ЗАПАСНЫЕ ПИТАТЕЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА РАСТИТЕЛЬНОЙ КЛЕТКИ: КРАХМАЛЬНЫЕ И АЛЕЙРОНОВЫЕ ЗЕРНА.

Цель работы: Познакомиться с разнообразим запасных питательных веществ в растительной клетке.

Запасные вещества растительной клетки – это включения, которые временно выводятся из обмена веществ, но в определенные периоды жизни растения мобилизуются и вновь используются для обеспечения жизненных процессов. Реже включения представляют собой конечные продукты обмена веществ и являются продуктами отброса представляя чаще всего соли щавелевой кислоты (оксалаты).

В качестве запасных питательных веществ в клетках встречаются все виды органических соединений: углеводы, белки, жиры.

Углеводы локализуются в пластидах, вакуолях и клеточной оболочке. В клеточном соке встречаются Водорастворимые соединения: моносахара, дисахара и полисахариды (инулин). В клеточных оболочках эндосперма некоторых растений (миндаль, хурма) откладывается гемицеллюлоза. Наиболее распространенным видом запасных углеводов в растительной клетке является крахмал.

По происхождению различают крахмал первичный (ассимиляционный), вторичный (запасной), транзиторный и оберегаемый. Ассимиляционный крахмал образуется в хлоропластах в результате процесса фотосинтеза. Вторичный крахмал обычно сосредоточен в клетках запасающих тканей. Различных органов, особенно в корнеплодах, клубнях, луковицах, корневищах, семенах, плодах, паренхимных клеток древесины и луба. Запасной крахмал в воде не растворим, и откладывается в клетке в форме крахмальных зерен . Форма, размеры и структура зерен у разных растений специфичны и являются систематическим признаком вида. Крахмальное зерно неоднородно, оно состоит из слоев крахмала. Слоистость крахмальных зерен обусловлена периодичностью отложения крахмала вокруг центра крахмалообразования. По количеству слоев можно определить примерный возраст зерна.

По типу сложения зерна бываю простыми, сложными и полусложными. Простым называется зерно, которое имеет один центр крахмалообразования. Сложное зерно содержит два или более центров крахмалообразования, каждый из которых имеет только собственные слои. Полусложные зерна имеют также несколько образовательных центров, но кроме слоев окружающих каждый образовательный центр, имеются общие слои для всего зерна.

Запасные белки откладываются в форме кристаллидов и алейроновых или протеиновых зерен.Алейроновые зерна (от греч. алейрон – мука) образуются преимущественно в запасающих тканях семян. В семенах злаковых растений алейроновые зерна находятся в наружном слое эндосперма. У бобовых они концентрируются в семядолях, в клетках запасающей ткани наряду скрахмальными зернами. Запасной белок алейрон относится к водорастворимым белкам, синтезируется в цитоплазме из аминокислот и накапливается в вакуолях.

Запасные жиры и масла как и белки встречаются преимущественно в клетках семян. Они могут рассеяны в виде отдельных мелких капель или содержаться в олейопластах или элайопласт ах (от греч. элайон - жир) встречаются в цитоплазме в виде отдельных мелких капель или содержатся вособых структурах – элайопласт ах (от греч. элайон – жир). В семенах подсолнечника, хлопчатника, арахиса, сои, льна масло составляет до 40% массы сухого вещества. Такие растения выращивают для получения масла.

Материал и оборудование

1.Клубень картофеля (свежий).

2.Семена фасоли (замоченные в воде).

3. Наружные чешуи луковицы репчатого лука (хранящиеся в глицерине).

4. Микроскопы.

5.Предметные и покровные стекла, иглы, пинцеты, скальпели, марлевые салфетки, фильтровальная бумага, кисточки, капельницы с раствором йода в водном растворе йодистого калия.

6.Учебники и методические руководства.

Задание. Рассмотреть и зарисовать:

1. Крахмальные зерна клубня картофеля (Solanumtuberosum L.). Отметить форму зерен, тип слоистости и тип сложения. Определить возраст зерен.

2. Крахмальные и алейроновые зерна семени фасоли (Phaseolusvulgaris L.). Провести кеакцию на крахмал и белок. Отметить отличия в строении крахмальных зерен картофеля и фасоли.

Пояснение к заданию.

Для выполнения первого задания необходимо разрезать клубень картофеля и собрать скальпелем небольшое количество беловатой жидкости, выступившей на поверхности. Цвет жидкости обусловлен взвешенными в ней крахмальными зернами. Жидкость перенести в каплю воды на предметное стекло и накрыть покровным стеклом. При малом увеличении выбрать место препарата с наиболее разнообразными зернами (рис. 1).

