ВАКУОЛИ. ВЕЩЕСТВА НА КЛЕТЪЧНИЯ СОК
Вакуолата е кухина в цитоплазмата, ограничена от мембрана, наречена тонопласт , и съдържащи клетъчен сок. Вакуолите се образуват с участието на везикули от апарата на Голджи и чрез отделяне на везикули от агрануларния (несъдържащ рибозоми) EPS.
Младите растителни клетки имат малки вакуоли. В старите растителни клетки обикновено има няколко големи вакуоли с клетъчен сок или една, която заема почти цялото вътрешно пространство на клетката. Когато се появят големи вакуоли, протопластът под формата на тънък периферен слой се притиска към клетъчната стена.
Функции на вакуолите:
1. водопоглъщане и поддържане на тургораиграе важна роля в удължаването на клетките по време на растежа им и в общия воден режим на растението;
2. натрупване на метаболитни продуктирастения (резервни и отделителни);
3. наличие на пигменти в клетъчния сок определя цветацветя, плодове, листа и др. привлича опрашители и разпръсквачи на семена и плодове;
4. разрушаване на макромолекулите,циркулация на техните компоненти в клетката. Отделни компоненти на клетката могат да навлязат във вакуолата и да бъдат унищожени там. Чрез тази храносмилателна дейност на вакуолата в сравнение с лизозомите.
Състав на клетъчния сок
Основният компонент на клетъчния сок е вода. Останалите вещества варират в зависимост от вида на растението и неговото физиологично състояние. Често концентрацията на вещества в клетъчния сок може да бъде по-високи, отколкото в околната цитоплазма. В този случай могат да се образуват вакуоли кристали.Клетъчният сок обикновено е има кисела, рядко неутрална и още по-рядко алкална реакция (например краставица, тиква, пъпеш). Основните групи вещества от клетъчния сок:
I. Органични киселини или техните киселинни соли предизвикват кисела реакция в клетъчния сок. Най-често се намира в клетъчния сок на неузрели плодове. Когато плодовете узреят се използват като субстрат за дишане (в цикъла на Кребс), така че киселият вкус изчезва.Те включват:
1. Оксалова киселинапреобладава в листата на киселец и др. От торфа се извлича много оксалова киселина.
2. Ябълчена киселинапреобладава в плодовете на ябълка, офика, череша и домат. Най-киселият сорт ябълки Антоновка съдържа около 0,5% ябълчена киселина.
3. Лимонена киселинапреобладава в плодовете на лимон, червена боровинка, червено френско грозде и листа от тютюн. Лимоновият плодов сок съдържа около 6% лимонена киселина, тютюневите листа съдържат 8-14%. Лимонената киселина се извлича главно от тютюневи листа. Когато кръвта се прелива на човек, за нейното запазване се използва натриева лимонена киселина.
4. Винена киселинапреобладава при гроздето и малините. Гроздовият сок съдържа около 0,3% винена киселина.
5. Намира се в клетъчния сок аминокиселинии други органични киселини.
II. въглехидрати, причиняват сладкия вкус на клетъчния сок. Въглехидратите в клетъчния сок играят роля резервни хранителни вещества. Сред тях:
1. Глюкоза,или гроздова захар, е най-простият въглехидрат. Най-често се среща в плодовете на растенията и се включва в меда. Глюкозата е твърдо, безцветно, кристализиращо вещество. Лесно се разтваря във вода. Това е проста захар или монозахарид. В растението с помощта на ензими глюкозата често се превръща в нишесте и обратно.Неразтворим, образува се по време на фотосинтеза от глюкоза първично нишесте се превръща в глюкоза, която лесно се разтваря в клетъчния сок, преминава през клетъчната мембрана и се прехвърля от листата към плодовете или други части на растението, където се превръща в вторично нишесте . Глюкозата е източник на енергия в тялото. Намира широко приложение в медицината.
2. Фруктоза, или плодова захар, преобладава в зрели плодове, влиза в състава на мед. като Когато плодовете узреят, глюкозата се трансформира в своя изомер, по-сладка фруктоза, и плодовете стават по-сладки. Фруктозата е твърд, безцветен, лесно разтворим монозахарид.
3. Захарозапреобладава в клетъчния сок на кореноплодните зеленчуци захарно цвекло, стъбла захарна тръстика, плодове от диня, пъпеш и др. Захарта, използвана в храната, е захароза. Корените на захарното цвекло съдържат до 26%, а стъблата на захарната тръстика – до 20% захароза.
На канадското знаме има листо захарен клен. В онези дни, когато захарната тръстика все още не е била известна в Америка, захарният клен е бил най-важният източник на захар. Неговият сладък сок се използва за направата на кленови сиропи, меласа и дори кленова бира. Кленовият лист се превърна в символ на тази страна.
От палмов сок(палмира, захарна палма, мангрова палма и др.) осигуряват основата за производството на захар, вино, алкохол и оцет.
4. Инулиннамира се разтворен в клетъчния сок на много растения, но преобладава в растенията семейство Asteraceaeкъдето замества нишестето (например в грудките на георгините, ерусалимския артишок (земна круша), в корените). инулин - нишестен изомер, безцветно вещество. Инулинът не се оцветява от йод и не образува паста. Сферокристалите на инулина понякога стават толкова големи, че заемат пространството на няколко клетки. Мономерът на инулина е фруктозата, а не глюкоза, както при повечето полизахариди, което позволява използването на продукти, съдържащи инулин в диетично хранене на пациенти с диабет.
