Большая Энциклопедия Нефти и Газа. В каком виде встречаются в растении запасные белки

ЛЕКЦИЯ 5

ЛЕКЦИЯ 5.

1. Производные протопласта.

2. Запасные питательные вещества.

3. Продукты распада. Кристаллы.

4. Физиологически активные вещества.

5. Химический состав клеточного сока, его пигменты.

6. Клеточная стенка и ее видоизменения.

1. Характерной особенностью жи­вой материи является способность к постоянному обмену веществ, который складывается из реакций синтеза (ассимиляции) и реакций распада (диссимиляции). Растительные клетки отличаются ин­тенсивной синтетической деятельностью, причем синтез может быть первичным и вторичным. При первичном синтезе происходит образование органических веществ из минеральных. Он идет при участии энергии солнца и называется, как известно, фотосинтезом. При вторичном синтезе осуществляется преобразование органичес­ких соединений — из сахара образуется крахмал, из аминокислот — белки и т. п. Вторичный синтез протекает без доступа света, за счет внутриклеточной энергии, которая выделяется при окисли­тельных процессах (дыхании) в клетке. Наряду с реакциями син­теза в клетках совершается процесс расщепления веществ на бо­лее простые соединения, многие из которых не участвуют в даль­нейшем метаболизме. В результате в клетке появляются различные продукты распада (катаболиты*). Все вещества, вырабатываемые протопластом в результате его жизнедеятельности, составляют группу внутриклеточных включений.

Вещества, нерастворимые в воде, образуют в клетках оформ­ленные включения в виде капель, зерен, кристаллов. Растворимые продукты обмена входят в состав клеточного сока, который накапливается в вакуолях и относится к ж и д к и м(неоформленным) включениям клетки. Вклю­чения не являются постоянными компонентами, они могут появ­ляться и исчезать в зависимости от физиологического состояния клетки.

В соответствии с ролью и значением в жизнедеятельности клетки все внутриклеточные включения можно подразделить на 3 группы: запасные питательные вещества, продукты распада (катаболиты)' и физиологически активные вещества клетки.

2. Накопле­ние большого количества питательных веществ является особенностью растительных клеток. Эти вещества частично используются клеткой как энергетический материал, окисляясь в процессе дыхания, в результате чего освобождается энергия, необходимая для всех протекающих в клетке жизненных процессов. Кроме того, из за­пасных питательных веществ образуются конституционные вещества, идущие на построение тела растений. Запасные питательные веще­ства встречаются в растительных клетках в виде углеводов, белков и жиров. .

Углеводы в растительных клетках присутствуют в виде полисахаридов, дисахаридов и моносахаридов. Полисахари д ы представлены в основном крахмалом (РАССМАТРИВАЕМ НА ПРАКТИКЕ!!!) однако встречаются также гликоген, инулин и гемицеллюлоза (полуклетчатка). Крахмал яв­ляется одним из наиболее распространенных углеводов, накапли­вающихся в клетках растений в качестве запасного питательного вещества. В его образовании обязательно участвуют пластиды. По происхождению в растениях различают крахмал ассимиляционный (первичный), запасной (вторичный) и транзиторный (переда­точный).

Ассимиляционный крахмал синтезируется в зе­леных частях растений и является одним из первоначальных про­дуктов фотосинтеза. Образование ассимиляционного крахмала воз­можно только в присутствии света и хлоропластов, в которых он откладывается в виде мельчайших зерен шаровидной или палоч­ковидной формы. Однако накопление крахмала в зеленых органах растений в большом количестве, как правило, не происходит. Образовав­шийся в них ассимиляционный крах­мал под действием фермента амилазы переводится в растворимую форму, т. е. гидролизуется до сахара, кото­рый и транспортируется в запасаю­щие органы растения, специально приспособленные для накопления пи­тательных веществ. В этих органах из притекающих к ним сахаров в при­сутствии фермента а м и л о с и н т е а з ы снова образуется крахмал— вторичный, или запасной. Запасной крахмал накапливается в клубнях, корневищах, корнях, семе­нах и других органах растений. Осо­бенно много крахмала содержится в клубнях картофеля (12...20%), семе­нах риса (60...80%), кукурузы (65... 75%), пшеницы (60...70%). Образование вторичного крахмала осуществляется при участии бесцветных пластид лейкопластов и может проходить без доступа света. Запасной крахмал находится в клетках растений в виде зерен различной величины — от 0,002 до 0,15 мм в диаметре. По форме они бывают шаровидные, чечевицеобразные, эллиптические, палочковидные и т. п.

Образование крахмального зерна начинается с возникновения в лейкопласте образовательного центра, вокруг которого стромой лейкопласта слоями откладывается вещество крахмала. Слои содер­жат различное количество воды и имеют различный коэффициент преломления света, благодаря чему они хорошо видны в микроскоп. Если отдельные слои откладываются вокруг образовательного цент­ра равномерно, формируются крахмальные зерна с концентрической слоистостью (злаки, бобовые). Если слой крахмала откладываются вокруг образовательного центра неравномерно, возникают крахмаль­ные зерна с эксцентрической слоистостью (картофель). Различают крахмальные зерна простые, сложные и полусложные. Простые имеют один образовательный центр. Сложные состоят из множества очень мелких простых крахмальных зерен, имеющих каждое свой образовательный центр и слоистость. В состав сложного зерна может входить несколько тысяч простых зерен (шпинат). В полусложных крахмальных зернах — 2 образовательных центра, окруженных общими слоями. Все крахмальные зерна представляют собой сферокристаллы, состоящие из тончайших радиально рас­положенных игл.

Форма и величина крахмальных зерен специфичны для отдель­ных семейств, родов и даже видов растений. Так, у картофеля они отличаются неправильной .формой, эксцентрической слоистостью и Достигают размера .70... 100 мкм. Крахмальные зерна бобовых значительно мельче, овальные, с концентрической слоистостью, и в центре у них обычно образуется продольная трещина. У риса, овса, гречихи крахмальные зерна сложные, легко распа­дающиеся на множество прос­тых зернышек неправильной формы.

Транзиторный крахмал нередко обра­зуется на путях следования сахаров от фотосинтезирующих органов к запасающим. Крахмал окрашивается йодом в синий цвет., медным купоросом и едким калием —в фиолетовый цвет. Он нера­створим в холодной воде, а в горячей набухает, образуя клейстер. Крахмал имеет как питательное вещество, необходимое растениям, животным и человеку, но и как сырье для промышленного производства глюкозы и спирта.

У незеленых растений — бактерий, грибов, а также некото­ рых водорослей — вместо крахмала накапливается запасной поли­ сахарид гликоген, более характерный для клеток животных организмов. В отличие от крахмала гликоген является воднорастворимым веществом. . х

Другим углеводом, заменяющим у некоторых растений крах­мал, является и н у л и н. Он образуется в клубнях земляной груши, корнях цикория, одуванчика и вообще характерен для представи­телей семейства сложноцветные (астровые). Подобно гликогену, инулин растворяется в воде, но под действием спирта выпадает из раствора в виде сферокристаллов. По химическому составу гликоген и инулин близки к крахмалу и имеют одинаковую с ним эмпирическую формулу.

Г е м и ц е л л ю л о з a (CsH804) n встречается в семенах ко­фейного дерева, финиковой пальмы, многих видов люпина, предста­вителей семейства лилейные и др., накапливаясь в клеточных оболочках. Под действием ферментов гемицеллюлоза, подобно крах­малу и целлюлозе, может превращаться в сахар.

Моносахариды и дисахариды встречаются в клетках растений в виде различных сахаров в растворенном состоянии.

Моносахариды (СвН12Ое) представлены виноградным са­харом — глюкозой и плодовым сахаром — фруктозой. Эти сахара накапливаются преимущественно в плодах (яблоня, груша, вино­град), а также в стеблях (кукуруза, сорго), листьях (лук) и других органах растений..

Дисахариды (С12Н22Ои) встречаются обычно в виде трост­никового или свекловичного сахара (сахарозы) и накапливаются в корнеплодах сахарной свеклы, стеблях сахарного тростника, пло­дах арбуза и других растений.

