《植物生理生化》实验指导

本实验的目的在于要求学生掌握纸层析法的一般原理和操作技术。
二、原理：
纸层析法是以滤纸作为支持物的分配层析法。分配层析法是利用物质在两种不同合溶剂中的分配系数不同，而达到分离的目的。通常用α表示分配系数。在一定条件下，一种物质在某溶剂系统中的分配系数是一个常数。
层析溶剂是选用有机溶剂和水组成的。由于滤纸纤维素对水有较强的亲和力（纸上有很多-OH基与水以氢键相连），吸附很多水分子，一般达滤纸重的22%左右（其中约有6%的水与纤维素结合成复合物），因此使这一部分水扩散作用降低形成静止相；而有机溶剂与滤纸的亲和力很弱，可以在滤纸的毛细管中自由流动，便形成流动相。层析时，将滤纸一端浸入层析溶剂中，有机溶剂连续不断地通过点有样品的原点处，使其中的溶质依据本身的分配系数在两相间进行分配。分配的过程：一部分溶质随有机相移动离开原点而进入无溶质区，并进行重新分配，即一部分溶质从有机相又进入水相。随着有机相不断向前移动，溶质不断地在两相间进行可逆的分配，不断向前移动。各种物质因其分配系数的不同，在两相间分配的数量也就不同，分配系数小的溶质在流动相中分配的数量多，向前移动的速度快；而分配系数大的溶质在静止相中分配的数量多，移动的速度慢。所以各种溶质在层析的过程中由于移动的速度不同便可以彼此分开。
实验四、维生素C含量的测定………………………………………………………12
实验五、还原糖和总糖的测定………………………………………………………14
实验六、淀粉酶活性的测定…………………………………………………………17
实验七、脂肪浸提——索氏脂肪浸提法……………………………………………20
实验八、一种简单实用的提取植物DNA的方法……………………………………22
实验三、根系活力的测定……………………………………………………………31
实验四、蒸腾强度的测定……………………………………………………………35
实验五、叶绿体色素的提取、分离、性质和定量测定（综合性实验）……………37
实验六、光合强度的测定（改良半叶法）……………………………………………39
实验七、呼吸强度的测定…………………………………………………………41
六、附注：
色素含量不高的植物样品，可不用活性炭处理。
实验二蛋白质含量测定（设计性实验）
一、实验目的
我们将逐步改变实验教学都由实验技术人员准备实验，教师讲解，学生照做的方法，尽量多给学生留下思考的时间和创新的机会。在教师指导下，查文献、拟定实验方案、调试仪器、配制药品、处理数据、研究和解决实验中出现的问题，从失败中获得经验，从成功中获得动力。
2.书写报告要认真、层次清楚、整洁、对结果有客观分析。
3.最后要有总结（自我评价），包括独立完成实验的收获、教训、注意事项、实验过程中遇到的问题及解决的方法等。
实验三酶的基本性质
酶是生物体中具有催化功能的蛋白质，因此，也叫生物催化剂。生物体内存在多种多样的酶，从而使生物体在温和的条件下能够迅速完成复杂的代谢过程。所以了解酶的基本性质，对于揭示各种生化进程具有非常重要的意义。
三、实验材料、仪器和试剂：
1、实验材料：在25℃温箱中萌发2-3天的绿豆芽。
2、仪器：（1）恒温水浴一台；（2）烘箱一个；（3）研钵一个；（4）三角瓶一个；（5）蒸发皿一个；（6）50毫升分液漏斗一个；（7）量筒三个；（8）微量吸管（或标有刻度的毛细管）；（9）电热吹风机一个；（10）层析缸及培养皿；（11）层析滤纸；（12）小型喷雾器一个；（13）剪刀、刀片、铅笔、尺子、玻棒、凡士林、点样瓶。
（2）溶液系统：
第一向：正丁醇：甲酸：水：（15：3：2，体积），摇匀静止备用。
第二向：苯酚：水（80：20，重量）。配制方法：在分液漏斗中先计量加入少量无离子水，再加入一定量的新蒸馏的酚。根据酚量补足应加入的全部无离子水，这样可避免因酚的冷凝而造成的溶解困难。充分摇匀后静止备用。
（3）无离子水：用于实验中各种试剂配制。
移动速度一般用移动速率表示Rf表示：
各种化合物在恒定条件下，经层析后都有其一定的Rf值，也就是说在层析谱中有一定的位置。借此可以达到分离、定性、鉴别的目的。
Rf值决定于很多的因素，其中最主要的是所分离物质的分配系数。物质的分配系数是由以下因素决定的：
（1）物质极性的大小。水的极性很强，一般极性强的物质就容易进入水相，非极性的物质易进入有机溶剂中。例如侧链含-OH和-NH2、-COOH较多的氨基酸分配在水相中，Rf值较小，而含非极性（如-CH3）较多的物质其分子的极性降低，Rf值增大。
蛋白质含量是农产品品质的重要指标之一，大豆、水稻等农作物是农业院校学生学习研究的最重要的生物材料。农作物品种及各个发育时期或不同栽培条件下的生理生化指标反映了其品种特性和生长的变化规律，掌握这些生理生化指标测定的方法对学生今后的科研实践是非常必要的。在以往的实验中，我们没有开设这样的实验设计项目，使学生对生物化学实验技术在农业研究方向的重要地位认识不够。所以为了将基础知识与专业技术更好地衔接，使学生将生化基本实验技能应用于农学专业的科研、管理，很有必要开设此项实验。
