Визначення вмісту білка у водних витяжках рослин-індикаторів важких металів у ґрунті (напівкількісно) – МАНЛаб


Визначення вмісту білка у водних витяжках рослин-індикаторів важких металів у ґрунті (напівкількісно)

Автор Білик Жанна
Кандидат біологічних наук, науковий співробітник НЦ «Мала академія наук України». Сфера наукових інтересів: біохімія та фізіологія рослин, сучасні методики викладання біології та хімії, робота з обдарованими учнями. Автор близько 50 праць. Нагороджена подякою МОН.
Рівень складності Середній
Рівень небезпеки Безпечно, але під наглядом керівника
Доступність використовуваних матеріалів На рівні шкільного обладнання
Орієнтовний час на виконання роботи До 2 годин

Блок 1. Резюме

Забруднення ґрунтів важкими металами є важливою екологічною проблемою. Для більшості рослин забруднення субстрату важкими металами є стресовим чинником, який перешкоджає нормальному функціонуванню рослинного організму. Хоча зустрічаються рослини, які пристосувалися до таких  умов і навіть краще розвиваються за умов забруднення. Такі рослини можна назвати рослинами-індикаторами. Застосування методу біоіндикації є маловитратним та досить перспективним.

Цей проект присвячений розробці методу біоіндикації ґрунтів, забруднених важкими металами. Місцем збору рослин було обрано територію Кочубеївських копалень (с. Ганнівка Кіровоградської області),  відомих покладами залізних та уранових руд, дуже багатим мінералогічним складом, який стосується порід, що містять важкі метали.

Завдання роботи:

  1. Знайти і визначити рослини, які є індикаторами забруднення ґрунтів металами.
  2. Напівкількісно визначити вміст білку в досліджуваних рослинах.

Блок 2. Попередня інформація

Рослини, які полюбляють важкі метали у ґрунтах: вязіль барвистий Securigera varia та амарант (Amaránthus). Подорожник великий (Plantágo májor) вказує на наявність у ґрунтах плюмбуму та кадмію. Ромашка без’язичкова (Matricária discoídea) – купруму і цинку. Горець пташиний (Polýgonum aviculáre) вказує на наявність у ґрунтах цинку. Також за наявності в ґрунтах цинку в рослин родин орхідні та бромелієві відмирають кінчики листків, а у маку квітки стають махровими.

Для визначення наявності білків у рослині спочатку готують витяжки на основі 0,09 % розчину натрій хлориду. Вміст білка найчастіше доводять за допомогою біуретової реакції, яка ґрунтується на тому, що пептидні зв’язки утворюють у лужному середовищі за наявності солей купруму комплексні сполуки синьо-фіолетового кольору. Рослини, які ростуть в умовах, де велика кількість важких металів, мають більший вміст білка, оскільки в рослинній клітині утворюються білки, які їх зв’язують з метою детоксикації.

Блок 3. Обладнання

ножиці, терези, ступка, товкачик, 0,9% розчин NaCl, 10% розчин NaOH та 5% розчин CuSO4.

Блок 4. Експериментальна процедура

  1. Знайдіть 2 екземпляри рослин, які теоретично вказують на наявність важких металів у ґрунтах: 1 екземпляр із незабрудненої території, а інший – з забрудненої. У наведеному випадку було знайдено кілька екземплярів подорожника великого, який ріс на території Кочубеївських копалень (с. Ганнівка Кіровоградської обл.) та кілька екземплярів цієї самої рослини, які росли поблизу річки Жовта (Дніпропетровська обл.)
  2. Помістіть 1 г подрібненої вегетативної частини рослини у ступку та розітріть її товкачиком.
  3. Додайте 2 мл фізіологічного розчину, ще раз розітріть.
  4. Залиште на 20 хвилин, злийте фільтрат у пробірку.
  5. До 2 мл отриманої витяжки додайте 1 мл натрій гідроксиду та 1 краплину купрум сульфату.
  6. Виходячи з інтенсивності забарвлення, встановіть наявність білків.

Блок 5. Аналіз отриманих даних

Проаналізуйте колір вмісту пробірок після проходження реакції. Чим більше забарвлення наближається до темного синьо-фіолетового відтінку, тим більшу кількість білків містить рослина; це може свідчити про накопичення нею важких металів. Замалюйте вміст пробірок.

Блок 6. Напрями розвитку

Зазначений проект дає змогу визначити наявність важких металів опосередковано, кількість білка під час його виконання визначається напівкількісно, проте можна застосувати методи кількісного визначення білків (методи Лоурі та Бредфорда).