Клеточные включения. Белковые включения в клетках растений

Клеточные включения.

У растений в отличие от животных нет специализирован­ных органов выделения. Видимо, поэтому каждая клетка содержит в гиалоплазме, различных органеллах, вакуоле, реже - в клеточной оболочке избыточные вещества, выключенные из обмена: запасные и «отбросы».

Избыточное накопление этих ве­ществ в органеллах часто приводит к отложению их в аморфном виде или в форме кристаллов. Так образуются клеточные включения. Они всегда имеют определенную форму, по которой их легко различать под микроскопом. Наличие, форма и распределение включений являются в ряде случаев таксономиче­скими признаками — по ним можно различать растения разных видов, родов и даже семейств.

Запасные вещества откладываются в клетке в форме крахмальных зерен, алейро­новых (белковых) зерен, капель жира. Чаще всего они локализуются в плодах и семе­нах, подземных органах запаса - корневищах, клубнях, луковицах, запасающих тка­нях стеблей и корней. Именно поэтому эти части растений человек обычно использует в пищу и на корм домашним животным.

Крахмал является основным запасным веществом растений. Он откладывается во всех органах растения. Особенно богаты им семена, подземные побеги, паренхима проводящих тканей и стеблей древесных растений. В семенах крахмал накапливает­ся сравнительно у немногих растений: злаки, бобовые, гречишные, некоторые виды других семейств. Крахмал зерновок хлебных злаков (рис. 32) — кукурузы, ржи, пше­ницы, овса, ячменя, а также клубней картофеля — важнейший источник углеводов для человека и домашних животных. Пшеничная мука, например, почти на 75% со­стоит из крахмала, в клубнях картофеля крахмала содержится до 20—30%.

По химической природе крахмал — полисахарид ос-1,4-О-глюкан, построенный из сотен глюкозных мономеров. Различают первичный, или ассимиляционный, и вторич­ный, или запасной, крахмалы.

Ассимиляционный крахмал в виде одного или несколь­ких зерен образуется в хлохпластах на свету при избытке Сахаров. Это предотвращает чрезмерное повышение осмотического давления в фотосинтезирующих клетках. Но­чью ассимиляционный крахмал гидролизируется до растворимых Сахаров и в виде так называемого транзиторного крахмала перемещается в другие части растения. В клет­ках подземных органов, а также в паренхиме стеблей откладывается запасной крах­мал. Вначале в строме амилопласта формируются один-два, несколько или много (в зависимости от вида растения) образовательных центров. Затем последовательно вокруг их происходит наложение новых слоев крахмала на уже имеющиеся. Смежные слои могут иметь разные коэффициенты преломления света и поэтому видны под микроскопом.

С ростом крахмального зерна (или нескольких зерен) объем амилопласта увеличи­вается, а объем стромы уменьшается. При обильном крахмалонакоплении объем амилопласта увеличивается настолько, что слой его стромы становится тонким и трудно различимым в световом микроскопе.

Обычно крахмальные зерна имеют сферическую, яйцевидную или линзовидную форму. Если в амилопласте закладывается один образовательный центр, формируется простое крахмальное зерно, если много (у шпината, например, до не­скольких тысяч), то сложное из многочисленных простых зерен гексагональной фор­мы. Сложные крахмальные зерна можно наблюдать в клетках плодов риса, овса, гре­чихи. Иногда вокруг нескольких крахмальных зерен начинают откладываться общие крахмальные слои, образуя полусложное крахмальное зерно. Такие зерна есть в клет­ках клубней картофеля.

Благодаря упорядоченному расположению молекул крахмала, крахмальные зерна обладают свойствами кристаллов. Поэтому в поляризованном свете они дают двой­ное лучепреломление, в результате которого образуется черный крест с пересечением лучей в центре крахмального зерна. В то же время крахмальные зерна обладают свой­ствами коллоидов: крахмал набухает в горячей воде, что используется при приготов­лении клейстера.

Тип, форма, размер, число крахмальных зерен и их строение (положение образо­вательного центра, слоистость, наличие или отсутствие трещин) специфичны для ви­да растения, и иногда даже для отдельных сортов. По особенностям строения крах­мальных зерен можно установить, из плодов какого вида растения была получена мука и есть ли в ней примеси муки из других растений.