5. Пектинови веществачесто се срещат разтворени в клетъчния сок. Богати на пектинови вещества са плодовете на ябълката, дюлята, сливата и др. Пектиновите вещества се използват в сладкарската промишленост като даване на желе(желе, мармалад, пастила и др.). Тези вещества са от голямо хранително значение за хората.
III. Гликозиди - това са сложни органична материя, съединения на глюкозата с алкохоли, алдехиди и други вещества.Много гликозиди отровни.Много от тях се използват в медицината, технологиите и в ежедневието. хубаво миризмата на чай, кафе, ванилия, горчицасе причинява от гликозиди, които се разлагат при контакт с въздуха под въздействието на ензими и отделят летливи вещества.
Семената на горчивите бадеми, кайсии, праскови, сливи, череши, круши и ябълки съдържат гликозид амигдалини ензими, които разграждат амигдалин до глюкоза, бензоалдехид, който мирише на бадеми и циановодородна киселина, която е мощна отрова.
Цветовете на момината сълза и листата на напръстника съдържат сърдечни гликозиди, действащи върху дейността на сърцето и затова използвани в медицината.
Много растителни пигменти също принадлежат към групата на гликозидите. Най-често срещаните пигменти са антоцианини и флавони.
Антоцианининаблюдавани в цветни венчелистчета, листа, стъбла, плодове и семена. Те са червени, лилави или синьов зависимост от реакцията на клетъчния сок:
· ако клетъчният сок е кисел, антоцианините са червени на цвят,
· ако е неутрално - лилаво,
· ако е алкален - син.
Тъй като реакцията на сока може да се промени в същите клетки, цветът им също се променя. И така, растението белодроб има червени цветя в началото на цъфтежа, след това цветът им става лилав и накрая в края на цъфтежа - син.
черен цвят,например гроздови плодове, черна нощенка и др., се обяснява с факта, че тъмно лилави антоцианиниприсъстват не само в клетките на кожата, но и в клетките на плодовата пулпа.
Флавони - жълти или оранжеви пигменти. С него се оцветяват жълтите и оранжевите плодове на мандарини, лимони, портокали, жълтите цветове на някои растения.
И така, цветът на растенията зависи от разтворените пигменти клетъчен сок (антоцианини, флавони и др..), и от пигменти, образувани в пластидите (хлорофил, ксантофил, каротин и др.).Много лесно можете да разберете от какви пигменти зависи цвета. Достатъчно е да сварите въпросната част от растението във вода: ако пигментите са били в пластидите, те няма да преминат във водата, която ще остане безцветна, а частта от растението ще запази предишния си цвят (напр. , корен от моркови в супа); ако пигментите са били в клетъчния сок, те ще отидат във водата, тъй като цитоплазмата, убита от висока температура, ще премине свободно през клетъчния сок и водата ще се оцвети, а част от растението ще стане бледа или напълно обезцветена (например корен от червено цвекло в борш).
Биологично значениепигментите са много големи. Ярките цветове на цветята и плодовете привличат опрашители на цветя и разпръсквачи на плодове и семена.
Също така класифицирани като glacosides са тези със сладък вкус. стевиозид (300 пъти по-сладък от захарозата!),извлечен от листата на растението стевия. Stevioside е регистриран в хранително-вкусовата промишленост като хранителна добавка E960като подсладител 25 кг стевиозид е еквивалентен на 5 тона захар. Широко използван в японската хранително-вкусова промишленост.
IV. Алкалоиди широко разпространен в флора. Алкалоидите обикновено са кръстени на латинското наименование на рода или вида растение, в което се срещат.Така името на тютюневия алкалоид никотин е от Nicotiana, маковият алкалоид папаверин е от Papaver . алкалоиди - сложни органични, азотсъдържащи вещества, горчиви и в повечето случаи силно отровни.
Алкалоидите се използват широко в бита и медицината. Ето примери за някои от тях:
По този начин чаените листа и семената на кафееното дърво съдържат алкалоид кофеин, тютюневи листа - никотин.Тези алкалоиди, като действащи върху централен нервна система използвани в ежедневието под формата на чай, кафе и тютюн за пушене.
Алкалоид хинин,извлечен от кората на хиново дърво, спаси човечеството от малария.
Алкалоиди морфин, кодеин, папаверина други (общо 22) се съдържат в млечния сок на маковото семе, т.нар опиум.морфин - болкоуспокояващи и сънотворни, папаверин - болкоуспокояващо, кодеин - успокоително за кашлица.
Алкалоид кокаин, извлечен от листата на южноамерикански кокаинов храст, - средство за локална анестезия(облекчаване на болката).
Алкалоид стрихнинизвлечени от семена чилибухи(Стрихнос) - стимулант на централната нервна система.
Алкалоид атропин,извлечен от листата и семената на беладона и листата на дурман и кокошка белена се използва за някои стомашни заболявания и в очната практика като разширяваща зеница.
Много растения са отровни, защото съдържат отровни алкалоиди (често заедно с други отровни вещества). така че отровна гъба мухоморкасъдържа отровни алкалоиди мускарин и аманитотоксин.
Младите стъбла и корите на картофените клубени съдържат отровен алкалоид. соланин,който се разпада при варене във вода.
В боба какаов плод(Theobroma – в превод от гръцки „храна на боговете“) съдържа теобромин, причинявайки прилив на сила, подобрявайки настроението, разширявайки кръвоносните съдове, но не осигурявайки вредни ефективърху централната нервна система, като кафето. Какаовите зърна се използват за направата на шоколадови блокчета, бонбони, какаова напитка, а маслото, изцедено от зърната, се използва в парфюмерията за направата на кремове и червила.
