Лабораторна робота №2

Тема: ЗАПАСНІ ПОЖИВНІ РЕЧОВИНИ ТА ВКЛЮЧЕННЯ РОСЛИННОЇ КЛІТИНИ

Мета: засвоїти принцип будови рослинної клітини та функції її складових

Завдання:

- Вивчити на конкретних біологічних об'єктах запасні поживні речовини та включення рослинної клітини.

- Сформувати вміння виготовляти мікропрепарати клітин з запасними поживними речовинами та включеннями.

Обладнання і матеріали: мікроскопи МБР-1 або Біолам, готові препарати, роздатковий матеріал, реактиви, скальпелі, бритви, пінцети, леза; рослинні об'єкти:

1. Зернівка пшениці м'якої –Triticum aestivum L.

2. Бульба картоплі – Solanum tuberosum L.

3. Насіння рицини звичайної – Rісіnus соmmunis L.

4. Шматочки сухої луски цибулини цибулі – Аllium сера L., прокип'ячені у воді, а потім витримані 10– 5 днів у водяному розчині гліцерину.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

У процесі життєдіяльності в клітині та її органелах виробляються різноманітні запасні поживні речовини. Найчастіше - це білки, вуглеводи та жири. Під час фотосинтезу глюкоза, полімеризуючись, трансформується в асиміляційний, або первинний, крохмаль, що нагромаджується у листках. У місцях запасання виникає вторинний, або запасний, крохмаль у вигляді крохмальних зерен. Крохмалеутворювачами у клітині є лейкопласти. Лейкопласти, в яких синтезуються та відкладаються вуглеводи, називають амілопластами. Лейкопласти, що відкладають про запас білки, називають протеопластами, ті, що нагромаджують жири – олеопластами, а ті, які є місцем нагромадження водних або сольових розчинів – гідропластами.

Оскільки крохмаль у бульбах картоплі чи зернівці пшениці відкладається протягом доби нерівномірно, то у них чітко помітна шаруватість. Шари крохмалю, що відкладаються в денні години, рихлі, темні і більше насичені гігроскопічною вологою. Навпаки, шари, сформовані вночі, вузькі, світлі, щільні. Закладаються ці шари в міру надходження глюкози і концентруються навколо утворюючого центру. Розрізняють три типи крохмальних зерен: прості, складні та напівскладні. У перших двох є власна шаруватість, а у напівскладних – власна і спільна шаруватість для кількох зрослих простих.

Ліпіди (від гр. lipos – жир) – органічні сполуки, які синтезуються в клітині у вигляді простих і складних жирів (фосфо- та гліколіпіди, каротиноїди). Місце синтезу – цитоплазма (агранулярний ендоплазматичний ретикулум), де їх відкладається найбільше. У хлоропластах рослинні олії мають форму сферичних включень, а у цитоплазмі вони знаходяться у стані емульсії чи тонких крапель. Найвищий вміст олії містять зародки насіння, оскільки при їхньому проростанні витрачається багато енергії (енергетичний потенціал у рослинних олій досить високий – більший, ніж у два рази порівняно з вуглеводами).

Одним із токсичних продуктів життєдіяльності клітин є щавлева кислота. Рослина звільняється від неї за допомогою іонів кальцію. Кристалічні відклади кальцію слід розглядати як продукти, що вийшли з обміну і не є запасними речовинами. Оскільки в рослинах немає органів виділення, то місцем для них є окремі клітини або тканини. Щавлевокислий кальцій відкладається в рослинах головним чином у старих і відмираючих клітинах, у вигляді кристалів різноманітної форми: одиночних, друз, рафід і ін. (мал. 3). Особливо багато кристалів щавлевокислого кальцію утвориться в корі дерев, у листках, у відмираючих лусках цибулин. Як правило, друзи зустрічають у двосім'ядольних рослин, а рафіди – в односім'ядольних. Очевидно, процес формування кристалічних відкладів слід розглядати з 2 позицій: 1) залишки солей у розчиненому стані створюють надмірний осмотичний тиск, що може призвести до травмування тонопласту; 2) кристалічні відклади кальцію можуть отруювати живу клітину. Тому, утилізовані кристалічні відклади кальцію стають інертними і не беруть участі в окислювально-відновних процесах. Хоча відомо, що при нестачі кальцію для обміну ці солі можуть включатися у внутрішньоклітинний обмін.

Мікроскопічне дослідження препарату зернівки пшениці м'якої

Насінна шкірка по всьому периметру зростається з шарами оплодня і є однією з характерних ознак будови плода зернівки з родини злакових.

Другою характерною структурою зернівки пшениці є алейроновий шар, утворений клітинами майже прямокутної форми. У кожній з них міститься велика кількість алейронових зерен, звідки й походить назва цього шару клітин. Алейронові зерна кулястої форми оранжевого кольору, через що їх легко розпізнати. Крім алейронових зерен у клітинах знайдіть дещо більших розмірів ядро.

Третьою характерною структурою зернівки є ендосперм. Він займає більшу частину зернівки й утворений великими багатокутними клітинами, місцями роз'єднаними міжклітинниками. Вся ця тканина має голубуватий колір і легко розпізнається. Клітини ендосперму заповнені крохмальними зернами з концентричною шаруватістю та алейроновими зернами, дрібнішими, ніж в алейроновому шарі (рис. 2.1).

Розглянутий препарат порівняйте з таблицею й уточніть особливості зображення окремих елементів, відобразивши їх будову в альбомі.

Рис.2.1. Зернівка пшениці (Triticum durum) у поперечному зрізі: 1 – оплодень, 2 – насінна шкірка, 3 – алейроновий шар, 4 – ядро, 5 – клітини ендосперму з крохмальними зернами, 6 – крохмальні зерна

Методика виготовлення препарату крохмальних зерен картоплі.