Липиды - второй по значимости для растения тип запасающих веществ после крах­мала. Жиры преобладают среди запасающих веществ в семенах, поскольку это наибо­лее энергетически выгодная и «экономная» группа органических веществ: они вдвое калорийнее углеводов и белков. Семена хлопчатника и арахиса могут содержать до 40% масел от массы сухого вещества. Известны такие растительные масла, как кедровое, облепиховое, рапсовое, оливковое, соевое, подсолнечное и др. Их добывают из семян.

Липиды откладываются в клетках растений в виде липидных капель — это субми­кроскопические сферические тела, видные в световом микроскопе как сильно пре­ломляющиеся световые точки. Иногда их называют поэтому сферосомами. Эти вклю­чения содержатся, как правило, в гиалоплазме.

Много жирных кислот откладывается в форме липидных капель осенью в древе­синной паренхиме хвойных деревьев, а также липы, березы, дуба. Эти вещества обес­печивают растения энергией весной следующего года во время выхода их из состоя­ния покоя.

Белковые включения содержатся в виде аморфных и кристаллических отложений разнообразной формы и строения в различных частях клетки: в нуклеоплазме и перинуклеарном пространстве ядра (железки листьев тополя и ольхи), гиалоплазме (клуб­ни картофеля), строме лейкопластов (корни фасоли), расширениях эндоплазматического ретикулума (корни многих крестоцветных), матриксе митохондрий. Как кристаллические, так и аморфные включения встречаются в вакуолях. Обычно они образуются в клетках запасающих тканей семян.

Различают сложные и простые белковые включения. Простые белковые включе­ния содержат только аморфный белок и встречаются реже (например, в клетках се­мян бобовых, риса, кукурузы).

Сложные белковые включения называют также белковыми тельцами (рис. 33), или алейроновыми зернами (греч. aleyron - пшеничная мука). По размерам они различны и чаще всего не видимы в световой микроскоп, за редким исключением, как в клетках семян клещевины. Белковые тельца в семенах имеют почти сферическую форму, размерами 0,2—20 мкм, окружены одномембранной оболочкой. Матрикс их образован аморфным белком. В него погружен один (реже 2—3) ромбоэдрический белковый кристаллоид и один, несколько или много сферических глобоидов. Такие слож­ные белковые тельца характерны для клеток семян растений, в которых запасаются не только белки, но и масла: лен, подсолнечник, тыква, горчица, клещевина.

Белковые тельца образуются в клетке во время формирования семян. Сначала белки, синтезированные рибосомами, откладываются в вакуоли. Затем при созрева­нии семян, сопровождающемся их обезвоживанием, белковые вакуоли высыхают, а белок и фитин выпадают в осадок и кристаллизуются. В результате этого в сухом зре­лом семени белковые вакуоли преобразуются в белковые тельца (алейроновые зерна).

При прорастании семян белковые тельца набухают, белки и вещества глобоида распадаются на менее сложные и усваиваемые зародышем. Эти вещества поступают к растущим частям зародыша и являются основными на начальных этапах развития молодого растения.

Кристаллические включения также присутствуют в клетке. Наряду с органически­ми белковыми кристаллоидами и кристаллами каротиноидов в хромопластах в расти­тельной клетке могут откладываться кристаллы минеральных веществ: оксалата (ре­же карбоната) кальция, еще реже — кремнезем.

Оксалат кальция кристаллизуется в клеточном соке и в отличие от органических кристаллов является конечным продук­том жизнедеятельности протопласта. Кристаллизация оксалата кальция - это способ выведения из обмена веществ избытков кальция.

Видимо, неслучайно кри­сталлы оксалата кальция образуются в больших количествах в тех органах и тканях, которые периодически сбрасываются с растения: в листьях, вторичных и третичных покровных тканях стеблей и корней. Однако есть данные о том, что при определен­ных условиях эти кристаллы исчезают из вакуолей. В этом случае их можно рассмат­ривать как форму отложения запасного кальция.

