mikroskopom. –

Filter papirom upiti dest. vodu i na isječke epidermisa dodati kap 1 M rastvora (saharoze).

– Dodatak rastvora saharoze (hipertonični rastvor) izazvat će različite oblike plazmolize kod stanicaepidermisa zavisno o tome da li su isječci bili uronjeni u rastvor CaCl2 ili u rastvor KCl.

– Sa isječcima epidermisa luka potopljenim u rastvoru 1 M KSCN, provesti sljedeći postupak:isječke staviti na predmetno stakalce, pokriti pokrovnim stakalcem, te promatrati promjene podmikroskopom.

Očekivani rezultati:Dodatak hipertoničnog rastvora (1 M rastvor saharoze) uzrokovat će u stanicama epidermisa luka potopljenim u rastvorima KCl i CaCl2 različite oblike plazmolize. Djelovanjem rastvora saharoze naisječke epidermisa luka koji su bili tretirani KCl, doći će do brzog odvajanja protoplasta od staničnogzida jer jednovalentni ioni (K +) smanjuju viskoznost, čime protoplast postaje manje kompaktan. Kao

posljedica toga protoplast se lako odvaja od staničnog zida i poprima loptast izgled. Ovakav oblik plazmolize naziva se konveksna plazmoliza.Djelovanjem rastvora saharoze na isječke epidermisa luka koji su bili tretirani CaCl2, doći će dosporijeg odvajanja protoplasta od staničnog zida jer dvovalentni ioni (Ca2+) povećavaju viskoznost. Uovom slučaju, protoplast se slabije odvaja od zida, te na mnogim mjestima ostaje priljubljen uz zid.Ovakav oblik plazmolize naziva se konkavna plazmoliza.Promatranjem epidermisa luka, potopljenog u 1 M rastvor kalij - tiocijanata, pod mikroskopom uočitće se pojava plazmolize koja je u početku konveksna, ali vrlo brzo zbog stvarajanja hidratacijskih plašteva oko kalijevih iona, prelazi u kapastu plazmolizu. Poslije otprilike dvadesetak minuta bubrenjem protoplasta ispuni se čitav prostor do staničnog zida, dok vakuola i dalje ostaje u plazmoliziranom stanju. Ovaj oblik plazmolize naziva se tonoplast plazmoliza.



24/141


________________________________________________________________________ 24

Vježba br. 5. VODNI POTENCIJAL I METODE NJEGOVOG ODREĐIVANJA

Uvod u vježbu:Status vode u biljkama se obično izražava vodnim potencijalom, a pod ovim pojmom se podrazumijeva hemijski potencijal vode u biljci ili nekom njenom dijelu u usporedbi sa hemijskim potencijalom čiste vode pri istoj temperaturi i atmosferskom pritisku (hemijski potencijal je slobodna

energija kojom raspolaže jedan mol neke suspstance, a izražava se u Pa ). Budući da je hemijski potencijal čiste vode jednak 0 MPa (pri atmosferskom pritisku od 101 kPa i temperaturi od 298 K),vodni potencijal bilo kojeg rastvora će uvijek imati negativnu vrijednost.Sa aspekta uzgoja biljaka, vrijednost vodnog potencijala je vrlo značajna jer pokazuje koju količinuvode biljka, odnosno neki njen dio, može da primi.Sposobnost primanja vode od strane biljke je tim veća što je negativnija vrijednost vodnog potencijalau biljci. Voda se uvijek kreće iz područja višeg u područje nižeg vodnog potencijala, što znači da ćeukoliko je vodni potencijal u stanicama korijenovog sistema niži u odnosu na rastvor zemljišta, vodaulaziti, a ne izlaziti iz korijena biljke (niži vodni potencijal podrazumijeva višu koncentracijurastvorenih supstanci u sustavu i obrnuto).Za razumijevanje načina ulaska i izlaska vode iz biljke, vrlo je važno znati da bez obzira na odnos

vodnih potencijala unutar i van stanice, stanica može primati samo onoliko vode koliko joj unutrašnjihidrostatski pritisak, koji se stvara u stanici uslijed ulaska vode, to dopusti. Naime ulaskom vode ustanicu povećava se turgor, odnosno pritisak unutrašnjeg sadržaja stanice na stanični zid. Uslijeddjelovanja turgora, stanični zid se do izvjesne mjere rasteže i pri tome i sam sa svoje strane potiskujestanični sadržaj. Ovaj pritisak staničnog zida na unutrašnji sadržaj stanice se naziva zidni pritisak i on je taj koji onemogućava neograničeno ulaženje vode u stanicu. On u suštini ne sprječava ulazak vodeveć izbacuje višak vode napolje. Zidni pritisak i turgorski pritisak su u osnovi iste veličine samo susuprotnih smjerova.Teoretski gledano, da nema staničnog zida i turgorskog (a posljedično i zidnog) pritiska, stanica bi prema zakonu osmoze mogla primati vodu iz razrijeđenijeg medija sve do momenta dok se neizjednače koncentracije sa obje strane membrane. Naravno da bi se stanica, zbog ograničenosti svog

volumena, od siline vode koja ulazi u nju u jednom momentu rasprsla. Zahvaljujući staničnom zidu,odnosno postojanju turgorskog i zidnog pritiska, to se ne događa.Sumarno, na status vode u biljci (vodni potencijal) istovremeno utiču dvije sile: osmotski pritisak iturgor. Kada je osmotski pritisak veći od turgorskog voda će ulaziti u biljnu stanicu i obrnuto kada jeosmotski pritisak manji od turgorskog voda će izlaziti iz stanice. U trenutku izjednačavanja vrijednostiovih dvaju pritisaka ulazak i izlazak vode iz stanice je u ravnoteži.

Najčešće metode za mjerenje vodnog potencijala su ravnotežne metode: metoda na temelju promjenemase i metoda po Šardakovu.

5.a) Određivanje vodnog potencijala ravnotežnom metodom na osnovu promjene mase

Uvod:Određivanje vodnog potencijala biljnog tkiva ovom metodom je vrlo jednostavno. Odabrana biljnatkiva se dovode u ravnotežu sa rastvorima poznatog vodnog potencijala na način da se uzorak tkiva poznate mase stavi u niz rastvora različitog vodnog potencijala.Tkiva koja imaju viši vodni potencijal od rastvora u kojem se nalaze gubit će masu zbog izlaženjavode. Obrnuto, tkiva čiji je vodni potencijal niži od vodnog potencijala rastvora povećavat će svojumasu zbog ulaženja vode. Ako tkivo ne mijenja masu, znači da je vrijednost vodnog potencijala biljnog tkiva jednaka vrijednosti vodnog potencijala rastvora.


25/141


________________________________________________________________________ 25

Budući da je vodni potencijal rastvora izvan biološkog sistema (npr. rastvor šećera u vodi), proporcionalan osmotskom potencijalu (jer turgora nema), njegovu vrijednost je lako izračunati.Za izračunavanje osmotskog potencijala takvih rastvora dovoljno je imati sljedeće podatke:koncentraciju rastvora i apsolutnu temperaturu (K) sredine u kojoj se izvodi eksperiment.

Ako je poznata koncentracija rastvorenih materija u rastvoru, osmotski potencijal rastvora Ψπ se možeizračunati računskim putem na sljedeći način:

Ψπ = - c · R ·T

Ψπ = osmotski potencijal (Pa)R = plinska konstanta (8,314 J K -1 mol-1)

c = koncentracija rastvora (mol m-3)T = apsolutna temperatura (K) sredine u kojoj se izvodi eksperiment

Ako je poznata koncentracija rastvora, vrijednost osmotskog potencijala se može očitati iz tabele 2(str. 21).

Cilj vježbe:Odrediti vodni potencijal biljnog tkiva

Materijal i pribor:Krtole krompira (Solanum tuberosum), epruvete, Petrijeve posude, vaga, nož, filter papir

Hemikalije:1 M rastvor saharoze

Postupak: – Od 1M rastvora saharoze napraviti seriju rastvora saharoze od 1 do 0,1 M na sljedeći način:

EpruvetaRastvor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

1M saharoze (ml) 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1dest. voda (ml) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

–

Krtolu krompira isjeći na tanke diskove debljine 3-5 mm i izvagati ih. – Nakon vaganja isječke staviti u Petrijeve posude, u rastvore saharoze različitih koncentracija. – Sat vremena poslije, isječke izvaditi iz posudica, filter papirom odstraniti suvišnu vodu i ponovo

izvagati masu svakog isječka. –

Usporediti mase isječka nakon oba vaganja, te na temelju tih podataka očitati osmotski, a time ivodni potencijal rastvora iz tabele 2..


Vodni potencijal biljnog tkiva jednak je vodnom potencijalu onog rastvora saharoze u kojem nijedošlo do promjene mase isječka nakon prvog i drugog vaganja. Takav rastvor se naziva izotoničan, avrijednost njegovog osmotskog, a time i vodnog potencijala očita se iz tabele 2 (str. 21).

