Строение клетки. Клеточный сок

1. Что такое вакуоль?

2. Что такое тонопласт?

3. Что такое клеточный сок?

4. От чего зависят химический состав и физическое состояние клеточного сока?

5. В чём состоят физиологические функции клеточного сока?

6. Какие вещества накапливаются в клеточном соке?

7. Что такое гликозиды, флавоноиды, антоцианы, дубильные вещества, алкалоиды?

8. Какое применение находят в медицине гликозиды, флавоноиды, антоцианы, дубильные вещества, алкалоиды?

9. Что такое осмос?

10. Какие вещества являются осмотически активными?

11. Что такое тургор?

12. Что такое тургорное давление?

13. Что такое тургорное натяжение?

14. Каков механизм возникновения тургора?

15. Какое значение имеет тургор в жизни растений?

16. Что такое плазмолиз? Отчего он возникает? К чему может привести?

17. В виде чего и где откладываются жиры?

18. Какие органы и ткани наиболее богаты жирами?

19. Что такое алейроновое зерно?

20. Как образуется алейроновое зерно?

21. Какие существуют виды алейроновых зёрен?

22. Что такое крахмальное зерно?

23. Как образуется крахмальное зерно?

24. Какие существуют виды крахмальных зёрен?

23. Оксалат кальция, где откладывается, какие виды кристаллов образует?

24. Какое значение имеют кристаллы оксалата кальция в медицине?

25. Эфирные масла, что это такое, где образуются и где накапливаются?

26. Какое значение имеют эфирные масла в медицине?

Вакуоли – производные протопласта – полость, ограниченная двойной мембраной (тонопластом) и заполненная клеточным соком. Клеточный сок – это слабоконцентрированный водный раствор минеральных и органических соединенений, образующих истинные и коллоидные растворы. При обезвоживании вакуолей они переходят в форму кристаллов или кристаллоидов. Клеточный сок имеет в основном слабокислую реакцию (рН 2 – 5). Его химический состав зависит от вида растения, его возраста и состояния. Физиологические функции вещества клеточного сока различны. В нём накапливаются и запасные питательные вещества (простые белки, углеводы), и вещества, регулирующие взаимовлияение растений, растений и животных (гликозиды, пигменты, алкалоиды), и осмотически деятельные соединения (соли органических и неорганических кислот).

Гликозиды – эфироподобные соединения моносахаридов со спиртами, с альдегидами и другими веществами. К гликозидам относятся пигменты клеточного сока – флавоноиды. Они окрашивают клеточный сок в лепестках цветков и плодах и тем самым способствуют привлечению насекомых опылителей и распространению плодов. Флавоны – жёлтые пигменты, антоцианы – пигменты, меняющие свою окраску в зависимости от рН клеточного сока.

Дубильные вещества – эфиры фруктозы и ароматических кислот, предохраняющие растения от загнивания. Соединяясь с белками, они дают нерастворимые соединения.

Алкалоиды – органические основания, содержащие азот, в растениях находятся в виде солей органических кислот, как правило проявляют большую физиологическую активность и оказывают сильное влияние на организм человека и животных, широко применяются в медицине.

Клеточный сок накапливается в каналах эндоплазматической сети в виде капелек, которые затем сливаются в вакуоль. В молодых клетках содержится много мелких вакуолей, в старых обычно одна крупная. В клеточном соке растворены различные вещества: углеводы, растворимые белки, органические кислоты, гликозиды, дубильные вещества, алкалоиды, ферменты, витамины, пигменты и другие. Вакуоль – место отложения конечных продуктов обмена веществ. Функции вакуолей заключаются с одной стороны в накоплении запасных и изоляции эргастических веществ (отбросов, конечных продуктов обмена), с другой – в поддержании тургора и регуляции водно-солевого обмена.

Между клеточным соком, протопластом и клеточными стенками постоянно передвигаются вещества и вода. Тонопласт легко проницаем для воды и, обладая избирательной проницаемостью, замедляет выход из вакуоли ионов и сахаров.