V. Танини, или танини - това са органични вещества, подобни по състав на гликозидите, даващи вакуоли жълто-зелено цвят . Характерно свойство на тези вещества е тяхното стипчив вкуси кисела реакция. Танините се използват в медицината за възпаление на лигавиците. Много танини се намират в кората на евкалипт, дъб, върба и чаени листа. Най-богат на танини жлъчки (мастилени ядки) - болезнени образувания,образувани върху листата поради отлагането на яйца в листната тъкан от насекоми.
Танините са още по-важни за кожарската индустрия. Комбинирайки се с кожени протеини, те произвеждат неразтворими утайки, които се използват за дъбене на кожа. Дължи се на тен кожата става мека, не пропуска вода и не се лигави.
VII. Неорганични вещества в клетъчния сок те са представени от соли на азотна, фосфорна и други киселини. Голяма стойноств храненето и лечението на хората съдържат соли на магнезий, калий, калций, желязо и др., напр.
· магнезийбогати на картофи, зеле, домати, кайсии, праскови.
· калий- картофи, зеле, домати, кайсии, праскови, патладжани.
· много жлезиа, който играе голяма роля в хемопоезата, в окислителните процеси и процесите на растеж, съдържа: ягоди, пъпеши, гъби, пшеница и ориз (трици), цвекло, краставици, маруля, лук, домати, бобови растения.
В резултат на метаболизма в растителна клеткаобразуват се вакуоли – пространства, изпълнени с разтвор различни вещества- отпадъчни продукти от протопласт. Този разтвор е клетъчен сок. В младите клетки има малко клетъчен сок и вакуолите изглеждат като много малки мехурчета с вискозен колоиден характер, но докато клетката расте, те се втечняват, уголемяват и се сливат една с друга. В крайна сметка в клетката се образува една голяма вакуола, която цитоплазмата я обхваща в тънък слой и е разположена стена до стена. Вакуолата е отделена от цитоплазмата от тонопласта.
Химичен състав на клетъчния сокварира значително в зависимост от вида на растението. Огромно разнообразие от химикали, изолирани от растения и имащи лечебни свойства, се намират в клетъчния сок. Клетъчният сок съдържа 2 групи вещества: продукти на първичния метаболизъм, необходими за живота на растенията (протеини, мазнини, въглехидрати) и вещества на вторичния метаболизъм (алкалоиди, гликозиди, танини и др.). Клетъчният сок често има кисела реакция.
Продукти на първичния обмен: въглехидрати (моно- и дизахариди - глюкоза, фруктоза, захароза), прости разтворими протеини, мазнини под формата на глицерол и мастни киселини.
Вторични продукти:
Гликозидиклетъчен сок - комбинация от определени захари (обикновено глюкоза) с алкохоли, алдехиди, феноли и други органични вещества. Когато са изложени на въздух под въздействието на ензими, те бързо се разпадат, често освобождавайки приятна миризма. Това обяснява миризмите на чай, кафе, какао, тютюн, горчица и ванилия. Гликозидите включват следните вещества: амигдалин (в семената на бадеми и кайсии); сапонини, използвани като детергенти (сапунена трева); кумарини - в листата на сладката детелина и др.; сърдечни гликозиди – в листата на напръстника.
танини(танини) са сложни органични безазотни съединения със стипчив вкус. Имат антисептични свойства, които предпазват растенията от увреждане от микроорганизми. Широко разпространен в растителния свят: в дъбовата кора 10-20%, в чаените листа 15-20%, върбовата кора 9-13%, в плодовете на райска ябълка, дюля, дрян. Използват се в медицината като стягащо средство, в текстилната промишленост за боядисване на тъкани в тъмнокафяв цвят и в дъбилната промишленост за щавене на кожи.
Алкалоиди- азотни соли на органични киселини: ябълчена, винена и др. са неразтворими в основи, разтворими във вода. Образува се във всички части на растението: в корените и листата на беладона (атропин), в семената и млечния сок на мака - папаверин, морфин, кодеин; тютюневите листа съдържат никотин; в картофените клубени - соланин; в мухоморката - мускарин.
Широко използвани в медицината и селско стопанство; в малки дози действат стимулиращо на нервните центрове, в големи дози действат парализиращо. Хинин - срещу малария, стрихнин - стимулира мускулната дейност; кокаинът е аналгетик; морфинът е аналгетик и сънотворно; папаверин - вазодилататор; никотин – използва се в селското стопанство за борба с насекомите. Растенията, съдържащи алкалоиди, са отровни и не се ядат от животни. В клетките, съдържащи алкалоиди, не се развиват спори и зародиши на микроорганизми, растенията не се засягат от гъбична и бактериална флора (защитна роля).
Клетъчният сок е богат на различни органични киселини: ябълчена, винена, оксалова, лимонена, кехлибарена и др. Функциите са разнообразни: участват в процеса на дишане, отчасти действат като фитонциди и антибиотици, предпазвайки растението от увреждане от гъбички, вирусни, бактериални заболявания, осигурявайки вкус и мирис на растенията поради към летливи киселини: мравчена, масло, оцет.
Веществата, свързани с въглехидратите, са широко разпространени в клетъчния сок - пектини. Лесно се желира, използва се в сладкарската промишленост. Във фармацията - за приготвяне на редица лекарствени форми (като емулгатор в емулсии, в хапчета - като свързващ компонент).