Форма кристаллов оксалата кальция разнообразна и часто специфична для опре­деленной группы растений. Это могут быть одиночные кристаллы ромбоэдрической, октаэдрической или удлиненной формы (в клетках наружных сухих чешуи лука), дру­зы (чешек, druza — группа) — шаровидные образования, состоящие из многих мелких сросшихся кристаллов (в клетках корневищ, коры, корки, черешков и эпидермы ли­стьев многих растений), рафиды (греч. raphis - швейная игла) - мелкие игольчатые кристаллы, соединенные в пучки (в клетках стебля и листьев винограда), и кристал­лический песок - скопления множества мелких одиночных кристаллов (в паренхимных клетках многих пасленовых). Наиболее часто оксалаты кальция встречаются в форме друз.

mykonspekts.ru

Классификация включений.

Как по составу, так и по своей физической роли все микроскопически видимые и гистохимически определяемые непостоянные включения можно разделить на несколько хорошо характеризующиеся группы.

Наиболее простая классификация их такова:

I. Трофические включения (от греч. trophe — пища)

1. Включения неопределенного химического состава;

2. Включения, хорошо характеризующиеся химически, представляющие по большей части запасные вещества в клетке:

а) белковые вещества,

б) жировые вещества,

в) гликоген (углеводные вещества).

II. Пигментные включения.

III. Витамины.

IY. Продукты, обособившиеся в цитоплазме и подлежащие выведению из клеток: 1. экскреторные включения. 2. секреторные продукты.

I. Трофические включения.

1. Включения неопределенного химического состава.

Это в большинстве случаев очень мелкие образования, стоящие на границе видимости современным световым микроскопов. Во время жизненного цикла клетки они то появляются в цитоплазме, то исчезают. Данные включения состоят из разных солевых растворов, или включения разной степени плотности с белковым, углеводным, жировым, липоидным или смешанным содержимым. При определенных условиях такие включения могут скапливаться в клетках в значительных количествах, что указывает в большинстве случаев на изменения в самом обмене веществ.

2. Включения, хорошо характеризующиеся химически.

Белковые вещества.

В нормальном состоянии у животных и человека в цитоплазме клеток белковых веществ как-запасного материала обычно не откладывается. Но в цитоплазме яйцеклеток, а так же в клетках после дробления всегда присутствуют белковые включения. Они имеют чаще всею форму округлых, иногда очень мелких, иногда довольно крупных гранул.

Жировые вещества.

Капли видимого микроскопического жира в небольшом количестве можно обнаружить решительно во всех клетках организма. По. как правило, в цитоплазме клеток, специально не приспособленных к накоплению жировых веществ, при нормальном клеточном обмене запасного жира откладывается очень мало. При понижении окислительных процессов или при усилении функции жирообразования в цитоплазме клеток может появиться значительное количество жира. Это явление называется простым ожирением клетки. Жировые включения обычно имеют форму округлых капель различной величины. Это указывает на то, что жировые вещества находятся в жидком состоянии.

Углеводные вещества (гликогены).

Постоянной составной частью цитоплазмы являются углеводы (сахара). Однако можно обнаружить в клетках животных и человека лишь только полисахарид гликоген. Образуясь из глюкозы, как уже упоминалось ранее, он откладывается как запасной энергетический материал. Расщепляясь на глюкозу, гликоген тем самым снабжает организм глюкозой по мере потребления ее тканями являющуюся основным энергетическим источником нашего организма. Следует отметить, чго в норме гликоген может откладываться только в цитоплазме клеток.

II. Пигментные включения.

Пигментами называются окрашенные вещества, образующиеся в клетках растений и животных. Своим присутствием в клетках пигменты обусловливают окраску организмов. Все пигменты можно разделить на две большие группы:

пигменты крови и продукты их превращений,

пигменты не принимающие участия в процессах дыхания.

Пигменты крови.

К этой группе относятся прежде всего гемоглобин, являющийся основным составным веществом эритроцита (красной клетки крови), и продукты его распада.

Гемоглобин — сложное соединение, образованное белком глобином с окрашенным сложным соединением белкового характера, содержащим в своем составе железо. Поскольку в нем содержится железо, гемоглобин присоединяет к себе кислород, являясь главным переносчиком кислорода по организму ко всем тканям. К продуктам распада гемоглобина относятся гематоидин, гематосидерин, малярийный пигмент, образующиеся в результате распада гемоглобина в клетках крови при проникновении в них малярийного плазмодия.

Пигменты, не принимающие участия в процессах дыхания.

