Эргастические вещества растительной клетки

Эргастические вещества — это «пассивные» продукты протопласта: запасные продукты и отходы. Они могут появляться и исчезать в разные периоды клеточного цикла, входить в состав клеточной оболочки, основного вещества цитоплазмы и органелл, в том числе вакуолей.

Избыточное накопление веществ, выведенных из обмена, часто приводит к их выпадению в осадок в аморфном виде или в форме кристаллов — включений. Другими словами, образование включение связано с локальной концентрацией некоторых продуктов обмена веществ.

Включения функционально делят на две группы.

  • 1. Запасные вещества — временно выведенные из обмена вещества клетки.
  • 2. Катаболиты — конечные продукты обмена веществ клетки.

К запасным веществам клетки относятся крахмальные зерна, липидные капли, отложения белков.

Крахмальные зерна — наиболее распространенные и значимые включения. Где образуется крахмал?

В строме пластид возникают зерна первичного или ассимиляционного крахмала. Ночью, когда нет фотосинтеза, ассимиляционный крахмал с помощью ферментов гидролизуется до сахаров и транспортируется в другой части растения. В пластидах крахмал не может храниться в течение длительного времени. 1 1очему?

Образование крахмальных зерен начинается в определенных точках стромы пластиды — центрах крахмалообразования. Вокруг них последовательно накладываются новые слои на старые. 11ри этом ночью откладывается широкий слой, а днем — более узкий светлый плотный слой.

1 Точему так происходит?

По структуре крахмальные зерна делятся на три вида:

  • 1. Простые зерна имеют один центр крахмалообразования
  • 2. Сложные зерна имеют два или несколько центров крахмалообразования с собственной слоистостью вокруг каждого центра.

3. Полусложные зерна также имеют несколько центров, их внутренние слои — частные, расположенные вокруг собственных центров, наружные слон — общие для всего зерна.

В зависимости от положения центра крахмалообразования выде.яют концентрические и эксцентрические зерна.

Форма, размер, число в амилопластах и строение крахмальных зерен специфичны для вида растения, а иногда даже для отдельного сорта. Например, так различаются сорта муки. Отложения крахмала широко распространены во всех органах растения, но особенно богаты им семена, подземные побеги (клубни, луковицы, корневища), паренхима проводящих тканей корней, стеблей древесных растений.

Липидные капли встречаются практически во всех растительных клетках, хотя их численность и размеры колеблются. Наиболее богаты ими семена и плода. В них липидные капли могут быть преобладающим по объему компонентом протопласта. Много липидных масел накапливается осенью в древесинной паренхиме многолетних растений. Например, у хвойных, дуба, березы, липы. Это вторая по значимости форма запасных питательных веществ после крахмала. Семена некоторых растений могут содержать до 40% масла от массы сухого вещества. Например, семена подсолнечника, арахиса, хлопчатника. Липидные капли накапливаются, как правило, в гиалоплазме. Они представляют собой сферические тела, которые видны в световой микроскоп как темные сильно преломляющие свет точки.

Белковые включения образуются в различных органеллах в виде аморфных или кристаллических отложений. Наиболее часто кристаллы встречаются в ядре — в нуклеоплазме, реже — в гиалоплазме. Размеры белковых включений варьируют, но обычно находятся за пределами разрешающей способности светового микроскопа. В наибольшем количестве встречаются в запасающих клетках плодов и семян в виде алейроновых зерен (от греч. пшеничная мука). Содержание белков в семенах может достигать 25% от массы сухого вещества.

Алейроновые зерна, содержащие кристаллы, называются сложными. Алейроновое зерно обычно имеет сферическую форму, окружено однослойной оболочкой, содержит зернистый матрикс белковой природы. В него могут быть погружены кристаллические включения. В кристаллах помимо белка может содержаться фосфор. Сложные алейроновые зерна характерны для запасных клеток маслянистых семян. Они встречаются у льна, подсолнечника, тыквы, горчицы, клещевины. Простые алейроновые зерна встречаются реже. Например, у бобовых, риса, кукурузы.

Узнай больше...

При прорастании семян алейроновые зерна набухают, белки расходуются на питание растущего зародыша. Сами белковые тельца постепенно превращаются в типичные вакуоли, лишенные белков. Они сливаются друг с другом и образуют центральную вакуоль.

Обратный процесс, т. е. образование алейроновых зерен, связан с обезвоживанием вакуоли при созревании семян. Белок выпадает в осадок и может кристаллизоваться. В результате этого в зрелом сухом семени белковые вакуоли превращаются в белковые тельца — алейроновые зерна.

Наряду с органическими включениями в клетках растений находятся минеральные. Они имеют форму кристаллов. В отличие от животных, которые выделяют избыток ионов во внешнюю среду вместе с мочой, растения не имеют такой возможности и вынуждены накапливать конечные продукты жизнедеятельности — катаболиты — в тканях. Одним из вредных продуктов жизнедеятельности растительной клетки является щавелевая кислота. Растения избавляются от нее с помощью ионов кальция. Поэтому наиболее часто в растениях встречаются кристаллы оксалата кальция. Они откладываются только в вакуолях. Их форма может быть различной и часто специфична для определенной группы растений.

Сложные кристаллы — друзы {чешек, группа) образуются в результате срастания кристаллов типа октаэдров. Например, в коре липы, черешках бегонии, камнемомки.

Рафиды — длинные заостренные с обеих концов игольчатой формы кристаллы. Они встречаются у однодольных, например, в листьях нарцисса, алоэ, корнях спаржи. Рафиды могут откладываться как в вакуолях, так и в цитоплазме.

В расположении кристаллов оксалата кальция наблюдается некоторая закономерность. Они накапливаются в тканях интенсивного обмена — в коре стебля и корня, в районе проводящих пучков, окружая их кольцом или примыкая к флоэме, в развивающихся завязи и семяпочках. 11оэтому криста.клы рассматривают как конечный продукт жизнедеятельности. Однако в последнее время появились данные о том, что они при определенных условиях могут исчезать из вакуолей. В таком случае их можно рассматривать как место отложения запасного кальция.

Кроме оксалата кальция кристаллы в растениях образуют гипс, кремнезем, оксалат магния. Однако они встречаются только у некоторых видов растений.

Углекислый кальций накапливается в форме цистолитов — своеобразных выростов клеточной оболочки, пропитанных углекислым кальцием и кремнеземом. Например, у растений семейства Крапивные, Масличные, Тутовые.

Вопросы и задания для усвоения темы

  • 1. В чем различия между запасными веществами и катаболитами?
  • 2. Выясните, почему крахмальные зерна имеют слоистую структуру. 11очему слой, откладывающийся днем, более узкий и светлый по сравнению со слоем, откладывающимся ночью?
  • 3. Узнайте больше о практическом значении эргастическпх веществ.

Тема VI

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >