Анатомія рослин: практикум - Панюта О.О. 2019

Тема 1. Клітина
Лабораторна робота № 4. Включення в рослинній клітині

Теоретичні відомості. Включення - тимчасові компоненти клітин, здатні утворюватись і ферментативно розкладатись у різні періоди їхньої життєдіяльності. Включення локалізуються в основному в цитоплазмі, але іноді вони бувають і в ядрі. До включень відносять запасні поживні речовини (вуглеводи, білки, ліпіди) та різні кристали.

Вуглеводи в рослинній клітині накопичуються у вигляді крохмалю, цукрів, інуліну та ін. сполук.

Крохмаль. До основних запасних вуглеводів належить крохмаль, що складається із двох поліцукрів - амілози та амілопектину, до складу яких входять залишки глюкози. Це один з найпоширеніших полісахаридів, який відкладається в усіх рослинах, крім грибів та синьозелених водоростей. За фізіологічним призначенням і місцезнаходженням розрізняють крохмаль трьох видів: асиміляційний (автохтонний), транзиторний і запасний.

Асиміляційний крохмаль у вигляді дрібних зерняток утворюється в хлоропластах мезофілу листка, кори молодих стебел та інших хлорофілоносних клітинах, в яких відбувається інтенсивний фотосинтез. Первинний крохмаль довго не затримується в хлоропластах, швидко гідролізується до розчинних сахаридів, які по флоемі транспортуються до місць споживання. Асиміляційний крохмаль називають первинним, оскільки він синтезується у самих хлоропластах як продукт фотосинтезу.

Транзиторний крохмаль утворюється тимчасово на шляхах переміщення сахаридів до місць їх відкладання про запас.

Багато крохмалю цих двох типів утворюється в листках картоплі, гороху, бобів тощо, менше - у гречкових, гвоздикових і найменше у лободових. З однодольних рослин мало крохмалю утворюється в листках злаків, майже не виявлено його в лілійних та орхідних рослин.

Запасний, або вторинний крохмаль накопичується у великій кількості в спеціалізованих запасаючих тканинах і органах (ендоспермі та сім’ядолях, паренхімних клітинах деревини стебла та кореня, бульбах, цибулинах, кореневищах), звідки він поступово мобілізується для життєвих потреб рослинного організму. Проте є такий крохмаль, який не витрачається навіть при голодуванні рослин (наприклад, в клітинах кореневого чохлика).

Крохмаль дуже легко виявити, якщо обробити препарат розчином йоду в йодистому калії. Крохмаль від йоду забарвлюється в синій колір. Якщо додати багато йоду, крохмальні зерна чорніють. При підігріванні синє чи чорне забарвлення зникає, а при охолодженні з’являється знову. Відсутність крохмалю в листках деяких рослин ще не свідчить про те, що ця рослина не здатна його утворювати. Так, коли листок звичайного півника, в якому мало крохмалю, покласти в 20-% розчин цукру, то через деякий час можна виявити його відкладення в живих листках цієї рослини.

Крохмаль відкладається у вигляді зерен круглої або еліпсоїдної форми, причому навіть у одній клітині крохмальні зерна бувають неоднакові за своїми розмірами. Крім того, окремі рослини мають крохмальні зерна певної форми, яка властива саме для даної рослини. За зовнішнім виглядом крохмальних зерен легко визначити, з якої рослини вони взяті. Це можна використати при визначенні, з якого зерна виготовлене борошно.

Крохмальні зерна можуть мати форму еліпса (у картоплі), плоску (у канн), лінзоподібну (у пшениці) та ін. Крохмальне зерно збільшується нерівномірно, утворюючи шари, які легко розглянути під мікроскопом. Шари крохмалю, як правило відкладаються навколо центра, який називається ядром крохмального зерна. Залежно від того, де розміщене ядро, крохмальні зерна поділяють на концентричні та ексцентричні. В концентричних крохмальних зернах ядро міститься в центрі зерна (наприклад, у пшениці, жита), а в ексцентричних - на периферії. Шаруватість крохмальних зерен виникає внаслідок їх нерівномірного наростання протягом доби. При цьому крохмальні зерна ексцентричної форми характеризуються тим, що їх шаруватість утворюється і розвивається біля поверхні лейкопластів, а крохмальні зерна з концентричною шаруватістю утворюються і розвиваються в центрі лейкопласта. Характерно, що розмір крохмального зерна майже завжди в кілька разів перевищує розмір лейкопласта.

Крохмальні зерна поділяють також на прості, складні і напів-складні. У картоплі часто в одній клітині можна спостерігати прості, складні і напівскладні крохмальні зерна.

Крохмальні зерна різних рослин мають неоднакові розміри. Наприклад, у картоплі вони сягають 70-100 мкм, у квасолі - 60 мкм, у пшениці 30-45 мкм, у кукурудзи 15-35 мкм, у рису 3-10 мкм. Найбільші крохмальні зерна у Петрового хреста, до 275 мкм. Розмір крохмальних зерен має значення в хлібопекарській промисловості.

Крохмаль - дуже пластична речовина, що під впливом різних факторів легко перетворюється на простіші сполуки, які рослина використовує в процесі життєдіяльності.