В эту группу объединяются вещества довольно разнородного физиологического значения. В цитоплазме клеток они в большинстве случаев обособляются в виде гранул. Различают следующие пигменты:

каротиноиды;

хромолипоиды;

меланины.

Каротиноиды.

По химическому составу каротиноиды представляют ненасыщенные углеводы, не содержащие в своем составе азота. Желтая или красная окраска каротиноидов позволяет легко заметить их под микроскопом. Каротиноиды не вырабатываются в самой цитоплазме клеток, а поступают в организм человека из растительной пищи. Откладываясь в цитоплазме клеток, каротиноиды редко обособляются в ней в виде чистых веществ, обычно вследствие своей хорошей растворимости в жирах, они всегда входят в состав жировых капель, образуя таким образом смеси.

Хромолипоиды.

Хромолипоиды в цитоплазме клеток встречаются в виде капель желтого или коричневого цвета, принадлежащих к жировым веществам и образуясь в клетках в результате окисления жиров цитоплазмы. В цитоплазме образуют смеси с жирами.

Меланины.

Важная группа пигментов, дающих большую гамму цветов, от желтого до черного. Меланины обусловливают цвет кожи человека и животных. Поэтому их можно назвать пигментами окраски. Меланины образуются в цитоплазме клеток из продуктов распада протеинов. При различных заболеваниях количество меланинов может значительно увеличиваться.

III. Витамины

В цитоплазме клеток удается обнаружить на сегодняшний день лишь два витамина: витамин А и витамин С.

IV. Продукты, подлежащие выведению из клетки

Экскреторные включения.

Вещества, образовавшиеся при распаде основных составных частей цитоплазмы и в дальнейшем выводящиеся из клетки, а в последствии и из организма во внешнюю среду. Экскреты могут быть самого разнообразного химического состава, например мочевина, мочекислые соли, продукты распада кровяных пигментов, желчные пигменты и т.д.

Секреторные включения.

Они состоят из веществ, выделяемых клеткой во внешнюю среду организма. Сюда относят: жир, выделяемый сальными железами и служащий для смазки кожи, слизь, выделяемая слюнными и другими железами, пищеварительные ферменты и т.д.

Ядро клетки.

Ядро было впервые открыто у растений в 1831 г. ботаником Р. Брауном. Он описал его как пузыревидное тельце, расположенное в центре клетки (рис 1, 2). В настоящее время можно считать доказанным, что клетки всех растительных и животных организмов, за исключением некоторых, имеют ядро. Если отрезать участок цитоплазмы от тела клетки, то он, в конце концов, распадется. Одна цитоплазма без ядра к длительному существованию неспособна. Вместе с тем участок с ядром вновь может восстановить утраченную часть цитоплазмы. При нарушении структуры ядра, путем его прокалывания, клетки погибают.

Форма ядра менее разнообразна, чем форма клетки. Большинство ядер имеют простую шаровидную или эллипсоидальную форму.

Размер ядра колеблется от 3 до 25 мкм. Большинство клеток человека — одноядерные. Однако имеются двуядерные (гепатоциты, кардиомиоциты), многоядерные (мышечные волокна — миосимпласты). Ядро включает ядерную оболочку, нуклеоплазму, хроматин, ядрышко.

Ядерная оболочка состоит из внутренней и наружной ядерных мембран толщиной 8 нм каждая. Ядерная оболочка пронизана множеством ядерных пор округлой формы диаметром 50-70 нм. Через ядерные поры происходит обмен веществ между ядром и цитоплазмой.

Нуклеоплазма — неокрашивающаяся часть ядра, представляет собой коллоидный раствор белков, окружающий хроматин и ядрышко.

Хроматин (от греческого chroma — краска). хорошо окрашивается при фиксации в красителе. Хроматин — хромосомный материал. В его состав входят ДНК, белки, небольшое количество РНК.

Ядрышко (одно или несколько выявляется во всех клетках в виде интенсивно окрашивающегося округлого тельца. В состав ядрышка входят рибонуклеопротеиды (РНИ) и большое количество нитей РНК.

Основная функция ядра — участие в процессе размножения, деление клетки.

Особенности строения и функции жировых клеток.

Жировые клетки, как и все другие клетки нашего организма, имеют вполне определенную клеточную форму, состоящую из ядра и цитоплазмы и имеющие цитоплазматическую мембрану, отделяющую данные клетки от других клеточных структур.