В клетъчния сок се натрупват различни оцветяващи вещества - пигменти, специфични за всеки растителен вид. Антоцианините са най-често срещаните и присъстват под формата на гликозиди. В зависимост от реакциите, които претърпява в клетъчния сок със соли, танини и киселини, той придава различни цветове на клетъчния сок. Изключителното разнообразие от цветове на цветовете на растенията, както и на листата, най-често се свързва с антоцианините. Червени макове, глави от червена детелина, сини и сини зюмбюли, сини метличини - всичко това е създадено от антоцианин. Антоцианинът не трябва да се смесва с хлорофил, каротин, ксантофил и други пластидни пигменти. Освен че привлича насекоми, антоцианинът има защитен ефект срещу ниски температури и вредни късовълнови вълни. От жълтите пигменти антохлорът се намира в клетъчния сок (в цветовете на жълтия мак, лопен, жаба и в цитрусовите плодове).
От съществено значение за живота на клетките са витамини. Тази група органични съединения с разнообразна химична природа, растителен и по-рядко животински произход е тясно свързана с ензимите; групирани въз основа на техните физиологични ефекти върху тялото. Те се делят на две групи: водоразтворими (C, B) и мастноразтворими (A, D, E). Най-високо съдържание на витамини се наблюдава в листата, узрелите плодове и корените. Някои (E) се съдържат в зародишите на семената, други (D) - в покълващите семена.
Необходими са минимални дози за нормалното функциониране на самите растения (за поддържане на растежа, регулиране на дишането, метаболизма и др.).
Ефектът върху животни и хора е известен.
За растенията B 1 - за развитието на кореновата система, B 2 - участва в дишането. Съдържа се в кората и зародишите на семената, в живата мая, в кълновете на пшеница, ечемик, ориз и в оризовите трици.
Витамин С - аскорбинова киселина - определя окислителната активност на ензимите и следователно регулира процеса на дишане.
Витамин А се образува в черния дроб от провитамин А, който е жълт пигмент - каротин - открит в пластидите. Жълтият цвят на растителните кълнове, царевичните зърна и морковите се осигурява от наличието на провитамин А.
Провитамин D (ергостерол) се съдържа в растенията, растителните масла и дървените стърготини. Под въздействието на слънчевата светлина витамин D се образува в зародишния слой на епидермиса, регулира обмена на калций и фосфор и съотношението им в кръвта и костната материя.
Витамин Е - влияе върху половата сфера (съдържа се в нерафинирано памучно масло, соево масло, царевично масло, цитрусови плодове, домати)
Витамин РР - никотинова киселина - в маята и оризовите трици - причинява болезнени промени в кожата, храносмилателния тракт и нервната система. Катализира окислително-възстановителните реакции и активно участва в метаболизма на въглехидратите.
Витамин К - осигурява съсирването на кръвта (спанак, люцерна, зеле, коприва).
Някои растителни органи са особено богати на витамини - зелени листа, стъбла, плодове от горски плодове, плодове и зеленчуци. Например: листата от коприва, плодовете на червения пипер, шипките съдържат едновременно няколко витамина - А, В, С, К и др.
Протопластът на растителната клетка също произвежда специална група вещества, които имат свойството да засилват физиологичните процеси. Такива вещества се наричат фитохормони. Идентифицирани са фитохормони, които подобряват растежа, деленето на клетките и сексуалните функции.
Хормони на растежа - ауксиниподобряват достъпа на кислород, притока на хранителни вещества към ембрионалните тъкани и създават условия за растежни процеси. Изследван е химичният състав на ауксините, като първо е изолиран и след това синтезиран изкуствен хетероауксин, който повишава добива на краставици, домати, пипер, коноп и други технически и зеленчукови култури.
Първият антибиотик, пеницилинът, изолиран през 1928 г. от Флеминг от плесента Penicillum sp., революционизира лечението на инфекциозни заболявания през Втората световна война. По-късно са изолирани стрептомицин и други антибиотици.
Фитонцидите са открити в цъфтящи растения от B.P. Техният химичен състав е разнообразен: това са алкалоиди (лук, горчица), органични киселини (оксалова, ябълчна, винена, янтарна), етерично масло (чесън). Много видове моно- и двусемеделни растения: бял равнец, пелин, череша, бреза, лук, чесън и др.
Постъпване на вещества в растителната клетка.Жизнената дейност на тялото, всички органи и клетки е възможна само при непрекъснато протичащи в тях метаболитни процеси. Клетката абсорбира вещества от околната среда и същевременно пренася образуваните в нея продукти на съседни клетки или ги отделя във външната среда.