В кожній клітині крохмальні зерна не ізольовані, а перебувають у тісному зв’язку з іншими клітинними включеннями. Крохмальних зерен в клітині, де вони відкладаються, може бути дуже багато. Так, в картоплі крохмалю може міститися до 23% до всієї ваги сирої бульби. В таких випадках від цитоплазми залишається лише тоненька сітка між окремими крохмальними зернами, які заповнюють всю клітину.

Цукри. У деяких рослин запасними вуглеводами є інші водорозчинні цукри - сахароза, глюкоза, фруктоза. Вони входять до складу полісахаридів - крохмалю, інуліну, геміцелюлози, целюлози. Крім того, цукри входять до складу різних глікозидів, дубильних речовин та білкових сполук.

Глюкоза і фруктоза належать до моносахаридів - гексоз. Кожна життєдіяльна рослинна клітина має ту чи іншу кількість якої-небудь гексози. Вони складають основний енергетичний матеріал, який рослина використовує в процесі обміну речовин.

У різних рослин кількість гексоз неоднакова. Так, у спілих яблуках кількість гексоз досягає 10% від свіжої маси, а в листках картоплі - лише 0,15-1,27%.

Разом з глюкозою в рослинах часто міститься фруктоза, яку ще називають плодовим цукром. Відрізняється фруктоза від глюкози оптичними властивостями: вона повертає площину поляризації вліво, а глюкоза - вправо. Крім того, глюкоза кристалізується, а фруктоза не кристалізується і утворює сироп. Фруктоза на смак солодша від глюкози.

Дуже поширена в рослинних клітинах сахароза, яка утворюється з двох молекул гексоз, а саме: з однієї молекули глюкози та однієї молекули фруктози.

Сахароза солодка на смак, вона легко кристалізується. У деяких рослин сахароза може нагромаджуватись у великій кількості. Так, у цукрових буряках кількість сахарози доходить до 20-23%. Багато сахарози є також в цукровій тростині, цукровому клені, цукровому сорго, кукурудзі, різних плодах - суницях, полуницях, абрикосах, апельсинах, яблуках, динях, плодах фінікової пальми та ін.

Під впливом кислот та ферментів сахароза гідролізується, розпадаючись на глюкозу та фруктозу. Такий процес називається інверсією. Сахарозу використовують як продукт харчування, вона має важливе економічне значення.

Різні цукри, що нагромаджуються в клітинах, можна визначити кількісними методами, які застосовують при різних дослідженнях. На практичних заняттях з анатомії рослин застосовують якісні методи, так звані мікрохімічні реакції.

Безпосередньо цукри під мікроскопом помітити не можна тому, що вони перебувають у розчиненому стані в клітинному соку. Їх наявність виявляють за допомогою мікрохімічних реакцій, користуючись рідиною Фелінга.

Інулін.У багатьох рослин замість крохмалю відкладаються запасні речовини у вигляді інуліну, який розчинений у клітинному соку. Інулін складається з кількох молекул фруктози і належить до групи полісахаридів. Хімічний склад його такий самий, як і крохмалю. Інулін є у багатьох рослин з родини складноцвітих. Багато його в бульбах жоржини, в коренях коксагизу, кульбаби, цикорію, лопухів, полину та інших рослин.

При нагріванні з кислотами інулін розпадається на фруктозу. Зазвичай інулін не кристалізується, але якщо помістити бульби жоржини в спирт, інулін через деякий час випадає в осад у вигляді гострих, сферично розміщених голочок - сферокристалів. Розмір сферокристалів може бути різним.

Один сферокристал може займати кілька клітин і, навпаки, в одній клітині може бути кілька маленьких сферокристалів.

Від інших кристалів сферокристали інуліну відрізняються тим, що вони здатні злегка набрякати, нагадуючи цим крохмальні зерна. В холодній воді сферокристали інуліну майже не розчиняються, внаслідок чого він затримується в живій клітині, а в гарячій воді розчиняється дуже добре. Інулін можна гідролізувати, діючи або хімічними реактивами, або ферментами, зокрема інуліназою. Цей фермент виявлено в проростаючих бульбах топінамбура та в міцеліях цвільових грибів. Під впливом інулінази інулін перетворюється на цукор - фруктозу.

Інулін вперше був виявлений в підземних органах рослини інули, звідки й пішла його назва. Шляхи утворення інуліну в підземних органах рослин ще не з’ясовані.

Якщо тонкий зріз з бульби свіжої жоржини помістити в краплю спирту, то спочатку виникне каламутний осад, а через деякий час каламуть зникає і утворюються сферокристали інуліну. Ось чому на практичних заняттях треба завжди користуватися заспиртованим матеріалом.

Білки. Серед речовин цитоплазми, що беруть безпосередню участь у процесі обміну речовин, особливе значення мають білки.

Білки поділяють на дві групи:

1. Конституційні, або структурні білки, які входять до складу живої цитоплазми і її структурних компонентів.

2. Запасні білки, які відкладаються в цитоплазмі у вигляді твердих утворень, що називаються білковими тілами, або алейроновими зернами. Найчастіше вони зустрічаються в клітинах у вигляді аморфних мас, дрібних зерняток або кристалоподібних утворень. Кристалізовані білки мають властивості кристалів і колоїдів одночасно, тому їх зазвичай називають кристалоїдами.

Кристалоїди мають правильну або гексагональну форму, але в деяких рослин вона не зовсім чітка.

Білкові кристали містяться безпосередньо в цитоплазмі клітини та в клітинному соку, їх можна спостерігати також і в клітинному ядрі. Зустрічаються білкові кристали і в пластидах, на- приклад в обхідних. Найчастіше запасні білки містяться в клітині у вигляді специфічних утворень - білкових тіл або алейронових (протеїнових) зерен.

Алейронові зерна складаються з оболонки і аморфної білкової маси, в якій зустрічаються три типи включень: глобоїди, кристалоїди, а також кристали оксалату кальцію. Глобоїди складаються з фітину - кальцієво-магнієвої солі інозиттрифосфорної кислоти. Типові глобоїди мають сферичну форму. В одному алейроновому зерні може бути один або кілька глобоїдів.

У більшості алейронових зерен зустрічаються або глобоїди, або кристалоїди, або ті й інші. Найскладніше побудовані алейронові зерна насіння рицини, які мають як глобоїди, так і кристалоїди.

Утворення алейронових зерен можна простежити під час розвитку насіння. Спочатку в цитоплазмі виникають дрібні вакуолі, в яких розчинені запасні білкові речовини. Потім, по мірі достигання насіння, концентрація білків у вакуолях збільшується і вони випадають в осад у вигляді білкових зерен.

Таким чином, алейронові зерна утворюються з вакуолей. Під час проростання насіння вбирає багато води і алейронові зерна змінюються. При цьому спочатку розчиняється основна аморфна маса, потім кристалоїди, і зрештою знову утворюються вакуолі, в яких знаходиться білок. Ці зміни обумовлюються тими складними процесами обміну речовин, які виникають внаслідок інтенсивних життєвих процесів, пов’язаних з проростанням насіння та розвитком зародка.

Ліпіди. В цитоплазмі рослинних клітин в значній кількості зустрічаються ліпіди. У рослинах вони відкладаються переважно в рідкому стані і називаються оліями. Так, вміст олії в насінні кокосової пальми доходить до 67%. Багато олії також в насінні соняшника, рицини, конопель та ін. Олії розчиняються в деяких органічних розчинниках та ефірі і не розчиняються в абсолютному спирті, оцтовій кислоті та воді.

Олії відіграють важливу роль в процесах обміну речовин, особливо під час проростання рослин.

Під впливом кислот, лугів та ферментів, і особливо ліпази, олії гідролізуються й розпадаються на гліцерин та жирні кислоти.

Олії можуть відкладатись у різних органах рослин. Найчастіше вони нагромаджуються в насінні, але є вони також в стеблі, корені, бульбах, цибулинах. Олії властиві і для різних представників нижчих рослин та мікроорганізмів. Виявити олії в рослинних клітинах та тканинах можна за допомогою мікрохімічних реакцій.

Кристалічні включення. В клітинах багатьох рослин є тверді включення, серед яких найпоширенішими є кристали щавлевокислого та вуглекислого кальцію. Кристали щавлевокислого кальцію утворюються в процесі обміну речовин, під час якого виділяється значна кількість щавлевої кислоти, яка вступає в сполуку з кальцієм.

Щавлевокислий кальцій не розчиняється у воді, в оцтовій та щавлевій кислотах. Він розчиняється в мінеральних кислотах без виділення бульбашок газу. Щавлевокислого кальцію немає в синьо-зелених та діатомових водоростях; його не виявлено також в клітинах мохів та деяких представників насінних рослин, наприклад, в клітинах кінського каштану.

Мета роботи: ознайомитись із різними типами включень в рослинних клітинах.

Матеріали й обладнання: світлові мікроскопи, предметні й покривні скельця, препарувальні голки, пінцети, скляні палички, фільтрувальний папір, дистильована вода, розчин йоду в йодиді калію, рідина Фелінга, 1%-вий розчин осмійової кислоти, 95%- вий етиловий спирт, суміш спирту з ефіром, судан ІІІ, йод, соляна кислота, сульфатна (сірчана) кислота, рослинний матеріал.

Препарат. Запасний крохмаль в бульбах картоплі бульбоносної (Solanum tuberosum L.)

Рис. 9. Крохмальні зерна в бульбах картоплі:

1 - прості крохмальні зерна, 2 - складні крохмальні зерна, 3 - напівскладні крохмальні зерна, 4 - паренхімні клітини, виповнені крохмальними зернами

Для виготовлення препарату бульбу картоплі розрізають скальпелем і трохи шкрябають по поверхні зрізу так, щоб на скальпелі була невелика кількість рідини. Краплю цієї рідини переносять у краплю води на предметне скло, добре розмішують і накривають накривним скельцем. Спочатку розглядають препарат при малому збільшенні, щоб вибрати таке місце, де крохмальні зерна скупчені не дуже густо, а потім переводять мікроскоп на велике збільшення. В полі зору мікроскопа видно велику кількість крохмальних зерен досить різноманітної форми - овальної, еліпсоїдної, округлої. Регулюючи відстань між об’єктивом і препаратом за допомогою мікрометричного гвинта, можна побачити, що з вужчого боку крохмального зерна є центр його крохмалеутворення, навколо якого нашаровані шари крохмалю, тонші біля центра крохмалеутворення і товстіші з країв. Оскільки крохмальні шари утворюються періодично, вони мають різну щільність і насиченість водою, внаслідок чого неоднаково заломлюють світло (рис. 9).