5.b) Određivanje vodnog potencijala metodom po Šardakovu

Uvod:Određivanje vodnog potencijala metodom po Šardakovu se temelji na određivanju promjenekoncentracije rastvora u kojem je određeno vrijeme stajalo biljno tkivo. Ovisno o vodnom potencijalu


26/141


________________________________________________________________________ 26

biljnog tkiva, rastvor će primati vodu iz tkiva (smanjit će se koncentracija rastvora, a time i gustoća) iliće dio vode iz rastvora ući u biljno tkivo (povećat će se koncentracija rastvora). Ako se koncentracijarastvora ne promijeni, to znači da nije bilo neto-kretanja vode u tkivo i iz tkiva, odnosno da je vodni potencijal rastvora jednak vodnom potencijalu biljnog tkiva.Odnos između vodnog potencijala rastvora i biljnog tkiva može se utvrditi kada se kap iz originalnograstvora stavi u rastvor iste koncentracije u kojem je stajalo biljno tkivo. Kap će u navedenom rastvoru

padati, podizati se prema površini ili se zadržati na istom mjestu, ovisno o tome da li je prethodnodošlo do promjene koncentracije rastvora uslijed stavljanja biljnog tkiva.

Cilj vježbe:Odrediti vodni potencijal biljnog tkiva

Materijal i pribor:Listovi neke biljke (Tradescantia zebrina), metalni bušač u obliku prstena, laboratorijska čaša, 2 stalkaza epruvete, 21 epruveta, kapaljka, 2 pipete od 10 ml, vaga, filter papir

Hemikalije:1 M rastvor saharoze, metilenski rastvor

Postupak: – Od osnovnog 1M rastvora saharoze napraviti seriju rastvora saharoze od 1 do 0.1 M na istovjetan

način kao i u prethodnoj vježbi. –

Po 5 ml iz svake epruvete pipetom prenijeti u drugu epruvetu, odnosno tekućinu iz svake epruvete(10 ml) raspodijeliti na dva jednaka dijela (2 x 5 ml). Jednu seriju epruveta sa rastvorima saharoze poznate koncentracije staviti u jedan stalak, a drugu seriju u drugi.

– List otkinuti sa ispitivane biljke, metalnim bušačem napraviti isječke lista i izvagati ih. Odmah potom u svaku epruvetu u prvom stalku staviti po jedan isječak lista poznate mase. U svakuepruvetu u drugom stalku staviti po kap metilenskog modrila i promiješati.

–

Nakon tačno sat vremena iz prve epruvete izvaditi isječak lista i u epruvetu kapaljkom dodati kap

metilenskog rastvora iz prve epruvete, ali iz drugog stalka. Vrlo je važno kap pomoću kapaljkestaviti u sredinu epruvete kako bi se moglo pratiti kretanje kapi u epruveti. – Istovjetan postupak potom ponoviti i sa preostalim epruvetama, odnosno rastvorima saharoze. – Promatrati kretanje kapi originalnog rastvora u epruvetama u kojima je prethodno bio isječak lista,

te na temelju toga donijeti zaključke.

Očekivani rezultati:Rastvor saharoze u kojem nije došlo do pomicanja kapi nakon provedenog postupka ima isti vodni potencijal kao i biljno tkivo (lisni isječak biljke Tradescantia zebrina). Vrijednost njegovogosmotskog, a time i vodnog potencijala očita se iz tabele 2.


27/141


________________________________________________________________________ 27

Laboratorijski izvještaj

Vježba br. 1. Uticaj fizičkih i hemijskih reagensa na propustljivost membrane

Opis zapažanja:

Odgovorite na pitanja:1.

Koja je osnovna funkcija stanične membrane i od kojih građevnih komponenti se membranasastoji?

2.

Objasnite uticaj kiselina i baza na selektivnu propustljivost membrane.3. Objasnite zaštitno djelovanje saharoze na stabilnost membrane.

Datum: Potpis:


28/141


________________________________________________________________________ 28


Vježba br. 2. Osmoza

Opis zapažanja:


Definirajte pojam osmoze.2.

Objasnite funkciju celofana u improvizovanom Pfefferovom osmometru.3.

Definirajte pojam hipertoničnog, hipotoničnog i izotoničnog rastvora.

Datum: Potpis:


29/141


________________________________________________________________________ 29


Vježba br. 3. Mjerenje osmotskog potencijala staničnog soka

Opis zapažanja:


Objasnite pojam osmotskog potencijala.2.

