Nr. ćwiczenia: 7	Magdalena Firek	Nr. grupy: 7
Data wykonania ćwiczenia: 24.04.2013	Temat ćwiczenia: Pomiar natężenia fotosyntezy i oddychania za pomocą respirometru Warburga. Pomiar natężenia fotosyntezy przy użyciu elektrody Clark’a.	Zaliczenie:
Data oddania sprawozdania: 8.04.2013

Definicje:

Fotosynteza- przemiana energi świetlnej w energie chemiczną:

6CO₂ + 6H₂O + energia-> C₆H₁₂O₆ +6O₂, biochemiczna przemiana związków nieorganicznych w związki organiczne i cukry.

Czynniki oddziaływujące na fotosyntezę:

• CO₂- w atmosferze ok. 0,034%, fotosynteza najwydajniej zachodzi przy 0,1%, <1% toksyczny.

• temperatura- proces fotosyntezy może zachodzić w temperaturze do -10ºC, najwydajniej w temp. 5-10ºC, <40ºC dochodzi do denaturacji białek.

• natężenie światła- PAR (światło aktywnie fotosyntetycznie).

• H₂O- donor elektronowy, gdy brak lub zmniejszona zawartość w tkankach roślinnych dochodzi do zamknięcia aparatów szparkowych.

• ruchy powietrza- ”przyklejone” powietrze na liściach z małymi zasobami dwutlenku węgla, ruchy powietrza powodują stały napływ małych ilości CO₂.

• stężenie tlenu- fotooddychanie, w atmosferze jest ok. 21% tlenu, najwydajniej fotosynteza zachodzi w 5% gdzie może dość do wzrostu wydajności nawet o 70-90%.

• pierwiastki mineralne

Wykres zależności fotosyntezy od natężenia światła:

Fotoinhibicja- jest to zjawisko zatrzymanai procesu fotosyntezy pod wpływem zbyt dużego natężenia promieni słonecznych (zostaje uszkodzony fotosystem II),

Świetlny punkt wysycenia- takie natężenie światła kiedy wszystkie fotosystemy przeprowadzają proces fotosyntezy,

Świetlny punkt kompensacyjny-jest to takie natężenia światła , przy którym równoważą się procesy pobierania(fotosynteza) i wydzielania dwutlenku węgla,

Metody oznaczania intensywności fotosyntezy:

• Winklera- oznaczanie ilości tlenu rozpuszczonego w wodzie. Przeprowadza reakcję :

MnCl₂ + 2NaOH->2NaCl+ Mn(OH)₂(biały osad)

2Mn(OH)₂ + H₂O + 1/2O₂->2Mn(OH)₃ (różowo brunatny osad)

2Mn(OH)₃ +6HCl->MnCl₃ + 6H₂O

2 MnCl₃ ->2MnCl₂+Cl₂

Cl₂ +2KJ->2KCl + J₂

Ilość wydzielonego jodu jest równoważna do ilości rozpuszczonego tlenu, oznacza się go przez miareczkowanie roztworem 0,01M Na₂S₄O₆:

2 Na₂S₄O₆ + J₂->2NaJ + Na₂S₄O₆

• Warburga,

• Monometryczna- respirometr,

• Wolumetryczna- mikrorespirometr,

• Elektryczna

  • Polarogamiczna- elektroda Clark’a

  • Właściwości paramagnetyczne tlenu- gazowy analizator tlenu,

• Komorowa- gazowy analizator podczerwieni (CO2),

• Izotopowa- C¹⁴,

• Oznaczania cukrów.

Ćwiczenie 1.

Pomiar natężenia fotosyntezy i oddychania za pomocą respirometru Warburga.

Odmierzono po 5ml buforu węglanowego, odważono 4 po 0,2g porcje mchu jawajskiego i umieszczono w naczynkach numer 2-5. Naczynko numer 1 jest termobarem. Szlify naczynek nasmarowano wazelina i zamocowano je do manometru za pomocą gumek recepturek. Następnie umieszczono je w łaźni wodnej ustawionej na temp. 25ºC. Sprawdzono szczelność respirometru. Przy otwartych kranikach włączono mechanizm wstrząsający i inkubowano przez 15 min. Pierwsza partia pomiarów odbywała się w ciemności. Doprowadzono poziom płynu Brodiego do poziomu zerowego i odczytano poziom cieczy. Powtórzono te same czynności dla wszystkich monomerów w odstępach czasowych (5min.). Następnie powtórzono te czynności w świetle.