Поруч з простими крохмальними зернами в полі зору мікроскопа помітні також складні крохмальні зерна, що мають два і навіть три центри крохмалеутворення, причому кожний центр оточений концентрично кількома шарами, які належать лише до цього центра. Однак є й такі випадки, що навколо цих зерен утворюється ще кілька загальних для всіх зерен шарів. Такі крохмальні зерна називаються напівскладними. Якщо для дослідження взяти в’ялу бульбу картоплі, що втратила значну кількість води, або крохмаль, то в центрі крохмального зерна можна спостерігати щілини або пустоти, розміщені у вигляді променів.

Після того як будуть розглянуті окремі крохмальні зерна, їх треба зарисувати. Крім того, треба виготовити препарат, на якому можна було б побачити незруйновані клітини, заповнені крохмальними зернами. Для цього бритвою треба зробити тоненький зріз з середини бульби й розглянути під мікроскопом. При великому збільшенні буде видно паренхімну тканину, яка складається з тонкостінних паренхімних клітин, з великою кількістю крохмальних зерен.В клітинах периферичної частини бульби крохмальних зерен менше, ніж у клітинах центральної частини. Одну клітину з крохмальними зернами треба зарисувати.

На цьому препараті треба розглянути реакцію крохмалю на йод. Для цього з одного краю накривного скельця фільтрувальним папером відбирають воду, а з протилежного - додають дуже слабкий розчин йоду в йодистому калії. Крохмаль з йодом утворює сполуку - йодистий крохмаль, що має синій колір. Залежно від кількості крохмалю в крохмальних зернах і кількості йоду крохмальні зерна можуть стати синіми, фіолетовими або синьо-чорними.

При нагріванні крохмального зерна у воді воно клейстеризується. Щоб спостерігати клейстеризацію, необхідно готовий препарат дуже обережно підігріти на спиртівці, а потім розглянути його під мікроскопом. При нагріванні на місці центра крохмалеутворення виникає порожнина, від якої потім до широкого краю зерна відходить сітка каналів. При подальшому нагріванні середня частина крохмального зерна розмивається, а на периферії виникає різко визначене кільце. Нарешті крохмальні зерна роздуваються у великі мішки з рідким вмістом, які зливаються в одну суцільну масу, а потім зовсім зникають. Описаний процес і називається клейстеризацією крохмалю.

Великі зміни відбуваються в крохмальному зерні картоплі під час її проростання. Крохмальні зерна з таких бульб мають роз’їдену поверхню, від якої в глиб зерна відходять канали. Такі зміни відбуваються під впливом ферменту амілази, який завжди є в рослинах. Під впливом амілази відбувається перетворення крохмалю на осмотично-активні сполуки, зокрема на цукри.

Препарат. Складні крохмальні зерна вівса посівного (Avena sativa L.)

Сухе або намочене у воді зерно вівса розрізати впоперек і скальпелем нашкрябати з середини насінини трохи борошняної маси, розмішати в краплі води та накрити накривним скельцем. Під мікроскопом буде видно велику кількість дрібних простих крохмальних зерен і великі складні зерна овальної або округлої форми (рис. 10). Повертаючи мікрометричний гвинт мікроскопа і уважно вивчаючи будову великих крохмальних зерен, можна побачити, що вони складаються з окремих дрібних зерен, стінки яких прилягають одна до одної й утворюють ніби сіточку. На цьому ж препараті можна помітити напівзруйновані складні крохмальні зерна (рис. 10).

Рис. 10. Крохмальні зерна вівса:

1 - просте крохмальне зерно,

2 - складне крохмальне зерно, 3 - напівзруйноване крохмальне зерно

Велике складне зерно можна розділити на окремі прості дрібні зерна. Для цього необхідно натиснути злегка на накривне скельце. Величина складного крохмального зерна залежить від того, з якої кількості дрібних зерняток воно складається.

Від йоду крохмальні зерна вівса забарвлюються в синій колір.

Зарисувати прості і складні крохмальні зерна вівса.

Препарат. Крохмальні зерна пшениці (Triticum aestivum L.)

Рис. 11. Крохмальні зерна пшениці: дрібні - недорозвинені, крупні - типові крохмальні зерна

Сухе або намочене зерно пшениці перерізають надвоє і скальпелем з середини зерна беруть трохи борошняної маси, яку розмішують у краплі води на предметному склі і накривають накривним скельцем.

На препараті при великому збільшенні добре помітні крохмальні зерна різних розмірів. Великі зерна округлі, концентричні, шаруватість їх виявлена дуже слабко. В дрібних крохмальних зернах шаруватість зовсім не помітна (рис. 11).

Якщо фільтрувальним папером відтягнути воду з-під накривного скельця й додати краплю розчину йоду в йодистому калії, то можна під мікроскопом спостерігати, що в міру проходження розчину йоду під покривне скельце крохмальні зерна забарвлюватимуться в синій колір.

Препарат. Крохмальні зерна жита посівного (Secale cereale L.)