S poljoprivrednog aspekta, zbog čega je važna vrijednost osmotskog potencijala?3.

Objasnite princip rada refraktometra.

Datum: Potpis:


30/141


________________________________________________________________________ 30


Vježba br. 4. Oblici plazmolize

Opis zapažanja:


Definirajte pojam plazmolize.2.

Objasnite razliku između konkavne, konveksne i tonoplast plazmolize.

Datum: Potpis:


31/141


________________________________________________________________________ 31


Vježba br. 5. Vodni potencijal i metode njegovog određivanja

Opis zapažanja:


Definirajte pojam vodnog potencijala.2.

Objasnite razliku između turgora i osmotskog pritiska.3.

Zbog čega vodni potencijal ima negativnu vrijednost?

Datum: Potpis:


32/141

Fiziologija biljaka - praktikum Vodni režim biljaka

________________________________________________________________________ 32

II. VODNI REŽIM BILJKE (PROMET VODE U BILJCI)

Pod vodnim režimom biljke podrazumijeva se cjelokupni promet vode u biljci, a isti obuhvaća primanje, transport i odavanje vode iz biljke.

Većina biljaka, vodu sa rastvorenim mineralnim materijama prima putem korijenovih dlačica

procesom osmoze, pri čemu voda u cilju izjednačavanja koncentracija prelazi iz razrijeđenijeg medija(rastvora zemljišta) u koncentrirani medij (korijenove dlačice).

Transport vode u biljci se dijelom odvija ekstavaskularno (od stanice do stanice), a dijelom vaskularno(kroz provodna tkiva).

Ekstravaskularni transport vode u biljci predstavlja transport na male udaljenosti. Primjer takvogtransporta je transport vode od korijenovih dlačica do endodermisa primarne kore korijena. Pokretačkasila u ovom transportu je razlika vodnog potencijala između stanica.

Vaskularni transport vode u biljci podrazumijeva transport vode na veće udaljenosti. Primjer takvogtransporta je transport vode od centralnog cilindra korijena do listova biljke kroz provodno tkivoksilem. Kada voda dođe u ksilem, njeno ascendentno kretanje prema listovima je moguće zahvaljujućidvomotornom mehanizmu kojeg sačinjavaju usisavajuća sila transpiracije i korijenov pritisak.

Usisavajuća sila transpiracije je glavni pokretač vodnih tokova, a nastaje kao rezultat isparavanja vodeiz lista u atmosferu. Jasnije rečeno, u cilju izjednačavanja koncentracije vode u listu i vanjskojatmosferi, biljka transpiracijom gubi vodu. Posljedica toga je manjak vode u stanicama lista i stvaranja jake usisavajuće sile, uslijed čega dolazi do povlačenja vode iz korijena prema listu. Zbog kohezionogkaraktera vode i sposobnosti njene adhezije na zidove ksilemskih elemenata vodeni stupac se nikad ne prekida. Kada voda dođe u list, vrlo mali dio se u koristi za proces fotosinteze, a veći dio difuzijskiizlazi iz lista u vanjsku okolinu. Korijenov pritisak, dodatno pospješuje uzlazno kretanje vode premalistovima, iako isti u tome nema veliki značaj. Razlog tome je što ova sila ni izbliza nije dovoljna da bi savladala razliku vodnog potencijala između atmosfere i stanica korijena (korijenov pritisak nastajekao rezultat nakupljanja osmotski aktivnih materija u ksilemu korijena).

Odavanje, odnosno izlučivanje vode iz biljke može se odvijati transpiracijom (u obliku vodene pare),gutacijom (u obliku tekućine) i suzenjem (u obliku tekućine - suza).

Pod transpiracijom se podrazumijeva odavanje vode sa svih nadzemnih dijelova biljke u vanjskuokolinu u obliku vodene pare. Ovisno od pozicije transpiracijske površine razlikuje se lenticelarna,kutikularna i stomatalna transpiracija. Odavanje vode kroz lenticele ili kroz kutikulu, koja jenepropusna za vodu, je zanemarivo i najveći dio transpiracije odvija se preko stoma. Značajtranspiracije je u tome što omogućava neprekidan tok vode od korijena do listova i što štiti biljku od prekomjernog zagrijavanja. Pokretačka snaga transpiracije je gradijent vodnog potencijala izmeđukorijena, nadzemnih dijelova biljke i nezasićene atmosfere.

