4.8 Ionfelvétel mérése gabonafélék levágott gyökerével

Minden anyagfelvételi vizsgálatot két alapgörbe felvételével kell kezdeni. Meg kell határoznunk a vizsgálandó anyag felvételének idő- és koncentrációfüggését. Az időgörbe lefutásából meg tudjuk állapítani, hogy kísérleti körülmények között kell-e számolnunk a kezdeti gyors felvétellel (látszólagos szabad helybe való bejutás, kicserélődési reakciók), valamint meg tudjuk határozni azt az időtartamot, amely alatt a felvétel sebessége nem változik. Feltételezhetjük, hogy ebben a lineáris szakaszban a felvétel mechanizmusa és az energiaszolgáltató anyagcsere még nem változott meg. A koncentrációfüggést széles koncentrációtartományban vizsgáljuk. Makroelemek esetében az általánosan használt értékek 10-6 mol dm-3-től 3x10-2 mol dm-3-ig terjednek. Az öt nagyságrendnyi különbséget mind elméleti, mind gyakorlati szempontból érdemes vizsgálnunk: így dönthetjük el, hogy a felvételi rendszer mely koncentráción telítődik, hány telítési szakaszt különíthetünk el.

Eszközök: olló, csipeszek, üvegbot, Nuts-tölcsér és palack, nagypórusú szűrőpapír, levegőztető készülék, 1 dm3-es főzőpoharak, táramérleg, rázógép, 200 cm3-es Erlenmeyer-lombikok, Nal-os γ-szcintillációs számláló, kémcsövek, kémcsőtartók, automata pipetták.

Anyagok: búza, rozs, 86Rb izotóp, törzsoldatok a tápoldathoz és a felvételi oldathoz.

Vizsgálatainkat legkönnyebben gabonafélék sötétben, állandó hőmérsékleten csíráztatott növényeinek levágott gyökereivel végezhetjük el. A növények csíráztatásának, nevelésének körülményeit e jegyzet másik fejezetében találják.

A kísérlet megkezdése előtt legalább egy órával a gyökereket levágjuk. Vágás közben gondosan ügyeljünk arra, hogy a gyökerek ki ne száradjanak. Alapos öblítés után a gyökereket egy órán keresztül a kísérlet céljának megfelelő oldatban levegőztetjük. Közvetlenül a kísérlet megkezdése előtt a gyökerek felületéről a vizet szűréssel eltávolítjuk (Nuts-tölcsér + nagy pórusú kvantitatív szűrőpapír). Gyorsan kimérünk 1-1 g gyökeret, és az előkészített felvételi oldatba helyezzük. A felvétel ideje alatt az oldatokat rázatjuk vagy állandóan levegőztetjük. A kísérleti periódus végén a gyökereket ismételten leszűrjük, és a kísérlet céljának megfelelő összetételű és hőmérsékletű oldattal mossuk. A felvétel mértékét legegyszerűbben radioaktív, jelölt anyagokkal állapíthatjuk meg.

4.8.1.Feladatok

1. Időgörbék felvétele

10-5, 10-4 és 10-3 mol dm-3 KCl tartalmú oldatot készítünk, amelyet 86Rb-mal jelölünk. Az egyik oldatsorozatban a megfelelő mennyiségű KCl-ot desztillált vízbe, a másik sorozatban 5x10-4 mol dm-3 CaS04-oldatba mérjük be. Az oldatokat (100 cm3) 200 cm3es Erlenmeyer-lombikokba töltjük szét. Minden kísérleti variánshoz 3-3 ismétlést számolunk. Az időgörbe felvételéhez 0 (a gyökeret a vizsgálandó oldattal összerázzuk és azonnal kiszűrjük), 5, 10, 15, 30, 60, 90, 120 perces felvételi periódust használunk. A felvételi periódus után a gyökereket desztillált vízzel vagy az aktív oldattal azonos összetételű inaktív oldattal öblítjük le. Öblítéshez 100 cm3 oldatot használunk. A megmosott gyökereket kémcsövekbe tömjük, 4 cm3 desztillált vizet pipettázunk rá, majd a gyökerek radioaktivitását a 86Rb γ-sugárzása alapján mérjük.

2. Koncentrációgörbék felvétele

5x10-4 mol dm-3 CaS04-oldatból 10-5, 3x10-5, 10-4, 3x10-4 10-3 mol dm-3 KCl-oldatot készítünk. Valamennyi koncentrációból 600-600 cm3-t mérünk ki. Az oldatokat pontosan megfelezzük: 300 cm3-t 86Rb-mal jelölünk, a másik 300 cm3 a gyökerek öblítéséhez kell. A gyökereket az általános részben leírtak szerint kezeljük. A felvételi periódus 1 óra. Minden egyes variánsnál öblítő folyadéknak a megfelelő koncentrációjú inaktív oldatot használjuk. A továbbiakban ugyanúgy járunk el, mint azt az időgörbe felvételénél leírtuk.

A K+ -influx kiszámítása

Valamennyi felhasznált oldatnak ismernünk kell a káliumkoncentrációját és a radioaktivitását. A külső oldat radioaktivitását közvetlen méréssel határozzuk meg. Kémcsövekbe 5-5 cm3-t mérünk be, a lemért radioaktivitásból kiszámítjuk 1 dm3 oldat radioaktivitását. Feltételezzük, hogy a gyökér a radioaktív és az inaktív ionokat nem tudja megkülönböztetni, tehát arányba állíthatjuk az ismert radioaktivitást az ismert külső koncentráció-értékkel, valamint a gyökér radioaktivitását és a felvett anyag mennyiségével.

Értékelés: Az időgörbékből meghatározzuk a látszólagos szabad helybe jutott ionok mennyiségét. Megadjuk az aktív felvétel sebességének értékeit. A koncentrációgörbéből következtethetünk a felvételi rendszerek létezésére. Az enzimkinetikából ismert ábrázolási módok segítségével (Michaelis-Menten, Lineweaver-Burk, Hofstee) kiszámíthatjuk a KM értékeket.