Способността на протопласта за непрекъснат обмен с околната среда носи характеристиките на селективност. От големия брой вещества, намиращи се извън клетката, при нормални условия само определени съединения проникват в нея в определени пропорции. Съответно само определени отпадъчни продукти се отделят от клетката в околната среда. В явленията на абсорбция и освобождаване на вещества от клетка важна роля играят процесите на дифузия и осмоза. Както е известно, частиците на веществата, които изграждат протоплазмата, имат определена клетъчна енергия, което е причината за тяхното непрекъснато движение. Движението на диспергирана материя от една част на системата към друга се нарича дифузия. Това не е хаотично движение на молекулите, а насочено, чийто характер се определя от редица фактори: активността на дифузиращите молекули, градиентът на концентрираните разтвори; скоростта на дифузия се определя от размера и масата на молекулите, вискозитета на средата, температурата, състава и свойствата на други съединения в разтвора и други условия. Сложността и хетерогенността на структурата на протоплазмата определя неравномерната скорост на дифузия в различни частиедна клетка. Ако дифундиращото вещество срещне по пътя си мембрана с различна пропускливост за разтворителя и разтвореното вещество, движението на веществата в такава система става по-трудно. Като пречка за свободната дифузия на електролитите, той осигурява постоянна разлика в концентрацията между клетъчния сок и разтвора, заобикалящ клетката. Проникването на течни и разтворими вещества през полупропускливи прегради се нарича осмоза. Явленията адсорбция и десорбция са от първостепенно значение в процеса на осмоза. Те са придружени от електроосмотични процеси. Осмотичното налягане в клетката не зависи от колоидите на протопластите, а от разтворите на различни соли, захари, аминокиселини в клетъчния сок. За да могат всички разтворени соли да проникнат в клетката отвън, е необходимо осмотичното налягане на клетъчния сок да е по-високо, отколкото в солевия разтвор, заобикалящ клетката. Солите (електролити) влизат в клетката не под формата на молекули, а като отделни йони, които се адсорбират на повърхността на полупропускливите мембрани поради своята електрически потенциал. Йоните също имат свои собствени заряди и колкото по-големи са те, толкова по-трудно проникват в клетката. След това адсорбираните йони се десорбират върху вътрешната стена на плазмалемата и се прехвърлят в мезоплазмата. Сорбционни процесиимат разменен характер. Интензивността на тези явления зависи от дишането на клетките. Енергията, която се отделя при поетапното разграждане на веществата по време на дишането, се използва до голяма степен за сорбционните функции на клетките.
Ако жива клеткапоставени в силно разреден воден разтвор на селитра, веднага започва осмотично взаимодействие между клетъчния сок и околния разтвор. Клетъчният сок, който е разтвор на различни вещества в различни концентрации, ще има по-високо осмотично налягане от външния разтвор и ще привлича вода от него. Клетъчният сок, който се увеличава по обем, ще окаже натиск върху цитоплазмата, а последната върху клетъчната мембрана, разтягайки я във всички посоки. Притежавайки еластичност, черупката ще устои на натиска на клетъчния сок. Тъй като черупката има ограничено удължение, съпротивлението ще се увеличи с увеличаване на налягането от добавянето на вода. В определен момент тази съпротивителна сила ще балансира осмотичното налягане, въпреки че концентрацията на двата разтвора все още няма да е хомогенна. Състоянието на напрежение в клетъчната мембрана се нарича тургор, а налягането е тургор.
Степента на тургор зависи от разликата в осмотичното налягане вътре и извън клетката и от еластичността на мембраната. Комбинираният тургор на масата от клетки в растителното тяло създава напрежение и еластичност на цялото растение, помага на стъблата да се поддържат права позиция, поддържат масата на листата, издържат на вятър, бури, дъждове, ориентират листата спрямо светлината. Накратко, тургорът осигурява нормалното физиологично състояние на растението.
Разликата в осмотичното налягане вътре и извън клетката осигурява смукателната сила на клетките.
Обратното на тургора се получава, ако клетката се постави в силен разтвор на готварска сол, по-концентриран от клетъчния сок. В този случай ще започне компресия на черупката и протопласта, но тъй като мембраната е по-малко еластична, компресията й скоро ще спре, докато цитоплазмата, продължавайки да се свива, ще се отдалечи от клетъчната стена и ще приеме формата на бучка вътре в клетката. Това явление се нарича плазмолиза. Плазмолизата в растителните тъкани ги прави бавни, органите стават отпуснати. Може да бъде извит (протопластът е кръгъл); вдлъбнат (протопластът на някои места не се откъсва от черупката, но е частично изтеглен навътре); конвулсивен (без специфичен модел), ако поставите клетка за плазмолиза в чиста вода, се наблюдава явление, противоположно на плазмолизата - деплазмолиза.
При определени условия, със загуба на клетъчен тургор, се наблюдава циториз, когато цялата клетка (с нейната мембрана) се свива. Наблюдава се при изсъхване на растенията и не е следствие от загуба на вода чрез осмоза, а резултат от изпарение на водата.
Всички химикалиВ зависимост от функциите си клетките могат да бъдат разделени на три групи: конституционални, резервни, отделителни.
Конституционни веществаучастват в изграждането на клетъчното тяло: всички негови части и органели. Това са сложни (строителни) протеини, които изграждат мембрани, хиалоплазма, кариоплазма, рибозоми, протеини - хистони (хроматинови нишки) и др. Въглехидратите под формата на полизахариди са част от черупката; липиди (фосфолипиди) - влизат в състава на мембраните.
Резервни веществаИма разтворими (екстрактивни) и неразтворими (реално резервни). Екстрактивни вещества: разтворими протеини, въглехидрати - глюкоза, захароза, фруктоза и мазнини под формата на глицерол и мастни киселини се намират главно в клетъчния сок и отчасти в цитоплазмата на клетките на различни тъкани. Неразтворимотложени в тъкан за съхранение. Въглехидратите се съхраняват под формата на нишестени зърна, образувани от амилопласти в складови органи (коренища, грудки, луковици, ендосперм и др.). От физиологична гледна точка се разграничават асимилационна, преходна и складова скорбяла. Асимилацията се образува в хлоропластите по време на фотосинтеза от излишната глюкоза, като по този начин нормализира осмотичното налягане. По пътя от органите за асимилация до органите за съхранение, глюкозата също се превръща частично в нишесте (в ситовидни тръби), наречено преходно. Може да се озахари отново и да продължи да се движи в тъканите за съхранение, където се отлага под формата на нишестени зърна. Нишестените зърна се образуват от амилопласти и по структура са сферокристали от най-фини радиално разположени игли, концентрирани на слоеве около така наречения център на наслояване. Сложността на нишестените зърна се дължи на неравномерното снабдяване с нишесте през деня и нощта. В зависимост от местоположението на центъра на наслояване нишестените зърна могат да бъдат ексцентрични (картофи), концентрични (грах, боб); прости (пшеница, ечемик, царевица), сложни (овес, елда), полусложни (ръж, ечемик). По форма - сферична, елипсовидна, бъбрековидна, многостранна, под формата на пищял и др.; по размер - малки (3-10 микрона за ориз), големи (70-100 микрона за картофи). Формата и размерът на нишестените зърна е диагностична характеристика на растението.