Wyniki:

2. Pomiary na świetle.

Nr. Manometru	Stała manometryczna (k)	Czas [min]	Odczyt manometru [mm]	Zmiana poziomu płynu Brodiego w stosunku do odczytu poprzedniego [mm]	Średnia wydzielona objętość tlenu w czasie [µl]
				Od odczytu poprzedniego (h1)	a lub b= h1 * k
1	2	3	4	5	6
1 2 3 4 5	1,02 1,05 1,00 0,97 0,99	15 min 5 min	t0 150 151 - 151 151	t1 190 210 - 214 205	40 59 - 63 54
1 2 3 4 5		5 min	t2 227 260 - 265 249	37 50 - 51 44	37,74 52,5 - 49,47 43,56

1. Pomiary w ciemności.

Nr. manometru	Stała manometryczna (k)	Czas [min]	Odczyt manometru [mm]	Zmiana poziomu płynu Brodiego w stosunku do odczytu poprzedniego [mm]	Średnia pobrana objętość tlenu w czasie [µl]
				Od odczytu poprzedniego (h1)	a lub b= h1 * k
1	2	3	4	5	6
1 2 3 4 5	1,02 1,05 1,00 0,97 0,99	15 min 5 min	t0 150 151 - 152 149	t1 148 131 - 135 147	-2 -20 - -17 -2
1 2 3 4 5		5 min	t2 150 130 - 133 147	2 -1 - -2 0	2,04 -1,05 - -1,94 0
1 2 3 4 5		5 min	t3 152 130 - 132 147	2 0 - -1 0	2,04 0 - -0,97 0

Fotosynteza pozorna:

14,40 µl O₂ – 5 min

x – 60 min

x= 172,8 µl O₂ / h

172,8 µl/h O₂ – 0,2 g

x – 1g

x= 864 µl O₂/h/g

Fotosynteza rzeczywista:

Oddychanie:

5,5 µl O₂ – 5 min

x – 60 min

x= 66 µl O₂/h

66 µl O₂/h – 0,2 g

x – 1 g

x= 330 µl O₂/h/g

fotosynteza pozorna – oddychanie = 864 µl O₂/h/g – 330 µl O₂/h/g = 534 µl O₂/h/g

Ćwiczenie 2.

Pomiar natężenia fotosyntezy przy użyciu elektrody Clark’a.

Pozostawiono urządzenie na okres 30 minut w celu adaptacji. W miedzy czasie przepłukano komorę i wypełniono 1 ml H₂O, uruchomiono łaźnie wodną włożono do niej mieszadełko magnetyczne i konsole. Odczekano aż do momentu ustania zmian napięcia. Wykalibrowano elektrodę za pomocą ditionianu sodu i zanotowano początkową wartość (V₀). Następnie dodano kilka µl nasyconego roztworu ditionianu sodu aż do mementu gdy kolejne porcję ditionianu nie będą powodować spadku napięcia (V_n). Przepłukano znowu elektrodę i dodano 0,05 g Lenna trisulca. Dokonano pomiaru natężenia oddychania w warunkach ciemności oraz fotosyntezy pozornej na świetle. Pomiar dokonano poprzez zapisywanie wartości napięcia w odstępach co 2 minuty.

Wyniki:

Natężenie początkowe: 1370 mV

Po dodaniu ditionianu: 100 mV

Ciemność [mV]	Naświetlenie [mV]
1030	Różnica: -10
1020
1008	-12
991	-17
Średnia różnic: -13	Średnia różnic: 17,3

1270 mV odpowiada 276,3 µM O₂

Ciemność (oddychanie):

1270 mV – 276,3 µM O₂

-13 mV – x

x= -2,82 µM O₂

-2,82 µM O₂ – 2 min

x – 60 min

x= -84,85 µM O₂

-84,85 µM O₂ – 0,05g

x – 1g

x= -1696,96 µM O₂/h/g

Naświetlenie (fotosynteza pozorna):

1270 mV – 276,3 µM O₂

17,3 mV – x

x= 3,76 µM O₂

3,76 µM O₂ – 2 min

x – 60min

x=112,91 µM O₂

112,91 µM O₂ – 0,05g

x – 1g

x= 2258,26 µM O₂/h/g

Fotosynteza rzeczywista:

Fp – O = 2258,26 µl O₂/h/g – 1696,96 µl O₂/h/g = 561,3 µl O₂/h/g