Белки, накапливающиеся в клетках в качестве запасного пи­тательного вещества, необходимо отличать от конституционных жи­вых белков, составляющих основу протопласта. Запасные белки — протеины — являются про­стыми белками. В отличие от сложных (кон­ституционных) белков они состоят, только из аминокислот. Для запасных белков характерна инертность, в силу которой они с большим тру­дом вступают в различные реакции. Запасные белки откладываются в форме алейроновых (протеиновых) зерен (в семенах злаков, бобо­вых) или в виде кристаллоидов (в клубнях картофеля), которые отличаются от настоящих кристаллов способностью к набуханию и окрашиванию. Алейроновые зерна образуются из вакуолей в результате их обезвоживания, что наблюдается при созревании семян. В прора­стающих семенах происходит обратный процесс — набухание, и алейроновые зерна снова превращаются в вакуоли. Размеры и строение алейроновых зерен очень изменчивы, но характерны для определенных групп растений и могут служить систематическим признаком. Алейроновые зерна бывают простые и сложные. Про­стые содержат аморфный белок, в сложных имеются еще кристал­лоид белка и особое округлое тельце глобоид, в состав которого входят кальций, магний и фосфор.

Содержание белка в сельскохозяйственных растениях также весьма различно. Так, в семенах люпина белки составляют 35% от массы сухого вещества, фасоли — 25%, гороха 29%, пшеницы — 12%, кукурузы—10%, картофеля — 8...10%.

От йода, белковые зерна окрашиваются в темно-желтый цвет. В горячей воде, кислотах и щелочах запасные белки растворяются почти полностью.

Жиры (жирные масла) представляют собой сложные эфиры — соединение жирных кислот с глицерином. Они состоят из тех же химических элементов, что и углеводы, но отличаются от них меньшим содержанием кислорода (С/гН2д02). Запасные жиры широко распространены в растительных клетках и обычно сосредоточены в цитоплазме, пластидах и митохондриях. По-видимому, жиры воз­никают непосредственно в цитоплазме, а также образуются в осо­бом типе лейкопластов — олеопластах. Наиболее богаты ими семена и плоды растений. Особенно много жиров содержится в семенах масличных культур: в среднем у подсолнечника — 46...51% от массы сухого вещества, у льна — 37%, у хлопчатника — 23%, у конопли — 34%. Жиры не растворяются вводе, но хорошо раство­ряются в бензине, серном эфире, хлороформе и т. д. По сравнению с другими питательными веществами жиры являются наиболее калорийными: в среднем 1 г жира дает 38,9 кДж (9,3 ккал), белка — 23,8 кДж (5,7 ккал), крахмала — 17,6 кДж (4,1 ккал). У подавля­ющего большинства растений жирные масла жидкие и встречаются в клетках в виде капель различного размера. Твердые жиры харак­терны для семян шоколадного дерева и кокосовой пальмы. Жиры имеют большое значение не только как высококалорийные пита­ тельные вещества, но также применяются человеком в лакокрасоч­ной, мыловаренной промышленности и в качестве смазочных мате­ риалов.

3. Продукты распада (к а т а б о л и т ы). Наряду с запасными питательными веществами в клетках растений образу­ются вещества, которые обычно не участвуют в дальнейших хими­ческих процессах и называются катаболитами. Они могут накапливаться в специальных вместилищах или выделяются в окру­жающую среду. К ним относятся эфирные масла, алкалоиды, гликозиды, дубильные вещества, соли щавелевой кислоты, смолы, каучук и др.

Эфирные масла встречаются значительно реже, чем жирные, и характерны только для растений семейств зонтичные (сельдерейные), рутовые, губоцветные (яснотковые) и некоторых других. Обычно эфирные масла обладают летучестью и сильным специфическим запахом. Они встречаются в виде небольших капелек и скапливаются в различных частях растений — корнях, корневищах, листьях, стеблях, плодах и других органах. Эфирные масла защищают растения от поедания животными, многие из них обла­дают бактерицидными свойствами. Особенно богаты эфирными маслами такие растения, как мята, эвкалипт, роза, тмин, апельсин и некоторые другие. Многие растения (кориандр, мята, герань) возделываются в широких масштабах в качестве эфирномасличных культу]). Эфирные масла широко используются в технике, меди­цине, парфюмерии, кондитерской и других отраслях промышлен­ности.

Алкалоид ы представляют собой азотистые соли органических кислот — яблочной, лимонной, винной и др. Они образуются во всех частях растений — в корнях (белладонна), клубнях (кар­тофель), листьях (табак, чайное дерево), плодах (мак, кофейное дерево), семенах (дурман, люпин, какао) и т. д. В настоящее время известно свыше 1000 различных алкалоидов. Они имеют для растений защитное значение — предохраняют их от поедания животными, иногда играют роль запасных веществ, а также фитогормонов и стимуляторов, вызывающих усиление процессов обмена веществ на тех или иных фазах роста.

Народохозяйственное значение алкалоидов и алколоидоносных растений очень велико. Многие алколоиды (никотин, атропин, кокаин, кофеин, хинин и др.)широко применяются в медицине, ветеринарии и сельском хозщяйстве.

Гликозиды представляют собой соединения глюкозы со спир­тами и другими безазотистыми веществами. Они имеют горький вкус и обладают ядовитыми свойствами, благодаря чему предохра­няют растения от поедания животными. Гликозиды многих расте­ний (ландыш, наперстянка и др.) применяются в медицине. Для промышленности большое значение имеют глнкозиды-красители. Соли щавелевой кислоты в растительных клетках чаще всего встречаются в виде щавелевокислого кальция, ко­торый образует кристаллический песок, сферокристаллы или кри­сталлы иной формы в зависимости от вида растений. Раз­личают одиночные кристаллы, встречающиеся в сухих наружных чешуях луковиц репчатого лука и чеснока; друз ы, представляющие собой сростки многочисленных кристаллов звезд­чатой формы (в плодах жимолости, в коре многих древесных расте­ний), и рафиды — игольчатые кристаллы, часто образующие пучки (в клетках мякоти плодов фуксии, листьев лилии). Все формы, кристаллов локализуются в вакуолях. Благодаря образованию кристаллов щавелевокислого кальция происходит нейтрализация щавелевой кислоты, обладающей ядовитыми свойствами.

Кроме щавелевокислого кальция, у некоторых растений (фи­кус, конопля) образуется у г л е к.и с л ы й кальций, который пропитывает выросты клеточной оболочки, вдающиеся в полость клетки. В результате получаются своеобразные гроздевидные об­разования — цистолиты.

Кристаллы, являясь конечным продуктом обмена веществ в клет­ке, как правило, тем или иным способом удаляются из организма.

Обычно они накапливаются в тех частях растения, которые со временем от него отделяются, — в листьях, плодах, наруж­ных слоях коры. Однако в некоторых слу­чаях кристаллы могут растворяться вновь и участвовать в обмене веществ, как это наблюдается в плодах апельсина и неко­торых других растений.

Смолы являются комплексными со­единениями, образующимися из углево­дов в процессе нормальной жизнедея­тельности клеток или в результате их разрушения, У одних растений смолы на­капливаются в виде капель в клетках, у других выделяются в окружающую среду. Будучи нерастворимыми в воде, смолы не пропускают влагу, они непроницаемы для микроорганизмов, обладают антисептическими свойствами.

В практической деятельности человека смолы применяются при изготовлении лаков, смазочных масел, в медицине. Особое значение имеет смола вымерших растений — янтарь.

Д у б и л ь н ы е (дубящие) вещества представляют собой сложные органические безазотистые вещества вяжущего вкуса. Они широко распространены среди высших растений, причем особенно богаты ими клетки коры деревьев (дуб, ель, ива), листья чая, семена кофе. Обладая антисептическими свойствами, дубильные вещества защищают растения от поражения различными микроор­ганизмами, иногда они могут использоваться в качестве запасных питательных веществ..

Дубильные вещества применяются в кожевенной промышлен­ности для дубления кож, а также в медицине как вяжущее средство.

4. Физиоло­гически активные вещества обусловливают нормальную жизнедея­тельность клетки и всего организма в целом. Они обладают специфи­ческим действием и неразрывно связаны с метаболизмом клетки. К этим веществам принадлежат ферменты, витамины, фитогормоны, антибиотики, фитонциды и ингибиторы. Все эти вещества выраба­тываются протопластом клетки.

Ферменты (энзимы) представляют собой сложные вещества белковой природы и являются биологическими катализаторами, присутствие которых необходимо для возбуждения и ускорения биохимических реакций, протекающих в клетке. Важнейшие, жиз­ненные процессы — дыхание, фотосинтез, синтез и распад белков и др. — могут совершаться только под воздействием определенных ферментов. Ферменты отличаются от неорганических катализато­ров высокой специфичностью, т. е. действие каждого фермента строго ограничено одним веществом или группой близких веществ. Специ­фичность действия ферментов является их важнейшим биологи­ческим свойством, без которого невозможен нормальный метаболизм клетки. Активность ферментов зависит от температуры, кислотности среды и от присутствия в окружающей среде различных веществ, усиливающих или подавляющих их каталитическое действие. В на­стоящее время известно свыше 800 различных ферментов.