Затем микроскоп перевести на большое увеличение и прикрыть диафрагму конденсора. Хорошо видно, что многочисленные зерна крахмала имеют различную форму и величину. Наиболее крупные из них - неправильнояйцевидные, наиболее мелкие - округлые. Крахмальные зерна разнообразны по типу сложения: они могут быть простыми, сложными и полусложными. Обратить внимание, что в клубне картофеля преобладают именно простые зерна. Регулируя освещение с помощью диафрагмы конденсора можно увидеть четкие границы между отдельными слоями крахмала. Образовательный центр не совпадает с геометрическим, следовательно эти зерна эсцентрические.

Рис.1. Крахмальные зерна клубня картофеля: А - простые зерна; Б – сложные; В-полусложное.1- слои крахмала; 2- центр крахмалообразования (Из Барыкиной и др., 1979 с изменениями)

Передвигая препарат необходимо отыскать сложные и полусложныезерна. Они встречаются реже и имеют меньшие размеры, чем простые. Ихразнообразна и зависит от количества и положения образовательныхцентров в зерне. Просматривая как можно большую площадь препарата, средикрахмальных зерен можно найти мелкие тельца кубической формы. Этокристаллиды запасного белка. Зарисовать различные типы крахмальных зеренклубня картофеля, обозначив их структуры. Рисунки выполнить в крупноммасштабе.

Запасные веществ семени фасоли откладываются в клетках запасающейткани семядолей (рис. 5). Рассмотреть и зарисовать их можно только на тонкиханатомических срезах.

Рис. 5. Алейроновые (1) и крахмальные (2) зерна семени фасоли (изИльиной, 1979)

При приготовлении срезов необходимы следующие правила:срезы делаются с помощью лезвия опасной бритвы, всегда в большомколичестве, чтобы из них выбрать наиболее тонкий для изучения; срез никогдане делается через всю поверхность объекта; лезвие прикладывается к серединеобъекта и тянется к краю; на бритве должно быть несколько срезов. Ихосторожно с помощью кисточки снимают на предметное стекло.

Для получения препарата необходимо с предварительно замоченного вводе семени фасоли снять семенную кожуру и разделить семядоли. Взять однусемядолю тремя пальцами левой руки так, чтобы часть семядоли выдаваласьнад пальцами. С помощью скальпеля удалить верхушку семядоли и выровнитьповерхность среза таким образом, чтобы площадь была перпендикулярнапродольной оси семядоли. Только при этом условии срезы получаются строгопоперечными.

Срез делается одним скользящим движением.Срезы должны быть очень мелкими (1-2 мм2) и тонкими (прозрачными).Причем за один прием разными участками лезвия делается несколько срезов стем, чтобы в последствие выбрать лучший. Перенести полученные срезы в заранее приготовленную каплю воды напредметное стекло.

Накрыть срезы покровным стеклом.

При малом увеличении микроскопа внимательно просмотреть сначаланеокрашенные срезы и найти наиболее тонкий участок, где ясно различимыклетки и их содержимое. Поместить этот участок в центр поля зрения иперевести на большое увеличении микроскопа.

Обратить внимание, что ткань семядолей состоит из округло-многоугольных паренхимных клеток. Клетки имеют толстые оболочки, вкоторых видны неутолщенные участки - поры. В местах соединения несколькихклеток располагаются межклетники. Полость клеток почти целиком заполненакрупными крахмальными зернами, промежутки между которыми заполненыочень мелкими алейроновыми зернами. Следует внимательно изучить строениезерен: определить форму, тип слоистости и тип сложения.

При приготовлении срезов содержимое клеток может полностью иличастично извлекаться из полости клеток, поэтому на препарате могутвстречаться совершенно пустые клетки или клетки, в которых среди массыалейроновых зерен видны пустоты, очертания которых соответствует формекрахмальных зерен.

На предметное стекло, на котором в капле воды находятся оставшиеся приготовленные срезы, на некотором расстоянии от нее наносится капля слабого раствора йода в йодистом калии. Изучение окрашенных срезов показывает, что при действии йодакрахмальные зерна окрашиваются в фиолетовый или лиловый цвет, аалейроновые - золотисто-желтый.

При большом увеличении микроскопа зарисовать одну паренхимнуюклетку семядоли фасоли, отразив особенности строения крахмальных иалейроновых зерен.