Рис. 12. Крохмальні зерна жита: дрібні - недорозвинені, крупні - типові, добре розвинені крохмальні зерна

Препарат виготовляють так само, як і з пшениці та вівса. Крохмальні зерна жита дуже нагадують крохмальні зерна пшениці і відрізняються від останніх лише тим, що в центрі їх часто є щілина, яка має форму трикутника або зірочки (рис. 12). Від йоду крохмальні зерна жита також синіють.

Примітка. Замість жита можна досліджувати крохмальні зерна ячменю, в якого вони мають таку ж саму форму.

Препарат. Крохмальні зерна гречки посівної (Fagopyrum esculentum Moench )

Виготовляти препарат краще з набубнявілого у воді зерна так само, як і попередні. При великому збільшенні буде видно дрібні неправильної форми крохмальні зерна.

Рис. 13. Крохмальні зерна гречки: в центрі - ціле складне зерно, на периферії - окремі крохмальні зернятка

Крохмальні зерна гречки можуть лежати поодиноко або групами (рис. 13). Щільно заповнюючи клітини насіння гречки, вони тиснуть одне на одне і завдяки цьому набувають багатогранної форми. Часто крохмальні зерна в насінні гречки зібрані у велику групу, яка не має певної форми. Шаруватість у цих зернах непомітна. Ядро, біля якого відбувається наростання крохмального зерна, іноді помітне у вигляді маленької цяточки.

Препарат. Крохмальні зерна кукурудзи звичайної (Zea mays L.)

Рис. 14. Крохмальні зерна кукурудзи: дрібні - недорозвинені, крупні - типові розвинені крохмальні зерна

Препарат готують так само, як із зерна пшениці. Більші часточки треба препарувальною голкою виділити з препарату, а потім накрити його накривним скельцем. Щоб крохмальні зерна розподілялися рівномірніше, необхідно обережно натиснути голкою на накривне скельце і посовати його в різні боки. Розглядаючи препарат при великому збільшенні, можна побачити, що крохмальні зерна мають різний розмір та форму. Дрібніші зерна округлої форми, а крупніші - гранчастої форми (рис. 14).

В центрі крохмального зерна є щілина, у вигляді трикутника або зірки, шаруватості в крохмальних зернах кукурудзи не помітно.

Препарат. Крохмальні зерна гороху посівного (Pisum sativum (L.) Cov.)

Насіння гороху намочують і, коли воно набубнявіє, скальпелем знімають з нього шкірочку і роз’єднують сім’ядолі. З внутрішнього боку сім’ядолей нашкрябують скальпелем трохи білої маси, добре розмішують у краплі води. Потім накривають накривним скельцем і розглядають спочатку при малому, а потім при великому збільшенні. Крохмальні зерна гороху досить великі.

Рис. 15. Крохмальні зерна гороху: дрібні - недорозвинені, крупні - типові розвинені крохмальні зерна

У центрі великого зерна є довгаста щілина, що має форму зірочки з кількома променями, навколо якої розміщені концентричні шари (рис. 15).

Крім великих зерен, на препараті будуть помітні також і дрібніші крохмальні зерна, які іноді мають вигляд дрібненьких цяточок. Шаруватості та щілин в центрі таких крохмальних зерен не виявлено.

Щоб переконатися, що це дійсно крохмальні зерна, треба препарат обробити розчином йоду в йодистому калії. Великі і найдрібніші зерна забарвлюються при цьому в синій колір.

Препарат. Виявлення цукрів у клітинах м’якуша кавуна (Citrullus vulgaris Schrad.)

Одну-дві краплі свіжого соку зі стиглого кавуна поміщають на предметне скло. До нього додають розтертої маси з м’якуша стиглого кавуна. Потім піпеткою або скляною паличкою додають рідину Фелінга, накривають накривним скельцем і обережно підігрівають на спиртівці, майже до кипіння. При такій температурі синє забарвлення рідини Фелінга зникає, а замість нього виникає червоне забарвлення, обумовлене утворенням червоного осаду закису купруму. Утворення закису купруму пояснюється тим, що такі розчинні цукри, як глюкоза та фруктоза, окиснюються при нагріванні з рідиною Фелінга. При цьому відбувається реакція відновлення, внаслідок якої утворюється закис купруму у вигляді осаду. З допомогою цієї реакції виявляють наявність у клітинах рослин таких розчинних цукрів як фруктоза та глюкоза. Цей осад варто розглянути під мікроскопом.

Препарат. Виявлення цукрів у клітинах плодів яблуні домашньої (Malus domestica Borkh.) або груші звичайної (Pyrus communis L. )

З м’якуша плоду яблук або груші виготовляють тонесенькі зрізи, кладуть їх на предметне скло у краплю води, яку кілька разів міняють, щоб змити клітинний сік. Потім препарати обробляють рідиною Фелінга, накривають накривним скельцем і підігрівають. Внаслідок реакції відновлення в клітинах утворюється осад закису купруму, що можна помітити навіть неозброєним оком, а ще краще розглянути під мікроскопом.

Препарат. Сферокристали інуліну в клітинах кореневих бульб жоржини (Dahlia sp.)

Із заспиртованої бульби жоржини відрізують невеличкий кусочок, з якого готують кілька поздовжніх невеличких тоненьких зрізів, які обережно кладуть у краплю води на предметне скло, накривають накривним скельцем. Розглянувши препарат при малому, а потім при великому збільшенні можна помітити великі тонкостінні клітини з сферичної форми скупченнями голкоподібних кристалів, які променеподібно розходяться від кутів клітини - сферокристалами інуліну. Сферокристали розміщені в одній клітині або один кристал може міститись у двох клітинах, що лежать поруч (рис. 16).