Начало изучения ферментов относится к 1814 г., когда русский ученый К. С. Кирхгоф показал, что в прорастающем зерне имеется вещество, способное превращать крахмал в сахар. В дальнейших исследованиях ферментов большая роль принадлежит советским ученым А. И. Опарину, А. Л. Курсанову, Н. М. Сисакяну, Б. А. Ру­бину и другим, впервые начавшим изучать ферменты в живых ра­стениях и заложившим основу биологии ферментов.

Важным свойством ферментов является их способность сохранять активность вне живой клетки. На этом свойстве основано примене­ние ферментов в различных отраслях пищевой промышленности — хлебопечении, виноделии, производстве сахара, чая, какао, табака и др.

Витамины(НА ПРАКТИКЕ!!!) представляют собой органические вещества раз­ личной химической природы и почти исключительно растительного происхождения. Однако, несмотря на большое разнообразие, их объединяют в одну группу благодаря той исключительной роли, которую они играют в обмене веществ. Витамины, действующие в очень малых дозах, совершенно необходимы для нормальной жизнедеятельности как растительных, так и животных организмов. Хотя витамины не являются непосредственными источниками энер­гий, они вместе с ферментами регулируют энергетические изме­нения внутри клетки, а многие из них даже входят в состав фер­ментов.

В настоящее время известно несколько десятков различных витаминов, каждый из которых обладает специфическим действием. Так, витамин В3 стимулирует рост корней, витамин С (аскорбиновая кислота) способствует прорастанию семян, регулирует дыхание и т. д. Однако значение витаминов для растений изучено еще недо­статочно. Гораздо больше сведений имеется о роли витаминов в жизнедеятельности животных организмов. Отсутствие витаминов в пище животных и человека вызывает тяжелые заболевания.

Основоположником учения о витаминах является русский уче­ный Н. И. Лунин, который еще в 1880 г. доказал необходимость витаминов для нормальной жизнедеятельности животных организ­мов. В результате дальнейшего изучения витаминов была установ­лена их химическая природа, что позволило организовать промыш­ленное производство большинства витаминов как из растительного сырья, так и синтетическим путем.

Гормоны, вырабатываемые протопластом растительной клетки, получили название ф и т о горм о нов. Они представляют собой группу веществ, способных усиливать различные физиологические процессы — рост, размножение, деление клеток и др. Наиболее изучены в настоящее время гормоны роста — ауксины, впервые исследованные Н. Г. Холодным. Ауксины усиливают доступ кисло­рода и приток питательных веществ к клеткам, расположенным в растущих частях растения, и таким образом создают оптимальные условия для ростовых процессов.

Наряду с ауксином, который вырабатывается клетками выс­ших растений, известны ростовые вещества, вырабатываемые низ­шими растениями — грибами. К таким веществам относится гиббереллин, выделенный из почвенных грибов Gibberella и Fusarium и обладающий совершенно исключительной и многосторонней физиологической активностью.

В настоящее время ростовые вещества получили широкое при­менение в практике сельского хозяйства. Синтетически получаемый гетероауксин используется для укоренения черенков, для борьбы с опадением бутонов и плодов, для повышения семенной продуктив­ности растений и т. д. Гиббереллин применяется для получения высо­корослых и сильно облиственных растений (соя, табак, конопля), повышения урожая овощных культур (томата, огурца, баклажана) и винограда. С помощью гиббереллинов удается прерывать период покоя у семян, спящих почек, клубней, ускорять цветение и плодоношение, вызывать образование бессемянных плодов. С по­мощью гиббереллина можно также превращать двулетние рас­тения (морковь, свекла, капуста) в однолетние, плодоносящие в 1-й год жизни.

Антибиотики и фитонциды — это особые вещества, которые вырабатываются в клетках растений и имеют для них за­щитное значение, предохраняя от поражения болезнетворными микро­организмами и другими паразитами. Принято называть бактерицид­ные вещества, образующиеся в клетках низших растений (грибов и некоторых бактерий),-антибиотиками, а аналогичные вещества, выделяемые клетками цветковых растений (лука, чеснока, чере­мухи и др.), - фитонцидами. Основоположником учения о фитон­цидах является советский ученый Б. П. Токин. Бактерицидные ве­щества обладают способностью оказывать губительное действие на различные микроорганизмы, убивая или сильно задерживая рост. Как фитонциды, так и антибиотики действуют избирательно, вследствие чего для одних организмов они весьма токсичны, тогда как для других—совершенно безвредны. Фитонциды некоторых растений обладают настолько сильным действием, что убивают насекомых и даже мелких млекопитающих. В настоящее время многие антибиотики получили широкое применение в медицине в качестве лечебных препаратов для борьбы с тяжелыми инфекцион­ными болезнями. Общеизвестны такие препараты, как пенициллин, стрептомицин, синтомицин и др., получаемые в большом количе­стве заводским путем.

В практике сельского хозяйства начинают применяться фитон­цидные препараты для борьбы с различными заболеваниями расте­ний. Так, например, протравливание зерен проса, зараженных пыльной головней, фитонцидами сарептской горчицы повышает урожай проса больше чем в 3 раза. Фитонциды репчатого лука, чеснока, цитрусовых губительно действуют на гриб фитофтору, поражающий картофель.

Ингибиторами называют вещества, подавляющие ак­тивность ферментов и таким образом способствующие торможению некоторых физиологических процессов, протекающих в растении. Тормозящее действие ингибиторов имеет большое биологическое значение. Благодаря ингибиторам при преждевременном потеп­лении ранней весной задерживается распускание почек. Ингибиторы обеспечивают период покоя растений, во время которого не проис­ходит прорастания клубней, семян и т. д.

5. Клеточный сок. Как уже отмечалось, растворимые про­дукты обмена веществ образуют водный раствор, называемый кле­точным соком. Он постепенно накапливается в вакуолях, и для взрослой, полностью дифференцированной клетки характерна одна круп­ная центральная вакуоль, объем которой часто почти равен объему всей клетки. Состав клеточного сока весьма разнообразен и в первую очередь зависит от вида растения. У большинства растений клеточ­ный сок имеет кислую реакцию, исключение составляют огурец, дыня и некоторые другие растения, у которых реакция клеточного сока щелочная.

Помимо веществ, рассмотренных выше (растворимые углеводы, белки, алкалоиды и др.), клеточный сок содержит различные кислоты, соли и пигменты. Из органических кислот чаще встреча­ются яблочная (в плодах яблони, малины, рябины, листьях табака), щавелевая (в листьях щавеля, кислицы, ревеня), винная (в плодах винограда, томата) и лимонная (в плодах лимона, смородины, кры­жовника, земляники). К органическим кислотам принадлежит также бензойная кислота, содержащаяся в плодах брусники и клюк­вы и обладающая способностью предохранять эти растения от различных болезней. Органические кислоты выполняют в клетках растений разнообразные физиологические функции, например уча­ствуют в процессе дыхания. Минеральные соли представлены в кле­точном соке нитратами, фосфатами, хлоридами и другими соединениями. Высоким содержанием нитратов отличаются крапива, щи­рица, картофель, подсолнечник, фасоль. В молодых частях расте­ний обычно накапливаются фосфаты — у лука, чеснока и др. Хлориды характерны для растений, произрастающих на засолен­ных почвах.

Наряду с пигментами пластид у растений известны пигменты клеточного сока, из которых наиболее распространены антоциан и антохлор, относящиеся к гликозидам. Особенностью антоциана является изменение его окраски в зависимости от кислотности среды: в нейтральной среде он фиолетовый, в щелочной — синий и в кислой — красный. Антоциан встречается во всех органах растений — корнях, листьях, цветках, плодах и в зависимости от его концентрации и особенностей организма может давать самые разнообразные окраски — от ярко-красных и синих до почти чер­ных. Часто присутствие антоциана в клетках связано с приспособ­лением растений к неблагоприятным условиям внешней среды и обес­печивает повышение зимостойкости растений. Антохлор встречается преимущественно в венчиках цветков, которым придает желтую окраску (у льнянки, георгина, коровяка и др.), а также в плодах некоторых цитрусовых.