Основная роль в осмосе растительных клеток принадлежит вакуолям. Если клеточный сок имеет более высокую концентрацию, то вода будет проникать в вакуоль. Увеличиваясь при этом в объёме, вакуоль будет давить на цитоплазму, прижимая её к клеточной стенке и создавая тургорное давление. Клеточная стенка в силу своей упругости будет оказывать обратное давление на протопласт. Это противодавление клеточных стенок называется тургорным натяжением. Поступление воды в клетку хотя и происходит на основе осмоса, но лимитировано ограниченно растяжимой клеточной стенкой. Когда будет достигнут предел растяжимости клеточной стенки, всасывание воды прекратится. Концентрация клеточного сока будет наименьшей, тургорное напряжение – максимальным, клетка имеет наибольший возможный объём. Напряжённое состояние клеточной стенки, создаваемое гидростатическим давлением внутриклеточной жидкости, называется тургором. Тургор нормальное физиологическое состояние растительной клетки. Благодаря тургору поддерживается упругость клеток и тканей, растение сохраняет свою форму, занимает определённое положение в пространстве, противостоит механическим воздействиям. Если клетку в состоянии тургора поместить в раствор, осмотическое давление которого выше, чем клеточного сока (гипертонический раствор), то вода будет выходить из клетки. Сокращение объёма вакуоли приедёт к уменьшению давления её на цитоплазму, а цитоплазмы – на клеточные стенки. Клеточные стенки в силу свой эластичности станут менее растиянутыми, объём клетки уменьшится. Если объём клетки достигнет минимума, а уменьшение объёма цитоплазмы будет продолжаться, то, сжимаясь, она начнёт отставать от стенок и постепенно соберётся в центре клетки. Наступает плазмолиз - состояние, обратное тургору. Длительный и сильный плазмолиз может вызвать гибель клетки, при частичном плазмолизе растение увядает.

Включения представляют собой вещества, временно выведенные из обмена веществ или конечные его продукты. Большинство включений расположены в цитоплазме и вакуолях. Существуют жидкие и твёрдые включения.

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

Запасные белки наиболее часто встречаются в виде алейроновых зёрен, которые образуются при созревании семян из высохших вакуолей. Они имеют различную форму, размеры от 0,2 до 20 мкм. Алейроновое зерно окружено тонопластом и содержит белковый матрикс, в который погружены белковый кристалл (реже их два-три) ромбоэдрической формы и глобоид фитина (содержит запасной фосфор). Это сложное алейроновое зерно (у льна, тыквы, подсолнечника и др.). Алейроновые зёрна, содержащие только аморфный белок, называют простыми (у бобовых, риса, кукурузы, гречихи).

Наиболее распространённое запасное питательное вещество – крахмал. Следует различать крахмал ассимиляционный (или первичный), запасной (или вторичный) и транзиторный. Ассимиляционный крхиал образуется в процессе фотосинтеза в хлоропластах из глюкозы.Запасной крахмал откладывется в лейкопластах (амилопластах) в виде крахмальных зёрен. Крахмальные зёрна представляют собой сферокристаллы, состоящие из игольчатых кристаллов. В поляризованном свете в каждом зерне виден чёрный крест. В крахмальных зёрнах наблюдается слоистость, которая объясняется различныи содержанием воды, в тёмных слоях её больше, в светлых меньше. Это связано с неравномерностью поступления крахмала в течении суток. Крахмальные зёрна бывают простыми, сложными и полусложными. Простые зёрна имеют один центр крахмалообразования, вокруг которого формируются слои крахмала. У сложных зёрен в одном лейкопласте несколько центров, имеющих свои собственные слои. В полусложных зёрнах также несколько центров (два и больше), но кроме слоёв крахмала, возникших возле каждого центра, по периферии зерна имеются общие слои. Простые зёрна имеют пшеница, рожь, кукуруза, сложные – рис, овёс, гречиха. В клубнях картофеля встречаются все три типа крахмальных зёрен.

Продукты вторичного обмена веществ. Часть конечных продуктов обмена веществ выделяется наружу, часть изолируется в самом растении. Одни вещества накапливаюся в клеточном соке (соли щавелевой кислоты, дубильные вещества, алкалоиды), другие – в специализированных клетках или особых вместилищах (эфирные масла, смолы, оксалат кальция и др.). Оксалат кальция откладывается только в вакуолях в виде кристаллов. Это могут быть одиночные многогранники, рафиды – пачки игольчатых кристаллов, кристаллический песок – скопления множества одиночных кристаллов, наиболее часто встречаются друзы – шаровидные сростки призматических кристаллов. Наличие или отсутствие кристаллов оксалата кальция и их вид, используется как диагностический признак при определении подлинности и доброкачественности лекарственного растительного сырья.