Gutacija je proces odavanja vode u obliku kapljica sa rubnih površina listova. Javlja se u vrijemevisoke relativne vlage zraka, kada su uvjeti za primanje vode optimalni, a za odavanje vode putem

transpiracije minimalni (npr. noću i danju u tropskim kišnim šumama). U takvim okolnostima, gutacija preuzima funkciju transpiracije osiguravajući time ravnotežu vodnog režima i neprekidan protok vodekroz biljku.

Suzenje je proces odavanja vode iz biljke u tekućem obliku, ali na mjestu mehaničke povrede (rane na biljci). Odavanje vode nije uvjetovano gradijentom vodnog potencijala, već nastaje pod uticajem pritiska korijena.


33/141


________________________________________________________________________ 33

Vježba br. 1. ODREĐIVANJE SADRŽAJA SLOBODNE, HIGROSKOPSKE I UKUPNEVODE U BILJNOM MATERIJALU

Uvod u vježbu:Velika potreba za vodom i ključna uloga vode u fiziološkim procesima u biljci čine vodu osnovnom inezamjenjivom komponentom u biljci. Voda predstavlja medij u kojem se odvija transport metabolita

u stanici i kroz biljku u cjelini, univerzalni je rastvarač, neposredni je učesnik u mnogim hemijskimreakcijama, omogućava održavanje strukturnog jedinstva stanice, te štiti biljku od prekomjernogzagrijavanja.U biljci se nalazi slobodna i vezana voda. Pod pojmom slobodne (transpiracijske) vode podrazumijevase voda koja struji od korijena, preko stabljike, do lišća gdje potom isparava. Slobodna voda se nalaziu vakuolama, međustaničnim prostorima i adsorbirana na površini tkiva. Njena uloga je prvenstvenovezana za transport materija iz korijena u nadzemne organe biljke, te za reguliranje topline biljke.Pod pojmom vezane vode podrazumijeva se voda vezana za različite spojeve u protoplastu i ona u pravilu čini 4 - 7 % ukupne vode u biljci. Vezana voda može biti osmotski vezana (vezana za ione imale molekule), koloidno vezana (vezana za koloidne micele) i higroskopski vezana voda (čvrstoadsorbirana voda).

1.a) Određivanje sadržaja slobodne vode

Uvod: Najjednostavniji način određivanja slobodne vode u biljnom materijalu jest sušenje na sobnojtemperaturi. Nedostatak ove metode je dugo vrijeme potrebno za isparavanje slobodne vode (i donekoliko dana). Sušenje biljnog materijala se može obavljati i u sušnicima na temperaturi 50 - 60 0C,čime se znatno smanjuje vrijeme odvijanja postupka. Količina uzorka koja se uzima za sušenja varirazavisno od biljnog materijala i sadržaja vlage u njemu, ali se u pravilu te vrijednosti kreću od 50 do200 g.

Cilj vježbe:Odrediti sadržaj slobodne vode u biljnom materijalu

Materijal i pribor:Biljni materijal, skalper, Petrijeve posude, sušnica, analitička vaga

Postupak: – Uzorak biljnog materijala usitniti skalperom, izmjeriti na vagi, prenijeti u Petrijeve posudice i

sušiti u sušioniku na temperaturi 50 - 600C. – Vrijeme trajanja sušenja zavisi od količine vlage u uzorku (može trajati i do 24 sata). – Sušenje se prekida u momentu postizanja konstantne mase (kada dva uzastopna mjerenja pokažu

istu masu).

– Razlika u masi između početnog i krajnjeg mjerenja predstavlja masu slobodne vode.

–

Sadržaj slobodne vode u biljnim dijelovima se izražava u procentima, te je potrebno rezultatedobivene vaganjem uzorka prije i nakon sušenja uvrstiti u sljedeću formulu:

% slobodne vode =m

100m1 ⋅

m1 - razlika između prvobitne mase i mase poslije sušenjam - prvobitna masa (masa prije sušenja)


34/141


________________________________________________________________________ 34

1.b) Određivanje sadržaja higroskopske i ukupne vode

Uvod:Higroskopska voda predstavlja čvrsto adsorbiranu vodu koja je mehanički vezana za biljnu materiju ikoja je biljkama potpuno nedostupna. Određivanje higroskopske vode se zasniva na sušenju biljnogmaterijala na temperaturi od 105 do 1300C, pri kojoj higroskopska voda isparava.