В функциональном отношении жировые клетки являются элементами, служащими для накопления резервного жира и имеют весьма значительные размеры (до 120 мкм) и вид шарообразных пузырьков, наполненных жиром. Жировая капля занимает всю центральную часть клетки и окружена тонким цитоплазматическим ободком, образующим вокруг этой капли как бы оболочку. Рядом с жировым накоплением в клетке располагается ядро (рис. 5, 6). В некоторых случаях жировые клетки расположены по отдельности или небольшими группами, в других случаях они образуют скопления в соединительной ткани большими массами, имеющими дольчатое строение. В таких случаях говорят о жировой ткани. Жировые вещества, входящие в состав жировых клеток в основном состоят из нейтральных жиров. Изучение физического состояния привело к заключению, что капли жира представляют собой эмульсию, образованную в результате растворения сильно обводненной фазы в смеси жировых веществ. Подобные эмульсии характеризуются тем, что они находятся на границе между твердым и жидким состоянием, образуя пастозные массы .

Как количество жира, так и число самих жировых клеток подвержено значительным

2 Примером пастозного состояния могут служить самые разнообразные мази или помады

колебаниям. При голодании содержание жира в них уменьшается. При усиленном питании — увеличивается. Жировые клетки в стадии их полного развития, по-видимому, не способны к делению. Несмотря на все поиски никому до сих пор не удалось найти митотического состояния их ядра, т.е. деления клетки. Образование же жировых клеток происходит из недифференцированных элементов, в частности из ретикулярных клеток соединительной ткани, а так же камбиальных клеток и гистиоцитов, в большом количестве сопровождающих кровеносные сосуды, около которых обычно и располагается главная масса жировых клеток. В организме жировая ткань играет не только резервную, но и механическую роль, образуя мягкие подстилки в некоторых органах, например в коже.

Глава III. «Ткань - совокупность клеток одной структуры.»

Кожа и её производные.

Кожа является очень важным и весьма многосторонним в функциональном отношении органом. Кожа выполняет ряд жизненно важных функций, о которых нельзя не сказать.

1. Кожа образует плотный и прочный покров, который защищает подлежащие части от механических повреждений и от потери воды, а так же препятствует проникновению во внутреннюю среду различных болезнетворных начал. Кожа в нормальном состоянии непроницаема не только для микроорганизмов, но для растворенных ядовитых и вредных веществ .

2. Кожа защищает подлежащие ткани от сильных световых раздражений (ультрафиолетовых лучей).

3. Кожа является органом, регулирующим теплоотдачу. В этой функции основную роль играет выделение пота, усиливающее в свою очередь отдачу тепла, и волосяной покров, защищающий от избыточного охлаждения.

4. Кожа принимает участие в обмене веществ, удаляя с потом некоторые продукты распада.

5. Кожа участвует в газообмене, осуществляя кожное дыхание.

6. Наконец, кожа является весьма важным органом чувств, в котором сосредоточены

Все сказанное относится к самому эпидермису. Выводные протоки потовых желез этим свойством не обладают, чем и пользуются врачи, назначая втирания различных наружных лекарственных средств (мазей и т.п.).

осязательные, температурные и болевые нервные окончания.

Строение кожи.

Эпителиальная наружная часть кожи носит название эпидермиса, а соединительнотканная — собственно кожи (derma) (рис. 7). С подлежащими частями кожа соединяется при помощи более рыхлой соединительной тканной прослойки, носящей название подкожного жирового слоя или подкожной клетчатки. Главную роль в защитной функции кожи играет эпителиальный слой, или эпидермис, прочность же кожи обуславливается соединительной тканью собственно кожи (дермы).

Эпидермис.

Кожный эпидермис человека представлен многослойным эпителием. На поверхности эпидермиса обнаруживается рисунок.

Похожие статьи:

poznayka.org

Белки в клетке

fizrast.ru

6. Включения

В отличие от органоидов включения рассматриваются как необязательные (временные) компоненты клетки. Тем не менее, они широко распространены в клетках простейших, растений и животных. Как правило, включения возникают при накоплении в клетке большого количества какого-либо органического или неорганического вещества. Если вещество поступает в клетку извне, такие включения называются экзогенными. Выведенные из метаболизма продукты самой клетки могут формировать эндогенные включения. Особый тип представляют собой вирусные включения, которые наблюдаются у инфицированных вирусами клеток. Хотя они и возникают в результате синтетической деятельности клетки, первичным источником этих включений является вирусный геном, который проникает в клетку извне.