Нишестените зърна съдържат амилоза, която се разтваря в топла вода, оцветен в синьо от разтвора на Лугол и амилопектин, който набъбва в гореща вода и става лилав. Има така нареченото защитено нишесте, което не се използва от растението дори по време на гладуване. Отлага се под формата на малки нишестени зърна в клетките на кореновата шапка и в ендодермата.
Протеините за съхранение се отлагат като аморфен или кристален протеин (в алейронови зърна). Последните се образуват от протеинови вакуоли чрез дехидратация. В този случай част от протеина образува кристалоид, другата част - аморфно тяло; и фитин (калиево-калциево-натриева сол на инозитол хексафосфорна киселина) е глобоид. Алейроновите зърна могат да бъдат от 3 вида:
1) с глобоиди (семена от бобови растения, зърнени култури);
2) с глобоидни и кристалоидни (семена от лен и рицин);
3) с кристали от калциев оксалат (сенникоцветни, грозде).
По време на покълването на семената кристалоидите на алейроновите зърна се разтварят във вода, а самите зърна се сливат в една централна вакуола. Реактивът на Лугол оцветява алейроновите зърна в златистожълто.
Мазнините са естериглицерол и мастни киселини (олеинова, стеаринова, палмитинова). Те се отлагат под формата на капчици (понякога в олеопласти) в цитоплазмата, пластидите и кариоплазмата. Това е най-икономичната форма на енергиен резерв (1g мазнини - 39 kJ). Те се оцветяват в оранжево-розово с разтвор на Судан III.
Отделителни веществанамират се в клетъчния сок. Това са соли на органични и неорганични киселини, най-често се образуват оксалати различни формикристали: пръчковидни (стилоиди), игловидни (рафиди), звездовидни (друзи), малки единични (кристален пясък). Формата на кристалите е диагностичен признак.
В някои растения (коприва, черница) се образуват цистолити - гроздовидни израстъци на клетъчната мембрана навътре, импрегнирани с калциев карбонат или силициев диоксид. Образуването на кристали е необходимо в клетката за нормализиране на осмотичното налягане и киселинно-алкалния баланс; епидермисът, съдържащ кристали, е лъскав, в резултат на което отразява слънчевата светлина и предпазва растенията от прегряване.
Заключение.Клетъчните химикали имат специфично функционално предназначение, осигурявайки жизнената дейност на клетката и цялото растение като цялостен организъм.
Лекция No3. РАСТИТЕЛНА ТЪКАН - ОБРАЗОВАТЕЛНА,
Край на работата -
Тази тема принадлежи към раздела:
Лекция №1. БОТАНИКАТА КАТО БИОЛОГИЧНА НАУКА. РАСТЕНИЕТО Е ЖИВ ОРГАНИЗЪМ
Лекция БОТАНИКАТА КАТО БИОЛОГИЧНА НАУКА РАСТИТЕЛЕН ЖИВ ОРГАНИЗЪМ Система на Линей K... Лекция ХИМИКАЛИ... Меристеми на конуса на растежа на корена...
Ако имате нужда допълнителен материалпо тази тема или не сте намерили това, което търсите, препоръчваме да използвате търсенето в нашата база данни с произведения:
Какво ще правим с получения материал:
Ако този материал е бил полезен за вас, можете да го запазите на страницата си в социалните мрежи:
КЛЕТЪЧЕН СОК Клетъчният сок е воден разтвор на различни вещества, които са продукти от жизнената дейност на протопласта, главно резервни вещества и отпадъци. Реакцията на клетъчния сок обикновено е леко кисела или неутрална, по-рядко алкална. Веществата, които изграждат клетъчния сок, са изключително разнообразни. Това са въглехидрати, протеини, органични киселини и техните соли, аминокиселини, минерални йони, алкалоиди, гликозиди, танини, пигменти и други водоразтворими съединения. Повечето от тях принадлежат към групата на ергатични вещества - продукти от метаболизма на протопластите, които могат да се появяват и изчезват през различни периоди от живота на клетката. Много вещества от клетъчния сок се образуват само в растителните клетки.
ВАКУОЛИ Вакуолите се срещат в почти всички растителни клетки. Те представляват кухини в клетката, изпълнени с воднисто съдържимо – клетъчен сок. Клетъчният сок се изолира от цитоплазмата чрез селективно пропусклива вакуолна мембрана, тонопласт. Tonoplast изпълнява бариерни и транспортни функции. Повечето зрели растителни клетки се характеризират с голяма централна вакуола, заемаща до 70-90% от обема на клетката. В този случай протопластът с всички органели е разположен под формата на много тънък стенен слой, покриващ клетъчната стена. Малки цитоплазмени вакуоли обикновено се намират в протопласта на стената. Понякога ядрото се намира в центъра на клетката в ядрения джоб на цитоплазмата, който е свързан със стенния слой чрез най-тънките цитоплазмени нишки, пресичащи централната вакуола.