Рис. 16. Сферокристали інуліну, осаджені спиртом в клітинах коренебульби жоржини

На препараті можна також помітити сферокристали, що перебувають у стані формування (не повні кулі). Регулюючи мі- крогвинтом і уважно розглядаючи препарат, можна побачити, що сферокристали складаються з дрібненьких голчастих кристалів, розміщених у ньому радіусами до своєї поздовжньої осі.

Примітка. Якщо окремі кристалики дуже щільно при

лягають один до одного, тоді їх важко розрізнити. У таких випадках необхідно додати до препарату кілька крапель азотної кислоти, під впливом якої кристалики буде видно виразніше. При нагріванні препарату сферокристали руйнуються.

Розглянувши препарат і будову сферокристалів, треба обов’язково зарисувати розглянуте.

Примітка. Для виготовлення препаратів з інуліном можна використати, крім бульб жоржини, ряд інших рослин, наприклад, корені кок-сагизу, бульби земляної груші, корінь кульбаби, цикорію та ін. Зазначені об’єкти треба заздалегідь залити 95%-вим етиловим спиртом, щоб викристалізувався інулін.

Препарат. Прості алейронові зерна в насінні гороху посівного (Pisum sativum (L.) Cov.)

Рис. 17. Запасні поживні речовини зерна гороху:

1 - оболонка, 2 - крохмальні зерна, 3 - алейронові зерна, 4 - клітинна стінка, в якій видно пори

Насіння гороху намочують у воді. Коли воно набубнявіє, з нього знімають шкірку та розрізають впоперек сім’ядолей, готують кілька тоненьких зрізів, кладуть їх на предметне скло в краплю води або гліцерину так, щоб кожний лежав окремо. Виготовлений препарат накривають накривним скельцем і розглядають спочатку при малому, а потім при великому збільшенні. Клітини гороху мають округлу багатокутну форму, а між кутами клітин розміщені міжклітинники, заповнені повітрям, від чого вони здаються темними (рис. 17).

Клітиннна стінка досить товста, але в ній є і не потовщені місця - пори. Всередині клітини добре видно великі крохмальні зерна,між якими лежить багато дрібненьких зерняток. Під дією розчину йоду в йодистому калії крохмальні зерна забарвлюються в синій колір, а цитоплазма і дрібні зернятка - в жовтий. Дрібні зернятка це алейронові зерна. Білок від йоду завжди забарвлюється в жовтий колір.

Препарат. Алейроновий шар в зерні вівса (Avena sativa L.) та пшениці (Triticum aestivum L.)

Рис. 18. Алейроновий шар в зерні вівса:

1 - клітини алейронового шару, виповнені дрібними алейроновими зернами, 2 - клітини з крохмальними зернами

Для виготовлення препарату треба із зерна вівса або пшениці зняти плівку і, зрізавши вужчий кінчик зерна, зрівняти поверхню зрізу, після чого зробити кілька тоненьких поперечних зрізів так, щоб захопити периферичний шар. Виготовлені зрізи треба покласти на предметне скло в краплю гліцерину і накрити накривним скельцем. При малому збільшенні треба переглянути всі зрізи, щоб вибрати найтонший зріз і найтонше місце у зрізі. Зазвичай, найкраще місце буває на кінці зрізу, отже його й треба поставити в центрі поля зору, щоб розглянути потім при великому збільшенні. В мікроскоп видно, що периферійна частина зрізу складається з шару сплющених клітин. Це клітини з насінної шкірки, під якою розміщений алейроновий шар, що складається з великих чотирикутних клітин з тоненькими стінками (рис. 18).

В деяких місцях цей шар складається з двох рядів клітин, розташованих одна під одною. Ці клітини дуже виповнені дрібними зернятками - алейроновими зернами, а весь шар клітин називається алейроновим шаром. Дуже часто в клітинах алейронового шару можна помітити досить чітко виявлене ядро.

Під алейроновим шаром лежать великі видовжені клітини, виповнені крохмальними зернами. Щоб зробити препарат чіткішим додають краплю йоду. Йод погано змішується з гліцерином; тому, щоб додати його, треба підняти накривне скельце, вибрати гліцерин і додати краплю йоду, а потім знову опустити скельце. Від йоду алейронові зерна в клітинах алейронового шару забарвлюються в жовтий колір, а крохмальні зерна - в синій.

Препарат треба уважно розглянути і зарисувати, позначивши основні його складові частини.

Препарат. Складні алейронові зерна в насінні рицини (Ricinus communis L.)

Примітка. Перед виготовленням препарату треба насіння рицини кілька діб потримати у 95-%-вому етиловому спирті або в суміші спирту з ефіром, щоб видалити з нього олію, якої в насінні рицини дуже багато. Це необхідно зробити тому, що олія заважатиме проводити анатомічні дослідження складних алейронових зерен.

Вздовж насінини вирізають невеликий шматочок, з якого потім виготовляють кілька тоненьких зрізів. Частину зрізів спочатку кладуть на предметне скло в спирт, який треба кілька разів замінити, щоб видалити із зрізу рештки олії, а потім, видаливши спирт фільтрувальним папером, додають 1-2 краплі йоду в йодистому калії і накривають накривним скельцем.