Клеточный сок некоторых растений имеет белую (молочную) окраску, вследствие чего получил название млечного сока. Млечный сок (латекс) вырабатывается многими травянистыми и древесными растениями. Он представляет собой эмульсию или суспензию и содержит до 80 % воды, в которой находятся как за­пасные питательные вещества (сахара, белки, жиры), так и катаболиты (алкалоиды, гликозиды, смолы, дубильные вещества, а также каучук и гуттаперча). Часто в нем встречаются крахмальные зерна своеобразной формы. У некоторых растений млечный сок имеет, желтую (мак) или оранжевую (чистотел) окраску, что обусловлено присутствием различных пигментов. Млечный сок скапливается в специальных элементах — млечниках. Роль млечного сока в жизни растений отчасти связана с хранением питательных веществ, с за­щитой от поедания животными, однако значение его еще недостаточно выяснено.

studfiles.net

Включения растительной клетки

Включения растительной клетки

Включения - это компоненты клетки, представляющие собой отложения веществ, временно выведенных из обмена, или конечные его продукты. Большинство включений видимы в световой микроскоп и располагаются либо в гиалоплазме и органоидах, либо в вакуоли . Существуют жидкие и твердые включения. К образованию включений ведет избыточное накопление веществ. Очень часто в виде включений откладываются запасные питательные вещества. Главнейшее и наиболее распространенное из них - полисахарид крахмал . Крахмал злаков , клубней картофеля, ряда тропических растений - важнейший источник углеводов в рационе человека. Первичный ассимиляционный крахмал образуется только в хлоропластах . Ночью, когда фотосинтез прекращается, ассимиляционный крахмал ферментативно гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения.

В запасающих тканях различных органов, особенно в клубнях, луковицах, корневищах и др., в особом типе лейкопластов - амилопластах часть сахаров откладывается в виде зерен вторичного крахмала . Рост крахмальных зерен происходит путем наложения новых слоев крахмала на старые, поэтому они имеют слоистую структуру. Если имеется один центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более, то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно формируется в тех случаях, когда крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем после соприкосновения простых зерен вокруг них возникают общие слои. Расположение слоев может быть концентрическим или эксцентрическим, что также определяет особенности строения крахмальных зерен ( рис. 18 ).

Липидные (жировые) капли обычно располагаются в гиалоплазме и встречаются практически во всех растительных клетках. Это основной тип запасных питательных веществ большинства растений. В семенах некоторых из них ( подсолнечник , хлопчатник , арахис , соя ) масло составляет до 40% массы сухого вещества. Растительные жиры, используемые человеком в технике, пищевой промышленности и медицине, добываются главным образом из семян.

Запасные белки относятся к категории простых белков - протеинов в отличие от сложных белков - протеидов , составляющих основу протопласта . Наиболее часто запасные белки откладываются в семенах. Очень богаты белками семена многих используемых в пищу и кормовых видов бобовых. Иногда протеины обнаруживаются в ядре и гиалоплазме в виде трудно различимых в световой микроскоп кристаллоподобных структур. Однако чаще запасные белки накапливаются в вакуолях и выпадают в осадок при потере влаги в процессе созревания семян.

Обычно осаждающиеся белки образуют зерна округлой или эллиптической формы, называемые алейроновыми зернами . Если алейроновые зерна не имеют заметной внутренней структуры, их называют простыми. Иногда же в алейроновых зернах среди аморфного белка заметны один или несколько кристаллоподобных структур (кристаллоидов), способных в отличие от настоящих кристаллов набухать в воде. Помимо кристаллоидов, в алейроновых зернах встречаются блестящие бесцветные тельца округлой формы - глобоиды. Алейроновые зерна, содержащие кристаллоиды и глобоиды, называют сложными ( рис. 19 ). У каждого вида растений они, подобно зернам крахмала, имеют определенную структуру.

Растения в отличие от животных не имеют специальных выделительных органов и нередко накапливают конечные продукты жизнедеятельности протопласта в виде солей оксалата или карбоната кальция . Кристаллические включения в значительных количествах накапливаются в тканях и органах, которые растения периодически сбрасывают (листья, кора). Они откладываются исключительно в вакуолях . Форма этих включений достаточно разнообразна: одиночные многогранники - стилоиды (палочковидные кристаллы), игольчатые кристаллы - рафиды , скопления множества мелких кристаллов - кристаллический песок, сростки кристаллов - друзы ( рис. 20 ). Форма кристаллов нередко специфична для определенных таксонов и иногда используется для их микродиагностики.

К кристаллическим включениям близки цистолиты . Они чаще всего состоят из карбоната кальция или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования, возникающие на выступах клеточной оболочки, вдающейся внутрь клетки. Цистолиты характерны для растений семейств крапивных , тутовых и др.

Ссылки:

medbiol.ru

Вещества запаса

Категория: Анатомия растений

Вещества запаса

Основная масса запасных веществ, встречающихся в растениях, представлена тремя группами органических соединений: углеводами, жирами и белками. Углеводы и жиры — безазотистые вещества, молекулы которых состоят из углерода, водорода и кислорода. В состав молекул белков кроме этих элементов входят азот, сера и фосфор.

Углеводы — наиболее распространенный тип запасных веществ. Они могут быть представлены моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами. К ним относятся глюкоза, или виноградный сахар, и фруктоза. Дисахариды с общей формулой С12Н22О11 возникают вследствие соединения (полимеризации) двух молекул гексоз с потерей одной молекулы воды. Из дисахаридов в растениях распространены тростниковый или свекловичный сахар. Моносахариды и дисахариды находятся в клеточном соке и представляют собой бесцветные вещества, хорошо растворимые в воде. Эти сахара могут быть обнаружены в клетке только специальными реакциями.

Полисахариды образуются при полимеризации большого числа молекул моносахаров. Общая формула полисахаридов (СбНюОбК- К запасным полисахаридам растений относятся крахмал, инулин и геми целлюлозы, или полуклетчатки. Крахмал и полуклетчатки нерастворимы в воде и спирте, поэтому их отложения легко наблюдать под микроскопом. Инулин со сравнительно невысоким коэффициентом полимеризации растворим в воде, в спирте он выпадает в осадок, образуя сферокристаллы.

У большинства растений в запас откладывается крахмал. Помимо первичного, или ассимиляционного, крахмала, образующегося в хлоропластах при фотосинтезе, в клетках, не имеющих зеленых пластид, в различных частях растения (в корнях, клубнях, семенах, во внутренних зонах стебля) встречается вторичный, или запасной, крахмал в виде зерен, формирующихся в лейкопластах. Запасной белок (алейрон) относится к водорастворимым белкам и накапливается в вакуолях. Наиболее богаты запасным белком семена.

При созревании семян количество воды в вакуолях их клеток постепенно уменьшается, а концентрация белков и солей, находящихся в клеточном соке, увеличивается. В клетках зрелых семян на месте высохших вакуолей остаются сложные образования -— алейроновые зерна. Осаждаясь по мере высыхания вакуолей, часть белка образует кристаллоподобные тела — кристаллиты. Содержащиеся в вакуолях минеральные соли кальция, магния, фосфора и других элементов, выпадая в осадок вместе с белком, образуют блестящие бесцветные округлые тельца — глобоиды. Мелкие алейроновые зерна, без заметной в световой микроскоп структуры, получили название простых, а относительно крупные, в которых хорошо различимы глобоиды и кристаллиты,— сложных.

Жиры и масла встречаются в цитоплазме в виде отдельных мелких капель или содержатся в особых структурах.— элайопластах (от греч. «элайон» — жир). Больше всего жира откладывается в семенах.

По типу веществ, откладывающихся в запас, в хозяйственной практике различают крахмалоносные, сахароносные, масличные и белковые растения.

Запасной крахмал в клубне картофеля клубненосного (Solatium tuberosum L.)

Разрезать клубень картофеля. Небольшое количество мутной, почти белой жидкости, выступившей на поверхности свежего разреза, перенести скальпелем на пред-метное стекло в воду и накрыть покровным стеклом.

Жидкость, находящаяся под покровным стеклом, представляет собой взвесь крахмальных зерен. Если жидкость очень мутна и имеет густо-молочный цвет, часть ее удаляют полоской фильтровальной бумаги и добавляют чистую воду.

При большом увеличении микроскопа можно видеть, что зерна крахмала имеют различную форму и величину. Наиболее крупные из них неправильно-яйцевидные, более мелкие — округлые, вокруг некоторых зерен наблюдается темный, почти черный ободок. Это чисто оптическое явление, обусловленное значительным различием в показателях преломления крахмала и воды. Изменяя положение трубы микроскопа поворотом мик-рометренного винта, нужно добиться исчезновения этого ободка. Крахмальные зерна слоисты. Слоистость, которая лучше заметна при почти закрытой Диафрагме, — следствие постепенного развития крахмального зерна.

