link2220 link2221 link2222 link2223 link2224 link2225 link2226 link2227 link2228 link2229 link2230 link2231 link2232 link2233 link2234 link2235 link2236 link2237 link2238 link2239 link2240 link2241 link2242 link2243 link2244 link2245 link2246 link2247 link2248 link2249 link2250 link2251 link2252 link2253 link2254 link2255 link2256 link2257 link2258 link2259 link2260 link2261 link2262 link2263 link2264 link2265 link2266 link2267 link2268 link2269 link2270 link2271 link2272 link2273 link2274 link2275 link2276 link2277 link2278 link2279 link2280 link2281 link2282 link2283 link2284 link2285 link2286 link2287 link2288 link2289 link2290 link2291 link2292 link2293 link2294 link2295 link2296 link2297 link2298 link2299 link2300 link2301 link2302 link2303 link2304 link2305 link2306 link2307 link2308 link2309 link2310 link2311 link2312 link2313 link2314 link2315 link2316 link2317 link2318 link2319 link2320 link2321 link2322 link2323 link2324 link2325 link2326 link2327 link2328 link2329 link2330 link2331 link2332 link2333 link2334 link2335 link2336 link2337 link2338 link2339 link2340 link2341 link2342 link2343 link2344 link2345 link2346 link2347 link2348 link2349 link2350 link2351 link2352 link2353 link2354 link2355 link2356 link2357 link2358 link2359 link2360 link2361 link2362 link2363 link2364 link2365 link2366 link2367

Строение растительной клетки — Включения

Включения

Образование включений вызвано избыточным накоплением некоторых продуктов обмена веществ в определенных участках клетки — в вакуоли, гиалоплазме, различных органеллах, реже в клеточной стенке. Эти вещества часто выпадают в осадок в аморфном виде или в форме кристаллов — включений. Включения имеют определенную форму и хорошо видны в световой микроскоп. По наличию тех или иных включений, их форме и распределению можно отличить одни виды, роды и семейства растений от других, поэтому они часто служат важным диагностическим признаком при анализе лекарственного растительного сырья.

Включения представляют собой либо запасные вещества (временно выведенные из обмена веществ соединения), либо конечные продукты обмена. К первой категории включений относятся крахмальные зерна, липидные капли и отложения белков; ко второй — кристаллы некоторых веществ.

Крахмальные зерна — наиболее распространенные включения растительных клеток. Полисахарид крахмал — основной тип запасных питательных веществ растений. Он является и самым важным соединением, используемым в пищу растительноядными животными. Крахмал зерновок хлебных злаков, клубней картофеля, плодов банана — важнейший источник питания людей. Пшеничная мука состоит из зерен крахмала почти на 75%, в клубнях картофеля крахмал составляет 20-30%. В химическом отношении крахмал представляет собой альфа-1,4-D-глюкан, молекулы имеют вид разветвленных цепей, в крахмальном зерне они располагаются по радиусам.

Крахмальные зерна образуются в строме пластид. В хлоропластах на свету откладываются зерна ассимиляционного (первичного) крахмала, образующиеся при избытке сахаров — продуктов фотосинтеза. Образование осмотически неактивного крахмала предотвращает повышение осмотического давления в хлоропласте. Ночью, когда фотосинтез не происходит, ассимиляционный крахмал с помощью ферментов гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения. Запасной (вторичный) крахмал откладывается в амилопластах клеток различных органов растений (корнях, подземных побегах, семенах) из сахаров, притекающих из фотосинтезирующих клеток. При необходимости запасной крахмал также превращается в сахара.

Образование крахмальных зерен начинается в определенных точках стромы пластиды, называемых образовательными центрами. Рост зерна происходит путем последовательного отложения слоев крахмала вокруг образовательного центра. Смежные слои в одном зерне могут иметь различный показатель преломления света, и тогда они видны под микроскопом — слоистые крахмальные зерна. Расположение слоев может быть концентрическим (пшеница) или эксцентрическим (картофель) (рис. 2.10 ). Если в амилопласте имеется один образовательный 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 образуется в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем, после соприкосновения простых зерен, вокруг них возникают общие слои (рис. 2.10 ).

Форма, размер, количество в амилопласте и строение (положение образовательного центра, слоистость, наличие или отсутствие трещин) крахмальных зерен часто специфичны для вида растения (рис. 2.10 ). Обычно крахмальные зерна имеют сферическую, яйцевидную или линзовидную форму, однако у картофеля она неправильная. Наиболее крупные зерна (до 100 мкм) характерны для клеток клубней картофеля, в зерновке пшеницы они двух размеров — мелкие (2-9 мкм) и более крупные (30-45 мкм). Для клеток зерновки кукурузы характерны мелкие зерна (5-30 мкм). Сложные крахмальные зерна у риса, овса, гречихи.

clip_image017

Рис. 2.10. Крахмальные зерна различных видов растений : А — картофель; Б — пшеница; В — овес; Г — рис; Д — кукуруза; Е — гречиха; 1 — простое зерно; 2 — сложное зерно; 3 — полусложное зерно.