Глюкозата (гроздова захар) и фруктозата (плодовата захар) се натрупват в големи количества в сочните плодове. Захарозата (захарното цвекло) се натрупва в големи количества в корените на захарното цвекло и стъблата на захарната тръстика. Редица семейства растения (кактови, дебели, орхидеи) се характеризират с натрупване на слуз в клетъчния сок, който задържа вода. Инулинът е резервен полизахарид, депозиран като колоиден разтвор в клетъчния сок на подземните органи на Asteraceae вместо нишесте. Протеините се натрупват под формата на колоиден разтвор във вакуолите на клетките на зреещите семена. Когато семената се дехидратират в по-късните етапи на тяхното развитие, водата се отстранява от вакуолите, концентрацията на протеин в клетъчния сок се увеличава и той се превръща в състояние на твърд гел. Дехидратираните вакуоли на зрелите семена се наричат алейронови зърна.
От органичните киселини в клетъчния сок най-разпространени са лимонената, ябълчената, янтарната и оксаловата. Тези киселини се намират в големи количествав клетъчния сок на незрелите плодове, придавайки им кисел вкус. Когато плодовете узреят, органичните киселини могат да се използват като дихателни субстрати, така че киселият вкус на плодовете обикновено изчезва. Солите на органичните киселини, заедно с минералните йони, играят важна роля в осмотичните процеси. Таниди Танините (танините) са полимерни фенолни съединения със стипчив вкус. Имат антисептични свойства и предпазват растителните тъкани от инфекции и гниене. Особено богати на танини са клетките на кората на стъблата и корените (дъб, върба), незрелите плодове (орехи), листата (чай) и някои патологични образувания - жлъчки. Танидите се използват в медицината, за дъбене на кожа и боядисване на тъкани в тъмно кафяво. Алкалоидите са разнообразни по химически състав азотсъдържащи органични вещества с горчив вкус. Те имат свойствата на основи и се намират в клетъчния сок, обикновено под формата на соли. Много растения, съдържащи алкалоиди, са отровни и не се ядат от тревопасни животни. В клетките, съдържащи алкалоиди, не се развиват спори и зародиши на микроорганизми и растенията не са засегнати от гъбични и бактериални заболявания. Особено богати на алкалоиди са представителите на семействата Solanaceae, Макови, Rubiaceae, Ranunculaceae и др.
ГЛИКОЗИДИ Гликозиди Гликозиди органични съединения, чиито молекули се състоят от две части: въглехидратен (пиранозиден или фуранозиден) остатък и невъглехидратен фрагмент (т.нар. агликон). В по-общ смисъл въглехидратите, състоящи се от два или повече монозахаридни остатъка, също могат да се считат за гликозиди. Предимно кристални, по-рядко аморфни вещества, силно разтворими във вода и алкохол въглехидрати агликон въглехидрати аморфни вещества в алкохола Гликозидите са голяма група органични вещества, намиращи се в растителния (по-рядко в животинския) свят и/или получени по синтетичен път. При киселинна, алкална, ензимна хидролиза те се разделят на два или повече компонента - агликон и въглехидрат (или няколко въглехидрата). Много от гликозидите са токсични или имат силен физиологичен ефект, например гликозиди на дигиталис, строфант и др. Най-често гликозидите се намират в листата и цветята на растенията, по-рядко в други органи. Съставът на гликозидите включва въглерод, водород, кислород, по-рядко азот (амигдалин) и само някои съдържат сяра (синалбин, мирозин) хидролиза въглерод водород кислород азот азот (амигдалин) серус албин мирозин
ХИМИЧНИ И ФИЗИЧНИ СВОЙСТВА НА ГЛИКОЗИДИТЕ От химическа гледна точка гликозидите са захарни естери, които не дават карбонилни реакции, което означава, че карбонилната група на захарите е свързана с агликон, подобно на алкил гликозидите на синтетичните гликозиди. В гликозидните молекули захарните остатъци са свързани с агликона, който е фармакологично активната част на гликозида, чрез O, N или S атома предимнохидроксилни производни от алифатния или ароматния ред. Структурата на много естествени гликозиди не е добре разбрана. При взаимодействие на захари с алкохоли, меркаптани, феноли и други вещества в присъствието на солна киселина се получават синтетични гликозиди. Съединения от този вид се образуват особено лесно при взаимодействие на хидроксил или други производни с ацетохлоро- или ацетобромоглюкоза.Алкохолните меркаптанамифеноли се образуват при хидролиза на гликозиди, когато се образуват други захари , гликозиди. Гликозидите са твърди, нелетливи, предимно добре кристализирани, по-рядко аморфни вещества, лесно разтворими във вода и алкохол. Водните разтвори на гликозидите имат неутрална реакция. Въпреки че тяхното разграждане на захари и агликони става много лесно, известни са и гликозиди (сапонини), които не се разграждат дори от разредени киселини (H 2 SO 4) при продължително нагряване. Когато гликозидите се разграждат от ензими, се наблюдава известна селективност; само определен ензим е способен да разгради определен гликозид. По-рядко един ензим разгражда няколко гликозида; например, емулсинът разгражда не само амигдалин, но и салицин, ескулин, кониферин и някои други гликозиди, но не разгражда синигрин. Ензимът от дрожди разгражда амигдалин до прунозин, напротив, емулсинът го разгражда до бензалдехид, сапонин, ескулин, синигрин, прунозин
Хидролизиращият ефект на ензимите е тясно свързан със структурата на гликозидната молекула и асиметрията на въглеродните атоми на захарите. Например, дясновъртящият α-метил глюкозид се разцепва от инвертин, докато левовъртящият му изомер не се променя, напротив, β-метил глюкозидът се разцепва от емулсин, без да се засяга α-изомерът. Естествените гликозиди, разградени от емулсин, имат частично разграждане на гликозидите в самото растение, тъй като ензимът, който се намира в него (макар и в различни клетки), понякога влиза в контакт с него. Същото нещо при определени обстоятелства се случва, когато растенията се изсушават или от тях се изолират гликозиди. Поради това често гликозидите, получени от изсушени растения, се различават рязко от гликозидите, открити в прясното растение. В изсушено растение ензимите обикновено не проявяват своето хидролитично действие, но когато се навлажнят с вода, особено при °C, настъпва интензивна реакция на хидролиза. При ниски температури, при наличие на влага, действието на ензимите се забавя, а при 0 °C е почти неоткриваемо. Над 70 °C, напротив, настъпва инактивиране и разрушаване на ензимите за хидролиза. Тясно свързани с глюкозидите, т.е. глюкозните естери, са пентозидите или рамнозидите, които при хидролиза заедно с агликоните образуват рамноза (например франгулин, кверцетин), рамноглюкозиди, които при хидролиза образуват рамноза, глюкоза и други захари (например рутин, хесперидин) рамнозефрангулин кверцетин рутинхесперидин).