Первые молекулы крахмала, полимеризующиеся из Сахаров, поступающих из хлоропластов в лейкопласт, становятся центром крахмалообразования. Вокруг него в дальнейшем откладываются слои крахмала. Они имеют вид чередующихся темных и светлых полос, что, по-видимому, объясняется неоднородностью их структуры и различным содержанием в них воды. При высушивании зерна слои становятся незаметными. Мелкие округлые крахмальные зерна имеют концентрические слои, более крупные зерна эксцентричны, так как центр крах-малообразования у них смещен к периферии лейкопласта, поэтому с той стороны, где масса пластиды больше, крахмальные слои шире.

Рис. 1. Крахмальные зерна картофеля: п — простое зерно, сл — сложные зерна, пс — полусложное зерно, с — слои крахмала

Большинство крахмальных зерен имеет один центр образования. Такие зерна называют простыми. Наряду с простыми в клубнях картофеля встречаются сложные и полусложные зерна. Сложные зерна значительно мельче простых и имеют два или несколько центров образования, вокруг каждого из которых откладываются слои крахмала. Если в дальнейшем вокруг них образуются общие крахмальные слои, возникает полусложное зерно.

Задание. При большом увеличении микроскопа зарисовать простые, сложные и полусложные зерна крахмала.

В заключение работы следует провести цветную реакцию на крахмал с помощью раствора иода в водном растворе иодистого калия. Зерна крахмала становятся синими, темно-синими или почти черными в зависимости от концентрации иода в реактиве, а мелкие кристаллы белка, нередко встречающиеся в препарате, приобретают желтый цвет.

Крахмальные зерна в зерновке овса посевного (Avena sativa L.)

Для изучения крахмальных зерен овса следует размочить в воде зерновку и небольшое количество размоченного содержимого запасающей ткани (эндосперма) перенести препаровальной иглой или стеклянной палочкой в каплю воды на предметное стекло. Вместо зерновок можно использовать крупу «Геркулес».

Крахмальные зерна овса мелкие (около 50—80 мкм в поперечнике), округло-овальные, сложные. При их развитии в лейкопластах возникают многочисленные центры образования крахмала, которые в сформированном зерне, как правило, не видны, их слоистость также незаметна. Сложное зерно легко распадается на отдельные составляющие его зернышки или их небольшие группы. Поэтому в препарате наряду с цельными сложными зернами всегда видны многочисленные очень мелкие угловатые простые зернышки (рис. 2).

Рис. 2. Сложные крахмальные зерна овса

Задание. При большом увеличении микроскопа зарисовать сложное крахмальное зерно и несколько отдельных составляющих его зернышек.

Форма, размеры и строение крахмальных зерен специфичны для определенных видов растений и крупных растительных групп. Например, у бобовых крахмальные зерна овальные, довольно крупные, с четко выраженной слоистостью и хорошо заметной полоской внутри. Крахмальные зерна кукурузы округло-угловатые, мелкие, от 2 до 28 мкм в поперечнике, с хорошо заметным центром образования. Слоистость в них, как правило, не видна.

У ржи и пшеницы крахмальные зерна обычно двух типов: мелкие округлые диаметром 2—9 мкм и крупные линзовидные, 30—40 мкм в поперечнике.

При надавливании на препарат покровным стеклом в зернах появляются радиальные трещины. У ржи они образуются на периферии зерна и до центра не доходят, а у пшеницы расходятся от центра, не доходя до периферии зерна.

В зерновках риса, так же как у овса, имеются крупные сложные зерна, состоящие из большого числа очень мелких, однородных по размерам и форме отдельных зернышек.

У гречихи крахмальные зерна сильно вытянуты в длину, сложные, с очень большим числом центров образования крахмала.

Инулин в подземных органах сложноцветных

Инулин содержится в корневых шишках земляной груши (Helianihus tuberosus L.), георгины (Dahlia sp.), в старых корнях одуванчика (Taraxacum officinale Web. ex Wigg.), в корневищах девясила (Inula helenium L.) и у других представителей семейства сложноцветных.

Инулин растворен в клеточном соке и может быть осажден из него крепким спиртом.

С материала, фиксированного спиртом, делают продольные или поперечные срезы и рассматривают их в глицерине. Отложения инулина имеют вид сферокристаллов (рис. 3), представляющих собой шаровидные или более или менее округлые скопления игольчатых кристаллов, лучисто расходящихся от углов клетки. Иногда в сферокристаллах хорошо видны концентрические слои и радиальные трещины. В каждой клетке может быть несколько сферокристаллов.

Рис. 3. Инулин в клетках клубня топинамбура (земляной груши): С- и. — сферокристаллы инулина, о. к. — оболочки клеток, п. к. — полость клетки, мж — межклетник

Если глицерин, в котором рассматривают срезы, заменить теплой водой, сферокристаллы исчезнут, так как инулин легко растворим в воде.

Запасные вещества в семени гороха посевного (Pisum sativum (L.) Cov.)

Для изучения запасных веществ пригодны фиксированные в спирте недозревшие семена гороха или зрелые семена, которые за 12—24 ч до работы следует замочить в воде. Сняв семенную кожуру, бритвой делают тонкий срез любой части массивных семядолей. Срез кладут на предметное стекло в воду, добавляют маленькую каплю раствора иода в водном растворе йодистого калия и накрывают покровным стеклом. После проведения цветной реакции на крахмал срез можно рассматривать и в глицерине. На срезе нужно найти тонкое место, где клетки лежат в один-два слоя.

Рис. 4. Клетка семядоли гороха с крахмальными и алейроновыми зернами: к. з. — крахмальные зерна, а. з. — алейроновые зерна, мж — межклетник, о. к. — оболочка клетки

При большом увеличении микроскопа хорошо видны более или менее округлые клетки с несколько утолщенными стенками (рис. 4). В местах соединения нескольких клеток имеются межклетники. Полость клетки заполнена крупными продолговатыми крахмальными зернами, между которыми находятся многочисленные, очень мелкие зерна запасного белка (алейрона). После обработки йодным раствором крахмальные зерна приобрели синий, а алейроновые — золотисто-желтый цвет.

Задание. При большом увеличении зарисовать несколько клеток семядоли гороха, отметить их оболочки, межклетники, крахмальные и алейроновые зерна.

Препарат может быть приготовлен и другим способом. Для этого с поверхности семядоли скальпелем соскабливают немного беловатой массы, которую помещают в воду, добавив в нее каплю йодного раствора. На таком препарате можно видеть лишь содержимое клеток. Сами клетки разрушены и поэтому не видны.

Алейроновые зерна и жир в семени клещевины (Ricinus communis L.)

Клещевина относится к группе масличных растений. Масло клещевины известно под названием касторового. В запасающей ткани семени— эндосперме — наряду с жиром содержится большое количество белка.

Рис. 5. Алейроновые зерна из клеток эндосперма клещевины: г — глобоиды, к — кристаллиты, об— оболочка алейронового зерна

Очищенным от кожуры эндоспермом на сухое предметное стекло наносят штрих (мазок), который рассматривают в растворе иода в водном растворе иодистого калия, смешанном с сахарным сиропом чтобы предотвратить образование эмульсии жира и набухание алейроновых зерен. При большом увеличении микроскопа в мазке можно увидеть желтые капли жира и довольно крупные (2— 4 мкм) алейроновые зерна (рис. 5) овальной или чаще грушевидной формы. Клетки эндосперма не видны, так как при изготовлении препарата они разрушаются.

Алейроновые зерна клещевины сложные. В каждом зерне хорошо видно одно или два золотисто-бурых многогранных образования, представляющих собой кристаллиты белка. В суженной части зерна находятся одно, два, реже несколько бесцветных шаровидных телец, состоящих из кальциевых и магниевых солей ино-зитфосфорной кислоты. Это глобоиды. Кристаллиты и глобоиды окружены аморфным белком.

В препарате желательно найти зерна типичной грушевидной формы, у которых глобоиды и кристаллиты расположены в одной плоскости. Если зерно лежит так, что глобоид находится под кристаллитом, то обнаружить его очень трудно.

Несмотря на то что зерна рассматривают в крепком растворе сахара, их кристаллиты довольно быстро набухают и округляются, теряя при этом кристаллоподоб-ные очертания.

Реактивом на жиры и некоторые жироподобные вещества служит 0,5%-ный спиртовой раствор Судана III или Судана IV, который окрашивает жиры в оранжево-красный цвет. Обработку раствором Судана можно проводить на срезах и мазках до йодной реакции.

Задание. При большом увеличении зарисовать несколько неповрежденных алейроновых зерен, отметив в них глобоиды и кристаллиты.

Запасные вещества в зерновке пшеницы мягкой (Triticum aestivum L.)