Реактивом на крахмал является раствор йода в растворе калия йодида — реактив Люголя. Он окрашивает крахмальные зерна в сине-фиолетовый цвет.

Отложения крахмала широко распространены во всех органах растения, но особенно богаты им семена, подземные побеги (клубни, луковицы, корневища), паренхима проводящих тканей корней и стеблей древесных 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.

Белковые включения в виде разнообразных аморфных или кристаллических отложений образуются в различных органеллах клетки. Наиболее часто белковые кристаллы можно встретить в ядре, реже — в гиалоплазме, строме пластид, в расширениях цистерн эндоплазматической сети, матриксе пероксисом и митохондрий. Размер белковых кристаллов чаще всего находится за пределами разрешающей способности светового микроскопа.

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.

Алейроновые зерна обычно имеют сферическую форму и различный размер (0,2-20 мкм). Они окружены мембраной и содержат аморфный белковый матрикс, в который погружены кристаллические включения — один (реже, 2-3) белковый кристалл ромбоэдрической формы и округлые глобоиды (от одного до многих) (рис. 2.11 ). Глобоиды состоят из фитина (соли инозитгексафосфорной кислоты) и являются местом хранения запасного фосфора. Алейроновые зерна, содержащие кристаллы, называют сложными. Они характерны для запасающих клеток семян масличных растений (лен, подсолнечник, тыква, горчица, клещевина и др.). Реже встречаются простые алейроновые зерна, не содержащие кристаллов, а только аморфный белок (бобовые, рис, кукуруза) (рис. 2.12 ).

clip_image018

Рис. 2.11. Алейроновые зерна в клетках эндосперма семян клещевины : Кр — белковые кристаллы; Гл — глобоиды; Ма — белковый матрикс.

Запасные белки во время развития семян откладываются в вакуоли. При созревании семян, сопровождающемся их обезвоживанием, белковые вакуоли высыхают, белок и фитин выпадают из раствора в осадок и могут кристаллизоваться. При прорастании семян алейроновые зерна поглощают воду, набухают и постепенно превращаются в типичные вакуоли. Белки и вещества глобоидов расходуются на рост и развитие проростка.

clip_image019

Рис. 2.12. Простые алейроновые и крахмальные зерна в клетке семядоли семени фасоли : 1 — простые алейроновые зерна; 2 — крахмальное зерно.

Белковые включения можно окрасить реактивом Люголя в золотисто-желтый цвет.

Кристаллы кальция оксалата часто встречаются в растительных клетках. Они откладываются только в вакуолях. Форма кристаллов кальция оксалата довольно разнообразна (рис. 2.13) и часто специфична для определенных растений, что используется при диагностике лекарственного растительного сырья. Это могут быть одиночные кристаллы ромбоэдрической, октаэдрической или удлиненной формы (листья белены), друзы — звездчатые сростки кристаллов шаровидной формы (листья спорыша, дурмана, сенны, корни ревеня), рафиды — мелкие игольчатые кристаллы, собранные в пучки (листья ландыша, корневища марены), стилоиды — более крупные, палочковидные кристаллы (листья ландыша) и кристаллический песок — скопления множества мелких одиночных кристаллов (листья красавки). Наиболее часто встречаются друзы. clip_image021

Рис. 2.13. Формы кристаллов кальция оксалата : 1,2 — рафиды (1 — вид сбоку, 2 — вид на поперечном срезе); 3 — друза; 4 — кристаллический песок; 5 — одиночный кристалл.

Вдоль волокон в коре или вдоль жилок листьев у ряда растений (кора дуба, корни солодки, листья сенны) встречается кристаллоносная обкладка — расположенные параллельными рядами клетки с одиночными кристаллами кальция оксалата (рис.2.14 ).

clip_image023

Рис. 2.14. Жилка с кристаллоносной обкладкой в листе сенны.

В отличие от животных, которые выделяют избыток ионов во внешнюю среду вместе с мочой, растения, не имеющие развитых органов выделения, вынуждены накапливать их в тканях. Обычно считают, что кристаллы кальция оксалата — конечный продукт жизнедеятельности клетки, предназначенный для выведения излишков кальция. Действительно, кристаллы образуются в больших количествах в тех органах и тканях, которые растения время от времени сбрасывают (листья и кора). Однако имеются данные, что кристаллы могут исчезать из вакуолей. В таком случае их можно рассматривать как место отложения запасного кальция.

Подтвердить химическую природу кристаллов кальция оксалата можно действием концентрированных минеральных кислот. Под действием кислоты хлористоводородной кристаллы растворяются. При действии кислоты серной кальция оксалат переходит в нерастворимый кальция сульфат (гипс), образующий многочисленные игольчатые кристаллы.

К кристаллическим включениям близки цистолиты. Они чаще всего состоят из кальция карбоната или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования, возникающие на выступах клеточной стенки, вдающейся внутрь клетки (рис. 2.15 ). Цистолиты характерны для растений семейств крапивных, тутовых. Значение цистолитов пока не выяснено.

clip_image024

Рис. 2.15. Цистолит в клетке эпидермы листа фикуса.

Вы здесь: Главная Биология Ботаника Строение растительной клетки