Тема: Запасні речовини рослинної клітини
Речовини живого вмісту рослинної клітини - протопласта і продукти його життєдіяльності дуже різноманітні. Умовно їх об'єднують в дві групи:
1) конституційні. що входять до складу живої матерії, і беруть участь в обміні речовин (білки, нуклеїнові кислоти, ліпіди, вуглеводи та ін.);
2) ергастіческіе включення (грец. Ергон - робота) - представляють собою компоненти протопласта, що грають допоміжну роль в його житті і є або джерелами матерії і енергії при зростанні і роботі живої клітини, або отброснимі продуктами її метаболізму. Одні з них - запасні речовини, тобто тимчасово виключені з процесу обміну речовин (білки, ліпіди, вуглеводи: крохмаль, інулін цукор і ін.). Інші речовини - кінцеві продукти, наприклад, солі кальцію.
Крохмаль (після целюлози) є найпоширенішим в рослинному світі углеводом. Крохмаль утворюється в хлоропластах під час фотосинтезу (асиміляційні або первинний крохмаль). Пізніше він руйнується і синтезується в амилопластах як запасний або вторинний крохмаль.
Крохмальні зерна мають різну форму (рис. 21) і утворюють шаруватість навколо однієї точки, званої освітнім центром. Виникнення шаруватості приписують чергуванню двох вуглеводів амілази (лінійні молекули) і амілопектину (розгалужені молекули). Розташування шарів може бути концентричним (наприклад, у злаків і бобових) (рис. 21, Б; 24) і ексцентричним (наприклад, у картоплі) (рис. 21, А). В останньому випадку, точка, навколо якої відкладаються шари, знаходиться не в центрі зерна, а зрушена убік.
Амілопласти може містити одне (просте зерно) або кілька крохмальних зерен (полусложное і складне). Якщо в лейкопластах є одна точка, навколо якої відкладаються шари, то утворюється просте зерно. якщо дві і більше, то утворюється складне зерно. що складається як би з декількох простих. Полусложное зерно утворюється в тому випадку, якщо крохмаль спочатку відкладається навколо декількох точок, а потім після зіткнення простих зерен навколо них виникають загальні шари. Форма крохмальних зерен своєрідна у кожного виду.
У бульбах жоржини, земляної груші, коренях кульбаби та інших рослин родини складноцвітих клітинний сік містить близький до крохмалю вуглевод інулін. відрізняється від крохмалю розчинність в воді. При дії спирту інулін кристалізується, утворює так звані сферокрісталли.
Білки - це основні органічні речовини, що визначають будову і властивості живої матерії. У певні фази розвитку білки можуть відкладатися в запас. Запасні білки найбільш часто відкладаються у вигляді зерен округлої або овальної форми, званих алейроновом. Це прості білки - протеїни. Вони відкладаються в вакуолях або лейкопластах (алейронопласти). Запасними білками дуже багаті насіння бобових і злакових рослин. Велика кількість білків знаходиться в клітинах, розташованих під насіннєвою шкіркою, в так званому алейроновом шарі.
Ліпіди включають велику групу сполук біологічного походження. Ліпіди є структурними компонентами клітини (входять до складу мембран, утворюють ліпідні краплі в цитоплазмі) або ергастіческімі речовинами. Запасні масла зазвичай відкладаються в лейкопластах, званих олеопластамі.
Послідовність роботи. Відрізати маленький шматочок бульби картоплі і зробити їм мазок на предметному склі в краплі води. При цьому із зруйнованих клітин в воду переходять крохмальні зерна, в результаті чого вона мутніє. Краплю накрити покривним склом і розглянути при малому і великому збільшенні. При великому збільшенні добре видно овальні і яйцеподібні зерна крохмалю з ексцентричної слоистостью (рис. 21, А). При розгляді шаруватості слід прикрити діафрагму конденсора і злегка обертати мікрометренний гвинт. Знайти і замалювати прості, складні і полусложние крохмальні зерна.
Для приготування препаратів крохмальних зерен зернівок пшениці, вівса, кукурудзи, рису і плода гречки, розрізати і витягти кінчиком голки невеликі шматочки ендосперму кожного виду, перенести їх в краплі води на предметні скельця, розпушити голкою, накрити покривним склом і розглянути препарати під мікроскопом.
У пшениці крохмальні зерна зазвичай двох типів: дрібні округлі і лінзоподібні. На більших зернах ледь видно концентрическая слоистость (рис. 21, Б).
Крохмальні зерна вівса дрібні, овальні, складні. При їх розвитку в лейкопластах виникають численні освітні центри, які в сформованому зерні, як правило, не видно. Їх слоистость не помітна. Складне зерно легко розпадається на окремі складові його зернятка. Тому на мікропрепараті можна спостерігати дрібні незграбні і численні прості зерна (рис. 21, В).
У рису овальні складні крохмальні зерна з простих, дуже дрібних гранованих зерняток (рис. 21, Г).