В зерновках злаков основная масса запасных питательных веществ локализуется в эндосперме. В нижней части зерновки расположен зародыш (рис. 6).

Для приготовления препарата необходимо сделать поперечный или продольный срез зерновки, предварительно размоченной в воде и затем фиксированной спиртом. Срез кладут на предметное стекло в воду, наносят каплю раствора иода в водном растворе иодистого калия, добавляют глицерин и накрывают покровным стеклом.

На тонком участке среза видно, что эндосперм расположен под многослойными покровами зерновки, состоящими из деформированных клеток с более или менее утолщенными стенками. Внешний слой эндосперма, лежащий непосредственно под покровами, представлен одним рядом плотно сомкнутых, в очертании почти квадратных клеток, заполненных мелкими алейроновыми зернами. Этот слой клеток называют алейроновым.

При 400—600-кратном увеличении микроскопа алейроновые зерна кажутся простыми. При предельных увеличениях (1200—1400 раз) в них можно обнаружить сложное строение, сходное со строением зерен клещевины. Клетки алейронового слоя мельче клеток эндосперма, заполненных многочисленными крахмальными зернами, посиневшими после йодной реакции. Клетки эндосперма глубже расположены и обычно вытянуты перпендикулярно поверхности зерновки.

Рис. 6. Строение зерновки пшеницы. А, Б — схемы строения продольного (А) и поперечного (Б) сечения зерновки; В — клетки наружных слоев эндосперма при большом увеличении микроскопа: о. п. — оболочки плода, з — зародыш, б — борозда, а. с. — алейроновый слой, к. э. — крахмалоносные клетки эндосперма, к. э. — крахмальные зерна, а. з. — алейроновые зерна, я — ядро

На постоянных препаратах, окрашенных гематоксилином, алейроновый слой имеет грязно-фиолетовый или бурый цвет. В средней части клеток этого слоя обычно хорошо видно ядро. Эндосперм не окрашен.

Задание. При большом увеличении зарисовать небольшой участок эндосперма, отметив особенности клеток алейронового слоя.

Клетки алейронового слоя можно также рассмотреть в зерновках ржи, кукурузы и ячменя. В отличие от пшеницы у ячменя алейроновый слой состоит не из одного, а из трех слоев клеток.

gardenweb.ru

Контрольные вопросы

1. В клетках мякоти плода какого растения можно увидеть хромопласты?

2. Назовите органы растения, где встречаются лейкопласты?

3. Какой пигмент является провитамином «А»?

4. Назовите основную функцию хромопластов?

5. Назовите пигменты лейкопластов.

6. Как называется форма клетки, если она узкая и с острыми концами?

7. В какой части растения можно встретить хлорофилловые зерна?

8. Как называется пигмент, участвующий в процессе фотосинтеза?

9. В строме или гранах хлоропластов содержится хлорофилл?

10. В каком органоиде клетки находится первичный крахмал?

Список литератур:

1. Андреева, И.И. Ботаника / И.И. Андреева, Л.С. Родман. – М.: Колос, 2001. – С. 17-22.

2. Чухлебова, Н.С. Ботаника / Н.С. Чухлебова, Л.М. Бугинова, Н.В. Ледовская; СГАУ. – М.: Колос ; Ставрополь : АГРУС, 2008. – С. 5-22.

Тема 3.Запасные питательные вещества растительной клетки

Запасные питательные вещества – это временно выведенные из обмена веществ клетки соединения. Они накапливаются в клетках растений в течение вегетационного периода, используются частично зимой, а главное весной, в период бурного роста и цветения. Запасные питательные вещества встречаются в растительных клетках в виде углеводов, белков и жиров.

Широко распространено у растений отложение запасных жиров в виде липидных капель в цитоплазме. Наиболее богаты ими семена и плоды.

Запасные белки (протеины) наиболее часто встречаются в виде алейроновых зерен в клетках. Алейроновые зерна образуются из высыхающих вакуолей при созревании семян. Алейроновые зерна, содержащие только аморфный белок, называют простыми. Сложные алейроновые зерна содержат еще и запасной фосфор.

Из углеводов наиболее распространенным запасным веществом является крахмал. Крахмал бывает ассимиляционным (первичным), запасным (вторичным) и транзиторным. Запасной крахмал откладывается в лейкопластах в виде крахмальных зерен. Крахмальные зерна бывают простые, сложные и полусложные. Простые зерна имеют один центр крахмалообразования, вокруг которого формируются слои крахмала. У сложных зерен в одном лейкопласте несколько центров, имеющие свои собственные слои. В полусложных зернах также несколько центров, но зерна крахмала по периферии имеют общие слои. Форма, размер, строение крахмальных зерен специфичны для вида растения. Анализ муки, основную массу которой составляет крахмал, позволяет установить, из какого растения она получена и нет ли в ней примесей.

Лабораторная работа № 3

Материал: клубень картофеля, предварительно намоченные зерновки пшеницы, овса, семена гороха.

Задание

1. Приготовить препараты для изучения крахмальных зерен пшеницы, овса, ржи, гороха, картофеля.

2. Произвести качественную реакцию на крахмал раствором йода в йодистом калии.

3. Зарисовать при большом увеличении крахмальные зерна. Сделать обозначения: типы крахмальных зерен, представитель.

4. Определить качество муки по крахмальным зернам.

Последовательность работы

Разрезав зерновку пшеницы, извлекают кончиком иглы немного эндосперма и переносят его в каплю воды на предметное стекло. Затем накрывают покровным стеклом и рассматривают при большом увеличении микроскопа. Крахмальные зерна пшеницы простые, с одним образовательным центром, имеют едва заметную концентрическую слоистость. Зарисовывают несколько крахмальных зерен пшеницы.

Крахмальные зерна овса аналогично берут из эндосперма набухшей зерновки. При большом увеличении видны крупные овальные сложные крахмальные зерна, состоящие из нескольких многогранных кристаллов крахмала. Видны также обломки разрушенных сложных крахмальных зерен. Слоистость зерен отсутствует. Зарисовывают 1-2 сложных крахмальных зерна.

Для приготовления препарата крахмальных зерен гороха снять кожуру, у одной семядоли соскоблить немного ткани, рассмотреть при большом увеличении микроскопа. У гороха крахмальные зерна крупные, бобовидной формы, простые с концентрической слоистостью. В некоторых зернах встречаются продольные трещины в центре.

Для изучения крахмальных зерен картофеля отрезают кусочек его клубня и делают им мазок по предметному стеклу в капле воды. При этом из разрушенных клеток в воду переходят крахмальные зерна, в результате чего она мутнеет. Каплю накрывают покровным стеклом и рассматривают при малом увеличении, затем при большом. При большом увеличении хорошо видны овальные и яйцевидные бесцветные простые крахмальные зерна с эксцентрической слоистостью. Среди множества простых крахмальных зерен картофеля изредка встречаются сложные и полусложные. Зарисовывают несколько крахмальных зерен и делают обозначения: типы крахмальных зерен.

Готовят препарат из выданного преподавателем образца муки. Для этого берут небольшое количество муки (на кончике иглы) переносят в каплю воды на предметном стекле и по видам крахмальных зерен определяют ее состав.

studfiles.net

Липидные (жировые) капли

Содержание

1.Введение…………………………………………………………...2

2.Запасные вещества………………………………………………3-6

3. Крахмальные зёрна……………………………………………..7-9

4.Липидные капли……………………………………………….10-11

5.Запасные белки………………………………………………..12-13

6. Характер включений…………………………………………14-15

7.Химический состав……………………………………………….16

8.Недостаток питательных веществ………………………………17

9.Вывод……………………………………………………………...18

10. Сприсок используемой литературы……………………………19

Введение

Растение, как и всякий живой организм, состоит из клеток, причем каждая клетка порождается тоже клеткой. Клетка — это простейшая и обязательная единица живого, это его элемент, основа строения, развития и всей жизнедеятельности организма.Существуют растения, построенные из одной единственной клетки. К ним относятся одноклеточные водоросли и одноклеточные грибы. Обычно это микроскопические организмы, но есть и довольно крупные одноклеточные (длина одноклеточной морской водоросли ацетабулярии достигает 7 см). Большинство растений, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни,— это многоклеточные организмы, построенные из большого числа клеток.Запасные продукты — это вещества, временно выключенные из обмена веществ. Они расходуются на построение тела растения или на различные жизненные процессы как энергетический материал. Местом отложения их служат вакуоли и цитоплазма. В вакуолях запасные продукты накапливаются в виде растворов, в цитоплазме — в виде оформленных включений: алейроновых, крахмальных зерен, капель жирного масла и др. Алейроновые зерна — это гранулы запасного белка. Они обычно образуются в клетках запасающей ткани зрелых семян.