Візьміть предметне скло і покривне скельце, протріть дочиста і насухо. На предметне скло нанесіть краплину води. В краплині води злегка потріть шматочок нарізаної картоплі, щоб виділилися крохмальні зерна. У результаті у краплині води одержите однорідну мутнувату масу.

Накрийте цю масу покривним скельцем. Так само зробіть і з краплиною розчину йоду. Підготовлений препарат покладіть на предметний столик мікроскопа і закріпіть його затискачами. Вивчить під мікроскопом. Потім під покривне скельце капніть краплю слабкого розчину йоду в йодистому калії.

Мікроскопічне дослідження препарату. Спочатку вивчіть препарат при малому збільшенні мікроскопа. При цьому в полі зору видно різної величини сріблясті тільця – крохмальні зерна.

Щоб вивчити будову і типи крохмальних зерен, необхідно їх розглянути при великому збільшенні мікроскопа. У полі зору виберіть найбільші за розмірами крохмальні зерна. У них знайдіть зміщений у базальній частині згусток речовини – утворюючий центр. Навколо нього видно ексцентричні шари, добре помітні при користуванні мікрогвинтом. Крохмальне зерно, в якому є один утворюючий центр і індивідуальна шаруватість, називається простим крохмальним зерном.

Поруч з простими пошукайте складні крохмальні зерна, що являють собою два або три зрослих простих крохмальних зерна, кожне з яких має утворюючий центр і ексцентричну шаруватість. За своїми розмірами вони менші, ніж прості крохмальні зерна. Крім цих типів, трапляються також напівскладні крохмальні зерна. Вони утворені кількома зрослими між собою простими крохмальними зернами, що оточуються спільною шаруватістю (рис. 2.2).

Розглянутий необроблений препарат замініть на заново приготовлений, оброблений розчином йоду в йодистому калії. На ньому ви побачите, що під дією йоду крохмальні зерна забарвлюються у синій колір, який є специфічним на виявлення крохмалю.

Рис.2.2. Типи крохмальних зерен: а – крохмальні зерна картоплі: І – просте крохмальне зерно; ІІ – напівскладне крохмальне зерно; ІІІ – складне крохмальне зерно: 1– утворюючий центр; 2 – індивідуальна шаруватість; 3 – спільна шаруватість; б – крохмальні зерна кукурудзи; в – крохмальні зерна вівса: 4 – складне; 5 – просте; г – крохмальні зерна гречки; 6 – просте; 7 – складне.

Методика виготовлення препарату ендосперму насінини рицини та вмісту жирної олії

При виготовленні препарату рекомендують наступну послідовність операцій. Щоб виготовити препарат, візьміть у ліву руку із бактеорологічної чашки насінину рицини, попередньо знежирену у суміші спирту та ефіру. У праву руку візьміть бритву або гостре лезо і зробіть серію тонких поперечних зрізів. Відберіть найтонший зріз і помістіть його на предметне скло в краплю барвника судан III і накривають покривним склом. Після цього необхідно злегка постукати голкою по покривному склу або злегка придавити його, щоб краплі олії виступили з розрізаних клітин на край зрізу. Барвник судан III інтенсивно поглинається жирною олією, і його краплі офарблюються в оранжево-червоний колір.

Мікроскопічне дослідження препарату. При малому збільшенні знаходять тонкий край зрізу і переводять мікроскоп на велике збільшення. У клітинах, а також у навколишньому розчині добре видні пофарбовані краплі жирної олії.

Рис. 2.3. Клітини ендосперму насінини рицини: 1 – клітинна оболонка; 2 – цитоплазма; 3 – алейронове зерно; 4 – оболонка алейронового зерна; 5 – кристалоїд; 6 – глобоїд; 7 – аморфна білкова маса

Методика вивчення кристалів щавлевокислого кальцію в лусках цибулин цибулі

Шматочок луски цибулини цибулі прокип'ячені у воді, а потім витримані 10–15 днів у водяному розчині гліцерину кладуть на предметне скло в краплю води і накривають покривним склом.

Рис. 2.4. Клітини різних рослин із кристалами щавлевокислого кальцію: А – одиночні і хрестоподібні в клітках сухої луски цибулини цибулі (Аlliит сера), Б - послідовні стадії формування друз у клітках черешка листка бегонії (Begonia manicata), В – пучок рафід у клітці кореневища купени (Poligonatum officinale)

ХІД РОБОТИ

1. При малому збільшенні мікроскопа вивчіть будову зернівки пшениці і схематично зарисуйте в альбомі розподіл окремих структур. Потім детальніше вивчіть ці структури при великому збільшенні мікроскопа. Побачене зарисуйте (рис.2.1).

2. Виготовити препарат крохмального зерна картоплі відповідно до методики, зазначеної вище. Замалювати типи крохмальних зерен (рис.2.2).

3. Виготовити препарат ендосперму насінини рицини відповідно до методики, зазначеної вище. Замалювати клітину (рис.2.3).

4. Виготовити або розглянути готові мікропрепарати із лусок цибулин цибулі. Замалювати клітини з одиночними кристалами щавлевокислого кальцію із сухої луски цибулини цибулі (2.4)

5. Оформити висновки.

Завдання для самоконтролю:

1. Які сполуки відкладаються про запас у рослинній клітині?

2. Назвіть первинні і вторинні запасні поживні речовини.

3. Опишіть кристали щавлевої кислоти як включення.

4. Опишіть алейронові зерна.

5. Опишіть включення олій.