Крохмальні зерна кукурудзи прості, багатогранні, із згладженими кутами. У центрі їх видно тріщина, за формою нагадує штрих, галочку або зірочку (рис. 21, Д).
Крохмальні зерна гречки дуже дрібні, неправильної форми. В поле зору мікроскопа вони виявляються або поодинці, або в скупченнях, відповідних обрису клітини. Шаруватість крохмальних зерен не помітна. Іноді в центрі зерна видно тріщина (рис. 21, Е).
Мал. 21. Крохмальні зерна різних видів рослин:
1 - просте крохмальної зерно, 2 - складне, 3 - полусложное.
Реактивом на крохмаль служить слабкий розчин йоду в йодистим калії. Замінити воду реактивом і спостерігати поступове фарбування крохмальних зерен від слабо-синього кольору до темно-синього і чорного.
Замалювати зерна всіх розглянутих видів, зіставляючи їх розміри і форми.
Завдання 2. Розглянути сферокрісталли полісахариду інуліну на зрізі бульби топінамбура (Helianthustuberosus) (рис. 22).
Послідовність роботи. Приготувати тимчасовий микропрепарат поперечного зрізу бульби топінамбура в краплі гліцерину (у воді сферокрісталли швидко розчиняються). Сферокрісталли складаються з безлічі ігловідних кристалів. Вони швидко розростаються, захоплюючи кілька клітин. Стінки цих клітин видно в сферокрісталле при користуванні мікрометренним гвинтом.
Мал. 22. Сферокрісталли (1) в клітинах бульби топінамбура (Helianthustuberosus).
Завдання 3. Розглянути алейроновийшар, алейроновие і крохмальні зерна на постійному мікропрепараті поперечного зрізу зернівки пшениці (Triticumaestivum). Замалювати фрагмент зрізу і зробити позначення (рис. 23).
Мал. 23. Запасні речовини в зернівці пшениці (Triticumaestivum) на поперечному зрізі:
1 - околоплодник, 2 - шкірка насіння, 3 - алейроновийшар, 4 - ядро, 5 - клітини ендосперму з крохмальними зернами, 6 - крохмальні зерна.
Послідовність роботи. При малому збільшенні знайти тонкий ділянку зрізу, на якому видно золотиста смужка з клітин алейронового шару, розташованого відразу ж під шкіркою насіння і покривами зернівки. В результаті реакції з йодом білок набуває жовтого забарвлення. При великому збільшенні розглянути щільно зімкнуті клітини алейронового шару, мають кубічну форму, заповнені дрібними алейроновом зернами. Іноді в центрі клітини помітно ядро. В глибше лежачих клітинах ендосперму зернівки видно крохмальні зерна. Замалювати кілька клітин алейронового шару, шкірку насіння, зрослися з околоплодником, і клітини ендосперму з крохмальними зернами і зробити позначення.
Завдання 4. Приготувати тимчасовий микропрепарат поперечного зрізу насіння квасолі (Phaseolusvulgaris), помістити його в краплю йоду в йодистим калії з додаванням краплі гліцерину. Розглянути при великому збільшенні вміст клітин - алейроновие і крохмальні зерна. Зробити малюнок (рис. 24).
Мал. 24. Запасні речовини в клітці насіння квасолі (Phaseolusvulgaris):
1 - прості алейроновие зерна, 2 - крохмальної зерно.
Послідовність роботи. Знайти при малому збільшенні тонкий ділянку зрізу. При великому збільшенні, видно, що сім'ядоля квасолі складається з великих паренхімних клітин з невеликими межклетниками. Усередині клітин добре помітні великі овальні сині крохмальні зерна і між ними - золотисто-жовті прості алейроновие зерна. Відзначити, що крохмальні зерна квасолі помітно відрізняються від зерен картоплі обрисами, шарами рівномірної товщини (концентрической слоистостью) і наявністю тріщин на місці освітнього центру. Пояснити фарбування крохмальних і алейронових зерен розчином йоду в йодистим калії. При великому збільшенні замалювати клітку насіння квасолі, відзначити крохмальні і алейроновие зерна.
Завдання 5. Приготувати тимчасовий препарат з насіння соняшнику (Helianthusannuus), пофарбувавши його реактивом судан-III. Розглянути і замалювати ліпідні краплі.
Послідовність роботи. Нанести в центр предметного скла на кінчику голки шматочок насіння, пофарбувати його реактивом Суду-III і накрити покривним склом. Препаровальной голкою злегка натиснути на фрагмент насіння. На краях препарату з'являться великі жовті краплі олії. Замалювати клітку і позначити ліпідні краплі.
1. Що таке конституційні і ергастіческіе речовини?
2. За допомогою яких реактивів і барвників можна виявити в клітинах запасні речовини: крохмаль, білки, жирне масло?
3. У чому відмінність первинного і вторинного крохмалю?
4. Чому крохмальні зерна утворюють шаруватість?
5. В чому різниця між простим, полусложним і складним крохмальними зернами?