（4）10%异丙醇：用于配制氨基酸标准液。
（5）80%乙醇：取分析乙醇以无离子水稀释。
（6）0.25%的水合茚三酮溶液。
（7）活性炭。
（8）石英砂。
四、操作步骤：
1、氨基酸的提取：
取新鲜的绿豆芽下胚轴2克，加80%乙醇10毫升，加少量石英砂，在研钵研成匀浆，移入三角瓶，用少量80%乙醇淋洗研钵，一并移入三角瓶，加0.8克活性炭，置沸水浴中加热至沸1分钟，取下冷却，用滤纸过滤，用少量80%乙醇冲洗滤渣。滤液收集在蒸发皿中置50-60℃水浴上蒸干。用1毫升10%异丙醇溶解，收集样液，准备点样。
实验九、聚丙烯酰胺电泳法测定大麦、小麦种子纯度…………………………24
实验十、淀粉酶的诱导、提取和活性测定（综合性实验）…………………………26
植物生理学实验部分:
实验一、植物组织水势的测定（小液流法）……………………………………28
实验二、植物伤流量的测定…………………………………………………………30
1.本实验通过比较不同大豆(或水稻等)品种或同一品种各个发育时期或不同栽培条件下的籽粒蛋白质含量变化，来掌握测定原理，学习测定方法，并通过分析得出相应结论。
2.提高学生对生物化学实验技术在农业研究方向的重要地位的认识；使学生将生化基本实验技能应用于农学专业的未来科研工作中。
二、实验室具备的仪器设备及化学试剂等方面的条件
3、点样：
点样时选用微量吸管或标有刻度的毛细管（每小格1微升），分别在每个点样处精确点样4微升。必须在每一滴样品干后再点第二滴。为使样品加速干燥，可在有加热装置的点样台上进行，或用吹风机吹干，样点的直径以2-3毫米为宜，点样时温度不能过高，否则会破毁氨基酸。将点好样品的单向和双向层析滤纸均卷成筒形，在上、中、下三处系三道线，但滤纸两边缘不能接触。为了消除盐酸的干扰，避免拖尾现象，可将层析滤纸放入盛有浓氨水的层析缸中熏10分钟，取出后在45℃烘箱中将氨驱净，再行层析。
五、结果与计算：
单向层析：显色完毕后，用铅笔将各色谱的轮廓和中心点描绘出来，然后量出由原点至色谱中心点和溶剂前沿的距离，计算出各种已知和未知的色谱的Rf值进行比较和鉴定。各组已知氨基酸色谱顺序由指导教师供给。
双向层析：Rf值有两个数值组成，即要在第一向和第二向层析中各计算一次，根据Rf并借助各种氨基酸的特有颜色，分别与标准氨基酸对比，即可鉴定为何种氨基酸。
《植物生理生化》实验指导
（适用专业：农学类相关专业）
黑龙江八一农垦大学植物科技学院生理生化教研室
生物化学实验部分：
实验一、氨基酸的纸层析……………………………………………………………1
实验二、蛋白质含量测定（设计性实验）……………………………………………5
实验三、酶的基本性质……………………………………………………………7
酶的高效性
一、目的：
通过本实验认识酶的催化效率比一般催化剂高。
二、原理：
酶作为一种特殊的催化剂，能大大降低反应的活化能，从而极大地加快了反应速度。这在生理上具有极其重要的意义。在生物体内，某些代谢由于需氧脱氢的结果而产生对机体有毒害作用的H2O2。过氧化氢酶能催化过氧化氢很快地分解成H2O和O2，使H2O2不致在体内大量积累。铁粉也是过氧化氢分解的催化剂，但其催化效率仅为过氧化氢酶的100亿分之一。
实验八、植物抗逆性的鉴定（电导仪法）…………………………………………43
实验九、植物缺水程度的测定（脯氨酸法）………………………………………45
生物化学实验部分
实验一氨基酸的纸层析
一、目的：
层析分析法已广泛用于氨基酸、核酸、激素、维生素、糖类的分离与分析。其优点是能够分离与分析在组成、结构及性质上极为相似的物质；设备简单，操作容易，样品用量很少，结果也较明确。
1.仪器：电子天平、过滤装置、移液管、滴定装置、可见分光光度计、紫外分光光度计、离心机、水浴锅、温度计、烘箱、真空抽气机、粉碎机、电炉子、实验室常用玻璃器皿；
2.试剂：常规化学、生物化学试验的试剂均有，如有特殊要求请说明；
3.实验材料：大豆粉、小麦、玉米等。
三、整体要求
1. 要求学生认真查文献、拟定实验方案、调试仪器、配制药品、处理数据、尽量独立解决实验中出现的问题，必要时与老师商量解决，以达到锻炼提高的目的。
（2）双向层析：按上述单向层析方法，将点好标准氨基酸的样品的双向层析滤纸分别用第一向溶剂进行上行层析，到达前沿标志线时，立即取出吹干溶剂，减去溶剂前沿以外的部分，然后将纸转90°角，以同样的方法用第二向溶剂进行上行层析，当溶剂前沿到达标志时立即取出吹干或45℃下烘干，进行显色。
5、显色：
用喷雾器将0.25%的茚三酮显色剂均匀喷在层析滤纸上，注意不要喷得过多。用吹风机吹干溶剂后，放在60-65℃烘箱中烘30分钟或用吹风机吹热风，即能显现各种氨基酸的色斑。为了消除铵离子的影响，可在展开后在滤纸上喷1%的氢氧化钾的无水乙醇溶液，在60℃下保持15分钟，以使全部氨完全挥发掉，再行显色。