Cilj vježbe:Odrediti sadržaj higroskopske vode u biljnom materijalu

Materijal i pribor:Biljni materijal (listovi, kora sjeme...), skalper, Petrijeve posude, sušnica sa automatskom regulacijomtemperature, analitička vaga, eksikator

Postupak: – Biljni materijal, kojem je prethodno određen sadržaj slobodne vode, izmjeriti na analitičkoj vagi,

prenijeti u Petrijeve posude i sušiti u sušnici na temperaturi 1300C. – Sušenje se prekida u momentu postizanja konstantne mase (kada dva uzastopna mjerenja pokažu

istu masu, otprilike potrebno od 3 do 5 sati). Za vrijeme sušenja Petrijeve posude držati bez poklopca.

– Poslije sušenja, posude još u sušioniku poklopiti i staviti u eksikator na hlađenje u trajanju od satvremena. Nakon toga izmjeriti masu ohlađenog materijala.

– Razlika između prvog i drugog mjerenja predstavlja masu higroskopske vode. – Sadržaj higroskopske vode izražava se u procentima, te je potrebno rezultate dobijene vaganjem

uzorka prije i nakon sušenja treba uvrstiti u sljedeću formulu:

% higroskopske vode =m

100m1 ⋅

m1 - razlika između prvobitne mase i mase poslije sušenja na 1300C

m - prvobitna masa (masa uzorka nakon sušenja na temperaturi 50 - 60

0

C)

Kada su poznati sadržaji slobodne i higroskopske vode može se odrediti procentualnazastupljenost ukupne vode u biljnom materijalu, i to na sljedeći način:

% ukupne vode = x + y -100

yx ⋅

x - sadržaj slobodne vode (%)y - sadržaj higroskopske vode (%)

Poznavajući sadržaj ukupne vode preko sljedeće formule može se odrediti procent suhe materije u biljnom materijalu:

% suhe materije = 100 - % ukupne vode



35/141


________________________________________________________________________ 35

Vježba br. 2. DOKAZIVANJE TRANSPIRACIJE POMOĆU „KOBALTNOG PAPIRA“

Uvod u vježbu:Kada je suh, kobaltni papir (filter papir potopljen u 5% rastvor CoCl 2) je modre boje, no u dodiru svlagom poprima ružičastu boju. Ovo svojstvo kobalt papira može se iskoristiti za dokazivanjetranspiracije.

Cilj vježbe:Demonstrirati transpiraciju

Materijal i pribor:Listovi biljke ( Begonia sp., Tradescantia zebrina, Helianthus annus...), filter papir, plastične folije ilistaklene ploče, spajalice, pinceta

Hemikalije:5% CoCl2

Postupak:

– Filter papir potopiti u 5% rastvor CoCl2.

–

Pincetom izvaditi papir i ostaviti ga na sušenje. – Dobro osušene komadiće (kada postane modre boje) pomoću pincete prenijeti na lice i naličje lista. – List prekriti plastičnom folijom ili ga staviti između dvije staklene ploče kako bi se zaštitio od

djelovanja vlage iz zraka. – Pričvrstiti list pomoću spajalica i pratiti promjene.

Očekivani rezultati:Vodena para koja se oslobađa iz lista preko stoma, vlaži filter papir i izaziva njegovu promjenu boje izmodre u ružičastu. Vrijeme potrebno za promjenu boje kobaltnog papira ukazuje na brzinu gubitkavode transpiracijom. Ovom metodom može se odrediti i razlika u jačini transpiracije sa lica i naličja

lista jer će se boja kobaltnog papira prije promijeniti na strani gdje je veći broj stoma (na naličju). Zadatak vježbe:Kompletirati laboratorijski izvještaj za vježbu br. 2.


36/141


________________________________________________________________________ 36

Vježba br. 3. ODREĐIVANJE INTENZITETA TRANSPIRACIJE

Uvod u vježbu:Intenzitet transpiracije predstavlja količinu vode odavane transpiracijom po jedinici lisne površine uodređenom vremenskom periodu. Najčešće je korišten pokazatelj transpiracije, a izražava se u g(vode) dm-2 h-1.

3.a) Određivanje intenziteta transpiracije vaganjem

Uvod:Količina odavane vode transpiracijom može se utvrditi vaganjem biljnog materijala u određenimvremenskim periodima. Ova metoda se zasniva na određivanju razlike u masi ispitivanog biljnogmaterijala na početku i kraju ispitivanja, pri čemu je smanjenje mase biljaka uvjetovano gubitkomvode procesom transpiracije.

Cilj vježbe:Odrediti intenzitet transpiracije

Materijal i pribor:Listovi

Documents

- Praktikum Fiziologija biljaka