Запасные продукты

— это вещества, временно выключенные из обмена веществ. Они расходуются на построение тела растения или на различные жизненные процессы как энергетический материал. Местом отложения их служат вакуоли и цитоплазма. Вакуоли (рис.1) - полости в протопласте эукариотических клеток. У растений вакуоли - производные эндоплазматической сети , ограниченные мембраной – тонопластоми заполненные водянистым содержимым - клеточным соком. Протопласт - активное содержимое растительной клетки. Основной компонент протопласта - белок . У большинства зрелых растительных клеток центральную часть занимает крупная, заполненная клеточным соком вакуоль , главное содержимое которой - вода с растворенными в ней минеральными и органическими веществами. Клеточная оболочка и вакуоль представляют собой продукты жизнедеятельности протопласта . Большую часть протопласта растительной клетки занимает цитоплазма , меньшую по массе - ядро . От вакуоли протопласт отграничен мембраной, называемой тонопластом , от клеточной стенки - другой мембраной - плазмалеммой . В протопласте осуществляются все основные процессы клеточного метаболизма.По- видимому, существенную роль в образовании вакуолей имеет деятельность аппарата Гольджи .

рис.1

Функции вакуолей :

1)Они формируют внутреннюю водную среду клетки, и с их помощью осуществляется регуляция водно-солевого обмена.

2)Поддержание тургорного гидростатического давления внутриклеточной жидкости в клетке. 3) Обеспечение роста клетки. В молодых делящихся растительных клетках вакуоли представляют систему канальцев и пузырьков (провакуоли), по мере роста клеток они увеличиваются, а затем сливаются в одну большую центральную вакуоль. Она занимает от 70 до 90 % объёма клетки, в то время как протопласт располагается в виде тонкого постенного слоя.

3Накопление запасных веществ и "захоронение" отбросов, т.е. конечных продуктов метаболизма клетки. Иногда вакуоли разрушают токсичные или ненужные клетке вещества. Обычно это выполняется специальными небольшими вакуолями, содержащими соответствующие ферменты. Такие вакуоли получили название лизосомных .

В вакуолях запасные продукты накапливаются в виде растворов, в цитоплазме — в виде оформленных включений: алейроновых, крахмальных зерен, капель жирного масла и др.

Алейроновые зерна — это гранулы запасного белка. Они обычно образуются в клетках запасающей ткани зрелых семян.(рис.2)

При формировании семян в мелких вакуолях накапливается белок. В созревающих семенах вакуоли теряют воду и превращаются в алейроновые зерна. При прорастании семян, когда они обогащаются водой, алейроновые зерна вновь преобразуются в вакуоли.

Алейроновые зерна имеют округлую форму, диаметр их колеблется от 0,2 до 20 мкм. Снаружи они покрыты мембраной.

У простых алейроновых зерен белок находится в виде аморфной массы (бобовые, кукуруза, рис), у сложных — в аморфную массу включен один, реже 2—3 белковых кристалла и небольшое округлое тельце — глобоид, содержащее запасной фосфор. Белковые тела могут образовываться и в других частях клетки — в ядре, пластидах, митохондриях, эндоплазматическом ретикулуме. Алейроновые зёрна имеют округлую форму ,диаметр их колеблется от 0,2 до 20 мкм. Снаружи они покрыты мембраной. У простых алейроновых зёрнах белок находится в виде аморфной массы (бобовые, кукуруза, рис),у сложных – в аморфную массу вкючен один, реже 2-3 белковых кристалла и небольшое округлое тельце – глобоид, содержащее запасной фосфор.

Рис.2Запасные вещества в зерновке пшеницы (Triticum aestivum) на поперечном срезе:

1 - околоплодник, 2 - кожура семени, 3 - алейроновый слой, 4 - ядро, 5 - клетки эндосперма с крахмальными зернами, 6 - крахмальные зерна.

Крахмальные зерна.

Зёрна крахмала в клетках картофельного клубня. Поперечный срез

Главнейшее и наиболее распространенное из них - полисахарид крахмал . Крахмал злаков , клубней картофеля, ряда тропических растений - важнейший источник углеводов в рационе человека.В хлоропластах откладывается откладываются зёрна первичного крахмала. Но здесь он не накапливается .При помощи ферментов первичный крахмал осахаривается и в виде глюкозы транспортируется из листа в другие органы.Вторичное превращение сахара в крахмал происходит в лейкопластах (амилопластах). Образование зерен вторичного крахмала начинается в определённых точках стромы амилопласта, называется образовательными центрами . Рост крахмальных зерен происходит путем наложения новых слоев крахмала на старые, поэтому они имеют слоистую структуру. Смежные слои могут иметь различные показатели преломления и поэтому видны под микроскопом.Слоистость бывает концентрической и эксцентрической.С ростом крахмального зерна объём стромы амилопласта уменьшается, и в определённый момент слой ее становится настолько тонким ,что неразлечим под световым микроскопом. Надо помнить, что двухмембранная оболочка и тонкий слой стромы всегда присутствует на поверхности зерна вторичного крахмала.

Если имеется один центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более, то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно формируется в тех случаях, когда крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем после соприкосновения простых зерен вокруг них возникают общие слои. Расположение слоев может быть концентрическим или эксцентрическим, что также определяет особенности строения крахмальных зерен.

В химическом отношении крахмал представляет собой полисахарид, сходный с целлюлозой, построенный из сотен глюкозных остатков.Первичный ассимиляционный крахмал образуется только в хлоропластах . Ночью, когда фотосинтез прекращается, ассимиляционный крахмал ферментативно гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения.

В запасающих тканях различных органов, особенно в клубнях, луковицах, корневищах и др., в особом типе лейкопластов - амилопластах часть сахаров откладывается в виде зерен вторичного крахмала .

Если в амилопласте имеется один образовательный центр ,то формируется простое зерно, если два и более – сложное зерно ,состоящее как бы из несколько простых. Полусложное зерно образуется в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких образовательных центров, а затем после соприкосновения простых зёрен вокруг них возникают общие слои.Размер крахмальных зёрен колеблется в больших пределах.Так, у картофеля диаметр их достигает 100мкм, у пшеницы и ржи бывают мелкие зёрна диаметром2-9 мкм и крупные диаметром 30-45 мкм, у кукурузы – диаметром 5-30 мкм.Форма, размер, структура крахмальных зёрен специфичны для каждого вида растения, а иногда и для сорта. Это обстоятельство используют при анализе состава муки.

Липидные (жировые) капли

1-Алейроновое зерно;2- Оболочка алейронового зерна ; 3-Глобоиды; 4-Липидные капли

Обычно располагаются в гиалоплазме и встречаются практически во всех растительных клетках. Это основной тип запасных питательных веществ большинства растений. Липидные капли встречаются практически во всех растительных клетках. Жирные масла накапливаются у огромного количества растений и по своему значению являются второй после крахмала формой запасных питательных веществ. Особенно богаты ими семена и плоды. Семена некоторых растений (подсолнечник, хлопчатник, арахис) могут содержать до 40% масла от массы сухого вещества. Поэтому растительные жиры получают, главным образом, из семян.

Липидные капли накапливаются непосредственно в гиалоплазме. Они выглядят как мелкие сферические тела, каждая капля отделена от гиалоплазмы мембраной. Иногда липидные капли называют сферосомами.

Реактивом на жирное масло является краситель судан III, липидные капли окрашиваются им в оранжево-красный цвет.

Запасные белки

Запасные белки относятся к категории простых белков – протеинов, в отличие от сложных белков – протеидов, составляющих основу протопласта. В наибольшем количестве они откладываются в запасающей ткани сухих семян в виде алейроновых зерен, или белковых телец.

Относятся к категории простых белков - протеинов в отличие от сложных белков - протеидов , составляющих основу протопласта . Наиболее часто запасные белки откладываются в семенах. Очень богаты белками семена многих используемых в пищу и кормовых видов бобовых. Иногда протеины обнаруживаются в ядре и гиалоплазме в виде трудно различимых в световой микроскоп кристаллоподобных структур. Однако чаще запасные белки накапливаются в вакуолях и выпадают в осадок при потере влаги в процессе созревания семян.

Обычно осаждающиеся белки образуют зерна округлой или эллиптической формы, называемые алейроновыми зернами . Если алейроновые зерна не имеют заметной внутренней структуры, их называют простыми. Иногда же в алейроновых зернах среди аморфного белка заметны один или несколько кристаллоподобных структур (кристаллоидов), способных в отличие от настоящих кристаллов набухать в воде. Помимо кристаллоидов, в алейроновых зернах встречаются блестящие бесцветные тельца округлой формы - глобоиды. Алейроновые зерна, содержащие кристаллоиды и глобоиды, называют сложными. У каждого вида растений они, подобно зернам крахмала, имеют определенную структуру.