Рис. 19. Складні алейронові зерна в насінні рицини:

1 - оболонка, 2 - міжклітинники, 3 - цитоплазма, 4 - алейронові зерна, 5 - окремі складні алейронові зерна, в яких видно: г - глобоїд, к - кристалоїд

Розглядаючи препарат (рис. 19) спочатку за малого, а потім за великого збільшення, можна побачити, що тканини зрізу складаються з паренхімних клітин з тонкими безбарвними стінками. Клітини з’єднані нещільно, між ними є невеличкі міжклітинники трикутної форми. Розглядаючи препарат, треба знайти найтонше місце, щоб клітини було видно якнайчіткіше. В таких клітинах помітно дрібнозернисту цитоплазму, яка забарвилася від йоду в жовтий колір. У цитоплазму занурені досить великі, округлої або овальної форми алейронові зерна, які теж забарвились у жовтий колір. Це свідчить про їх білкову природу. В кожному алейроновому зерні можна розрізнити тоненьку оболонку, круглясте тільце - глобоїд та кристалик - кристалоїд.

Дуже добре можна розглянути будову глобоїдів на окремих алейронових зернах, які випали з клітини. Кристалоїд складається з білкової речовини, а глобоїд - з фітину. Іноді в алейроновому зерні може бути не один, а кілька глобоїдів.

Уважно розглянувши препарат, треба його замалювати.

Утворення кристалоїдів можна простежити в процесі росту та розвитку насіння. Розвиваючись, насіння поступово втрачає воду, стає сухішим, потім в цитоплазмі клітин насінини можна спостерігати утворення дрібних вакуолей, в яких містяться запасні білкові речовини. По мірі достигання насіння у вакуолях значно збільшується концентрація білків і спостерігається утворення кристалоїдів.

Препарат. Ліпіди в насінні рицини (Ricinus communis L.)

З насіння рицини виготовляють тоненькі зрізи, кладуть їх на предметне скло, на яке наносять одну-дві краплини 1%-вого розчину осмійової кислоти, під впливом якої краплини олії, що є в клітинах, чорніють. Наявність ліпідів можна визначити за допомогою спиртового розчину фарби судан ІІІ, під впливом якої краплі олії забарвлюються в червоний колір.

Розглянувши препарат, його замальовують.

Препарат. Кристали та друзи в клітинах черешка листка бегонії (Begonia sp.)

Рис. 20. Кристали та друзи оксалату кальцію в клітинах черешка листка бегонії:

1 - оболонка, 2 - цитоплазма, 3 - друзи

З кусочка черешка листка бегонії зрізують поздовжній поверхневий шар, а з глибших шарів тканини виготовляють кілька поздовжніх тоненьких зрізів. Виготовлені зрізи кладуть в краплю води на предметне скло, накривають накривним скельцем і розглядають спочатку за малого, а потім за великого збільшення мікроскопа.

Тканини черешка, в яких знаходяться кристали, як це видно під мікроскопом (рис. 20), складаються з великих паренхімних клітин з тонкими безбарвними стінками. Під стінкою лежить тонкий пристінний шар цитоплазми, в якому на свіжому матеріалі добре видно хлоропласти. Центральна частина клітини заповнена клітинним соком, поодинокими або зрослими кристалами щавлевокислого кальцію, які називають друзами.

Кристали щавлевокислого кальцію утворюються безпосередньо в цитоплазмі, а потім вони потрапляють у вакуолі. У клітинах молодих листків традесканції кристали перебувають в центральній вакуолі в рухливому стані. Коли уважно простежити це під мікроскопом, то можна побачити, що кристал оточений цитоплазматичною оболонкою, яка від йоду забарвлюється в бурувато-жовтий колір. Форма кристалів щавлевокислого кальцію може бути найрізноманітніша. Часто можна побачити початок утворення друз, які виникають в результаті осідання на стінках кристалів нових кристаликів доти, доки не утвориться скупчення або зросток - друза.

Якщо до препарату додати кілька крапель хлоридної (соляної) або сульфатної (сірчаної) кислоти, то кристали щавлевокислого кальцію розчиняються без виділення бульбашок газу.

Розглянувши препарат, треба його замалювати.

Препарат. Рафіди в клітинах черешка листка фуксії гібридної (Fuchsia hybrida L.)

З черешка листка фуксії роблять поздовжній зріз з тканин, які лежать ближче до центра, кладуть його на предметне скло в краплю води і накривають накривним скельцем.

Розглядаючи під мікроскопом препарат за малого збільшення, треба вибрати найтонше місце, а потім перевести мікроскоп на велике збільшення. На тонкому препараті можна побачити, що в деяких клітинах скупчено багато голчастих кристалів - рафід. Окремі рафіди можуть лежати за межами зрізу, тому що вони випадають із перерізаних клітин.

Зовні рафіди нагадують загострені з обох кінців голчасті кристали, зібрані в пучки або пачки. Спочатку кожна рафіда оточена тоненькою цитоплазматичною піхвою, яка з’єднана з пристінним шаром цитоплазми. Потім оболонки рафід з’єднуються в спільну для всього пучка цитоплазматичну піхву, а ще пізніше цитоплазма виділяє слиз, який оточує все скупчення рафід.