Включения имеют различные размеры и форму и могут обнаруживаться как в цитоплазме, так и в ядре, Пользуясь только световым микроскопом, включения трудно отличить от органоидов. С помощью электронного микроскопа можно, однако, убедиться в том, что включения не имеют собственной мембранной оболочки и располагаются непосредственно в гиалоплазме, ядре или матриксе митохондрий и пластид. Природу включений можно установить, используя цитохимические методы.

6.1.Экзогенные включения

Попадающие извне вещества могут откладываться в виде экзогенных включений. Включения этого типа часто содержат соли металлов, порошки, пигменты растительного происхождения и другие вещества, которые придают клеткам характерную окраску. Например, серебро, поглощаясь эпидермисом, формирует включения, которые придают коже сероватый оттенок. Избыточное потребление моркови или помидоров может приводить к появлению у кожи желто-красного оттенка из-за накопления в жировых клетках растительного пигмента каротина. При поступлении свинца в организм он откладывается в

деснах в виде синей каймы. Большое количество включений обнаруживается в погибших макрофагах легких, которые очищают альвеолы от попавшей туда пыли.

6.2. Эндогенные включения

Этот тип включений связан с регуляцией метаболизма клеткой и обеспечивает накопление в цитоплазме продуктов обмена углеводов, липидов, белков и других биогенных веществ, в том числе и продуктов распада. Например, в цитоплазме животной клетки часто формируются включения гликогена, который используется как источник вещества и энергии при делении, мышечном сокращении, голодании и других физиологических процессах. Особенно много включений гликогена обнаруживается в печени, служащей главным местом депонирования глюкозы. Включения гликогена в клетках печени имеют вид собранных в небольшие гроздья гранул диаметром 70 нм. В клетках сердечной мышцы человека гранулы гликогена одиночные, округлой формы, несколько крупнее рибосом. В лейкоцитах тюленей крупные неправильной формы гранулы гликогена можно наблюдать не только в гиалоплазме, но и в митохондриях, что объясняется своеобразной энергетикой морских млекопитающих.

У растений запасание глюкозы происходит в виде зерен крахмала, которые располагаются не только в гиалоплазме, но и в матриксе хлоропластов. Морфология включений растительной клетки, содержащих крахмал и другие углеводы, в значительной мере видоспецифична.

Основным местом депонирования липидов у животных являются специализированные клетки  липоциты. Белая жировая ткань образована клетками, которые содержат одну большую каплю нейтрального жира. Бурая жировая ткань также состоит из липоцитов, но липиды в их цитоплазме формируют многочисленные мелкие капли. Липидные капли часто встречаются в цитоплазме низших растений, а также в семенах некоторых высших растений.

Белки в здоровой животной клетке не депонируются. Поэтому белковые включения в основном характерны для растительных клеток, где они часто образуют псевдокристаллы. Такие включения могут быть локализованы как в гиалоплазме, так и в пластидах.

Пигментные включения содержат окрашенные органические вещества и поэтому легко обнаруживаются в растительных и животных клетках при помощи светового микроскопа. В хлоропластах пигментные включения пластоглобулы накапливают каротиноиды, которые придают окраску цветкам и плодам. Цвет глаз, кожи и ее производных у животных и человека обусловлен размерами и количеством зерен, содержащих черный пигмент меланин. При старении в остаточных тельцах клеток сердечной мышцы и печени накапливаются гранулы золотисто-коричневого пигмента липофусцина.

studfiles.net

• 
  Пинежский заповедник животные и растения
• 
  Растение туя западная joska описание
• 
  Куба аквариумное растение как ухаживать
• 
  Видео о природе хищных растений
• 
  Семейство суккулентных комнатные растения фото
• 
  С какими растениями сочетается самшит
• 
  Земляника однолетнее или многолетнее растение
• 
  Зачем нужны растения в аквариуме
• 
  Ель и сосна ветроопыляемые растения
• 
  Дефицит азота у растений фото
• 
  Волчья ягода ядовитое растение фото