Прорастающих семян

Вводные пояснения. Понятие дыхание охватывает сложный комплекс окислительно-восстановительных процессов, в ходе которых преобразуется химическая природа органических соединений и освобождается энергия. Внешним, наиболее общим проявлением дыхания является поглощение кислорода и выделение углекислого газа. Этот процесс может быть выражен следующим суммарным уравнением:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2721,8 кДж

Важное доказательство химической природы дыхательного субстрата — дыхательный коэффициент (ДК), т.е. отношение объема выделенного углекислого газа (V_СО2) к объему поглощенного кислорода (V_O2).

ДК может служить показателем химической природы и степени окисленности субстрата, используемого при дыхании, происходящем в нормальных условиях внешней среды.

При дыхании за счет углеводов ДК= 1, например,

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O ДК=6/6=1

При окислении жиров и белков (более восстановленных соединений) кислорода поглощается больше, чем выделяется углекислого газа и ДК меньше 1(жиры — приблизительно 0,7; белки — 0,8). Например, при окисление такого типичного компонента жиров, как стеариновая кислота:

C₁₈H₃₆O₂ + 26O₂ → 18CO₂ + 18H₂O ДК=18/26=0,69

У прорастающих масличных семян ДК меньше 0,5, так как на этот показатель могут влиять и процессы обмена веществ, не имеющие отношения к дыханию. Например, в прорастающих семенах масличных культур часть жирных кислот идет на образование углеводов.

При окислении органических кислот (менее восстановленных, чем углеводы), таких, как яблочная, щавелевая и др., ДК больше 1. Например, при окислении яблочной кислоты:

C₄H₆O₅ + 3O₂ → 4CO₂ + 3H₂O ДК=4/3=1,33

Можно привести в качестве примеров следующие минимальные значения ДК во время прорастания семян (при 12-25⁰С): кукуруза — 0,73; пшеница — 0,61; ячмень — 0,74; горох — 0,85; подсолнечник — 0,55; лен — 0,30; горчица — 0,49.

ДК может служить характеристикой условий, в которых протекает процесс дыхания (при использовании одного и того же субстрата). Значение ДК необходимо учитывать при хранении и проращивании семян.

Надо учитывать, что величина ДК может зависеть от содержания кислорода в среде: в некоторых тканях из-за затрудненного доступа кислорода наряду с аэробным происходит анаэробное дыхание, не сопровождающееся поглощением кислорода, что приводит к повышению ДК.

Величина ДК также обусловлена полнотой окисления дыхательного субстрата. Если кроме конечных продуктов в тканях накапливаются менее окисленные соединения (органические кислоты), то ДК будет меньше 1.

Данный метод не может быть использован для точных измерений объемов газов, он служит только для ориентировочного определения ДК.

Прибор для определения дыхательного коэффициента состоит из большой пробирки с плотно пригнанной каучуковой пробкой, в которую вставлена изогнутая под прямым углом измерительная трубка со шкалой из миллиметровой бумаги. Прибор необходимо установить так, чтобы трубка находилась в горизонтальном положении.

Метод, предложенный в этой работе, основан на учете изменения положения капли в капилляре, что указывает на изменение объема воздуха в приборе; если объемы обмениваемых газов при дыхании равны, то капля в трубке передвигаться не будет.

Материалы и оборудование. Прорастающие семена масличных культур (подсолнечник, лен, рапс), 20% раствор NaOH или KOH, раствор метиленового синего произвольной концентрации, кристаллизаторы с наклюнувшимися семенами, шпатели, коническая колба на 150 мл, хорошо пригнанная к ней резиновая пробка со стеклянной трубкой, изогнутой под прямым углом и прикрепленной к ней шкалой из миллиметровой бумаги, полоски фильтровальной бумаги, пинцет, песочные часы на 2 мин. Или секундомер, глазные пипетки с оттянутым носиком.