Розглянувши препарат, треба його замалювати.

Препарат. Рафіди в кореневищі купини (Polygonatum odoratum Miller)

Рис. 21. Рафіди оксалату кальцію в клітинах кореневища купини:

1 - цитоплазма, 2 - ядро, 3 - пучок рафід, 4 - окрема рафіда

Для виготовлення препаратів з кореневища купини можна користуватись як свіжим, так і заспиртованим матеріалом. З кореневища купини відрізають невеликий кусочок і з нього виготовляють кілька поздовжніх зрізів. Для вивчення препаратів вибирають найтонші зрізи і кладуть їх поруч один біля одного в краплю води на предметному склі, накривають накривним скельцем і розглядають за малого збільшення. На зрізі під мікроскопом можна бачити безбарвні різного розміру клітини з тоненькими стінками. В більших клітинах видно пучки рафід. Потім пересувають до центра поля зору клітину з пучком рафід і переводять мікроскоп на велике збільшення.

За великого збільшення (рис. 21) можна побачити, що в дрібніших клітинах під стінкою лежить шар цитоплазми. Якщо матеріал був заспиртований, то в клітині відбудеться плазмоліз, внаслідок якого цитоплазма відстає від стінки й скупчується в порожнині клітини. В цитоплазмі досить виразно помітно округле ядро з ядерцем. Більші клітини майже цілком заповнені безбарвним клітинним соком з темним пучком рафід, які лежать вздовж клітинної осі. Регулюючи відстань між препаратом і об’єктивом за допомогою мікрогвинта, можна розглянути пучок рафід.

Під час виготовлення зрізу деякі пучки розпадаються, а тому на препараті видно окремі голки рафід.

Рафіди бувають різних розмірів. Вони можуть бути значно коротшими, ніж клітини, в яких вони лежать, а іноді навіть не вміщуються в одній клітині.

Рафіди складаються з щавлевокислого кальцію. Під дією кислот вони розчиняються. Найчастіше рафіди зустрічаються у однодольних рослин.

Примітка. Рафіди властиві багатьом рослинам, їх можна спостерігати у рясці, спаржі, іван-чаю, в листках традесканції, алое та багатьох інших рослин. Також багато рослин мають друзи. Їх можна спостерігати на препараті із звичайної лободи, в лубі липи, в портулаку, черешку листків щавлю та багатьох інших рослин.

Препарат. Кристали оксалату кальцію в клітинах сухих лусочок цибулі (Allium cepa L.)

Перед виготовленням препарату сухі лусочки цибулі не менше доби вимочують в 15%-му водному розчині гліцерину, щоб видалити повітря, якого дуже багато в мертвих клітинах. Видалити повітря можна також, вмістивши кусочок луски в чистий гліцерин (в пробірку або прямо на предметне скло). Після цього препарат накривають накривним скельцем і протягом 15 хв. обережно нагрівають. Спочатку препарат вивчають за малого збільшення. Розглядаючи препарат за великого збільшення, дуже легко помітити в клітинах поодинокі або зрослі кристали (рис. 22). Вони складаються з тригідрату щавлевокислого кальцію. Такі кристали можна побачити також у відмерлій плівці з часнику.

Розглянувши препарат, його необхідно зарисувати.

Рис. 22. Кристали оксалату кальцію в сухих лусках цибулі:

1 - оболонка, 2 - кристали оксалату кальцію, 3 - зростки кристалів

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННя

1. З яких основних частин складається жива диференційована рослинна клітина?

2. Які типи рослинних клітин розрізняють за формою?

3. Схарактеризуйте особливості будови рослинної клітини.

4. Який склад протопласта?

5. Які клітини називають паренхімними, а які прозенхімними?

6. Що відбувається з клітиною у разі відмирання?

7. Назвіть речовини, які входять до складу клітинної стінки.

8. Що таке міжклітинна речовина і з чого вона складається?

9. Як хімічно модифікується клітинна стінка під час онтогенезу?

10. Що таке пори?

11. Якими органелами зумовлене забарвлення рослин?

12. Розкажіть про структуру та форму хлоропластів, де вони частіше розташовані?

13. Чим відрізняються різні типи пластид?

14. Плоди багатьох рослин при достиганні стають червоними. Чим це зумовлено?

15. Що свідчить про спорідненість пластид різних типів?

16. З яких пластид можуть утворюватися хромопласти?

17. Чим зумовлене забарвлення різних типів пластид?

18. Яку форму мають хромопласти, від чого це залежить?

19. Від чого залежить швидкість руху цитоплазми?

20. Які типи руху цитоплазми Ви знаєте?

21. Як в лабораторних умовах припинити рух цитоплазми?

22. Що таке включення?

23. Назвіть одно- та двомембранні органели рослинної клітини.

24. Які функції вакуолей у рослинній клітині?

25. Від чого залежить забарвлення клітинного соку?

26. Який склад клітинної стінки та її функції?

27. Назвіть вторинні хімічні зміни клітинної стінки.

28. Чим первинна клітинна стінка відрізняється від вторинної?

29. Що таке мацерація тканин, за яких умов вона відбувається?

30. Чому запасні поживні речовини належать до категорії включень?