Растения в отличие от животных не имеют специальных выделительных органов и нередко накапливают конечные продукты жизнедеятельности протопласта в виде солей оксалата или карбоната кальция. Кристаллические включения в значительных количествах накапливаются в тканях и органах, которые растения периодически сбрасывают (листья, кора). Они откладываются исключительно в вакуолях. Форма этих включений достаточно разнообразна: одиночные многогранники - стилоиды (палочковидные кристаллы), игольчатые кристаллы - рафиды, скопления множества мелких кристаллов - кристаллический песок, сростки кристаллов - друзы. Форма кристаллов нередко специфична для определенных таксонов и иногда используется для их микродиагностики.

К кристаллическим включениям близки цистолиты. Они чаще всего состоят из карбоната кальция или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования, возникающие на выступах клеточной оболочки, вдающейся внутрь клетки. Цистолиты характерны для растений семейств крапивных, тутовыхи др.Белковые включения можно окрасить реактивом Люголя в золотисто-желтый цвет.

По характеру все включения

- это продукты клеточного метаболизма. Они накапливаются главным образом в форме гранул, капель и кристаллов. Химический состав включений очень разнообразен.

Липоидыобычно откладываются в клетке в виде мелких капель. Большое количество жировых капель встречается в цитоплазме ряда простейших, например инфузорий. У млекопитающих жировые капли находятся в специализированных жировых клетках, в соединительной ткани. Часто значительное количество жировых включений откладывается в результате патологических процессов, например при жировом перерождении печени. Капли жира встречаются в клетках практически всех растительных тканей, очень много жира содержится в семенах некоторых растений.

Включения полисахаридов имеют чаще всего формулу гранул разнообразных размеров. У многоклеточных животных и простейших в цитоплазме клеток встречаются отложения гликогена. Гранулы гликогена хорошо видны в световом микроскопе. Особенно велики скопления гликогена в цитоплазме поперечнополосатых мышечных волокон и в клетках печени, в нейронах. В клетках растений из полисахаридов наиболее часто откладывается крахмал. Он имеет вид гранул различной формы и размеров, причем форма крахмальных гранул специфична для каждого вида растений и для определенных тканей. Отложениями крахмала богата цитоплазма клубней картофеля, зерен злаков; каждая крахмальная гранула состоит их отдельных слоев, а каждый слой, в свою очередь, включает радиально расположенные кристаллы, почти невидимые в световой микроскоп.

Белковые включения встречаются реже, чем жировые и углеводные. Белковыми гранулами богата цитоплазма яйцеклеток, где они имеют форму пластинок, шариков, дисков, палочек. Белковые включения встречаются в цитоплазме клеток печени, клеток простейших и многих других животных.

К клеточным включениям относятся некоторые пигменты, например распространенный в тканях желтый и коричневый пигмент липофусцин, круглые гранулы которого накапливаются в процессе жизнедеятельности клеток, особенно по мере их старения. Сюда же относятся пигменты желтого и красного цвета - липохромы. Они накапливаются в виде мелких капель в клетках коркового вещества надпочечников и в некоторых клетках яичников. Пигмент ретинин входит в состав зрительного пурпура сетчатки глаза. Присутствие некоторых пигментов связано с выполнением этими клетками особых функций. Примерами могут служить красный дыхательный пигмент гемоглобин в эритроцитах крови или пигмент меланин в клетках меланофорах покровных тканей животных.

В качестве включений во многих животных клетках присутствуют гранулы секрета, вырабатываемого в клетках разных типов, в первую очередь в железистых. Секреторные включения могут быть белками, сахаридами, липопротеидами и т. д

poisk-ru.ru

Запасные белок - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Запасные белок

Cтраница 1

Запасные белки, находящиеся в эндосперме или семядолях, малорастворимы ( или вовсе нерастворимы) в воде, не проходят через клеточные оболочки, не используются непосредственно развивающимся зародышем. При прорастании семян они претерпевают глубокий распад с образованием растворимых и подвижных аминокислот. Гидролизуются белки под действием протеолитических ферментов. В прорастающих зернах пшеницы активность протеиназы усиливается приблизительно в 40 раз и гидролиз белков протекает с большой скоростью.  [1]

Запасные белки, которые служат источниками углерода и азота прорастающих семян, состоят из ограниченного повторяющегося набора аминокислот. Аминокислотный состав запасных белков семян можно немного изменить обычным скрещиванием, а недавно для этих целей были использованы генноинженер-ные методы.  [2]

Запасные белки локализованы в определенных субклеточных структурах ( фото 51) - белковых телах, которые можно выделить из клеточных гомогенатов [77] и которые, вероятно, содержат только глобулины.  [3]

Запасные белки, находящиеся в эндосперме или семядолях, малорастворимы ( или вовсе не растворимы) в воде, не проходят через клеточные оболочки, не используются непосредственно развивающимся зародышем. При прорастании семян они претерпевают глубокий распад с образованием растворимых и подвижных аминокислот. Гидролизуются белки под действием протеолитиче-ских ферментов. В прорастающих зернах пшеницы активность протеиназы усиливается приблизительно в 40 раз и гидролиз белков протекает с большой скоростью. Из получившихся аминокислот синтезируются новые белки, идущие на питание развивающегося зародыша и построение тканей растения.  [4]

Запасные белки образуются в результате превращения конституционных белков.  [5]

Запасные белки перевариваются ( гидролизуются) с высвобождением аминокислот - основных структурных единиц белка. Из этих аминокислот синтезируются ферменты ( все ферменты - белки), например а-амилаза; эти ферменты используются затем для переваривания питательных веществ эндосперма.  [6]

Эти же запасные белки имеют дополнительную функцию связывания споровой ДНК, повышая таким образом ее устойчивость к облучению. Энергия для восполнения отсутствующих компонентов может быть получена из стабильного 3-фосфоглицерата путем его конвертации в источник энергии и фосфата - фосфоенолпируват.  [8]

Местом отложения запасных белков в семенах являются алейроновые зерна, погруженные в цитоплазму. В алейроновых зернах белки находятся в виде кристаллоидов и глобоидов, содержащих различные по свойствам группы белков.  [9]

Повышение интенсивности обновления запасных белков в растениях во время колошения, возможно, находится в связи с процессами интенсивного оттока белковых веществ из вегетативных частей растений в репродуктивные органы, когда происходит усиленное образование запасных белков для формирования колоса. Интенсивность же обновления конституционных белков в стареющих органах растений падает. Особенно резко это проявилось в опыте с тимофеевкой, где конституционные белки даже за 120 часов обновились только на 66 7 %, в то время как в молодых растениях овса и ржи конституционные белки полностью обновлялись в течение 72 часов. Интенсивность обновления хлорофилла при старении растений также падает. Если в молодых растениях о-вса и ржи ( 1) азот хлорофилла в течение 48 часов обновлялся примерно на 60 %, то в стадии колошения овса за тот же период обновилось только 25 % азота хлорофилла.  [10]

В основном это касается запасных белков.  [11]

В этом опыте обновление запасных белков происходило менее интенсивно, чем в предыдущем-с рожью, что, по-видимому, обусловлено особенностями метаболизма щавеля.  [12]

В каких частях растения откладываются запасные белки.  [13]

Хотя относительно протеаз, гидролизующих запасные белки семян, известно немногое, а об их регуляции по существу ничего не известно, было показано, что проростки способны переработать относительно большие количества аммиака, который образуется в результате окисления аминокислот. Глутаминсин-тетаза и аспарагинсинтетаза описаны в гл.  [14]

Наконец, следует упомянуть группу запасных белков.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Запасные питательные вещества растительных клеток.

pdnr.ru

Смотрите также

• 
  Ризоиды это название растений вид корня органоид клетки
• 
  Интенсивная охота рыболовство и сбор редких видов растений
• 
  Правовая охрана редких исчезающих видов животных и растений
• 
  Число видов хвойных растений окружающий мир 3 класс
• 
  Редкие исчезающие виды растений и животных ставропольского края
• 
  Почему на земле число видов покрытосеменных растений превосходит
• 
  Виды комнатных растений и уход за ними доклад
• 
  Помидоры вверх ногами выращивание растений в перевернутом виде
• 
  У большинства видов растений и животных отсутствуют приспособления
• 
  Какие виды древних растений и животных вам известны
• 
  Сорняк на огороде виды фото этих растений названия