КЛАСИФИКАЦИЯ НА ГЛИКОЗИДИТЕ Предишната много разпространена ботаническа класификация понастоящем се използва само за гликозиди с неизвестна структура. Фармакологичната класификация, основана на биологичното действие на гликозидите, също не издържа. Най-подходящо химическа класификация, въз основа на химическа структураагликони или захари, образувани при хидролизата на гликозидите. В този случай гликозидите се наричат захари с добавяне на наставката „ide“. По този начин гликозидите, които разцепват пентозата, се наричат пентозиди, а гликозидите, които разцепват хексозата, се наричат хексозиди. Последните от своя страна се разделят на подгрупи, например тези, които разделят глюкозата, се наричат глюкозиди, тези, които разделят фруктозата или галактозата, се наричат фруктозиди, галактозиди и т.н
ИЗОЛИРАНЕ НА ГЛИКОЗИДИ ОТ РАСТЕНИЯ: Методите за изолиране на гликозиди от растения са много разнообразни и зависят от природата на гликозидите и връзката им с разтворителите. Изолирането често е много трудно поради лесното им разлагане. Обикновено при изолиране на гликозиди се изключва използването на киселини и основи, както и ензими, които разлагат гликозидите. За тази цел растението се третира със спирт в присъствието на алкални агенти (сода, поташ и др.) и след това се екстрахира с подходящи разтворители (вода, алкохол, етер, хлороформ, дихлороетан, етилацетат и др.) при подходяща температура. температура. Понякога гликозидите се превръщат в неразтворими, лесно пречистени съединения и след това се разлагат, за да се изолират в чистата им форма. Натрошеният растителен материал се подлага на екстракция в дифузори (перколатори) и след това се пречиства, за да се отстранят танините. оцветители, лигавици, протеини и други вещества, наречени „баласт“. Поради обикновено ниското съдържание на гликозиди в растенията, те често се ограничават до изолиране не на отделни вещества, а на техните смеси под формата на водни разтвори, стандартизирани за биологичния им ефект върху животните. Такива лекарства се наричат неогаленови или новогаленови. Обикновено 1 ml от такъв разтвор съдържа определено количество гликозиди, изразено в единици действие (AU). Например, активността на сърдечните гликозиди се изразява в жабешки (LED) или котешки (CED) единици, които характеризират най-малкото количество вещество, което проявява биологичен ефект върху животните. Естествено, ако е възможно да се изрази активността на гликозидите в тегловни единици, последните се изразяват в грамове (или милиграми). Особено големи трудности възникват при изучаването на растенията с цел търсене на гликозиди. В този случай се използват две основни направления: „метода на водещия“ или диференциално последователно извличане. „Оловният метод” се основава на изолирането на съставните части на растението под формата на оловни соли и разделянето на последните според различната им разтворимост в определени разтворители. При диференциална екстракция растителният материал се екстрахира последователно с различни разтворители и химикали и всеки екстракт се изследва.
КАЧЕСТВЕНИ РЕАКЦИИ НА ГЛИКОЗИДИТЕ Гликозидите се класифицират като химични агенти по различни начини. За разлика от алкалоидите, те обикновено не дават специфични реакции; те не намаляват нито решението на Фелинг, нито разтвор на амоняксребърен оксид. Изключение правят тези гликозиди, чиито агликони съдържат редуциращи групи. След хидролиза на гликозида чрез кипене на воден разтвор с разреден разтвор на сярна киселина, получената захар се открива чрез неговата редуцираща способност с разтвор на Фелинг. По-общо е ензимно разцепване, което позволява не само за да се установи наличието на гликозида, но и да се докаже неговата идентичност чрез сравнение с познат. Това най-често се прави с помощта на ензима емулсин. Всички такива гликозиди имат ляво въртене във водни разтвори, докато глюкозата, образувана в резултат на хидролиза, има дясно въртене. Въз основа на тези две разпоредби, всеки гликозид се характеризира със своя характерен индекс на ензимолитично възстановяване. Този индекс се отнася до съдържанието на глюкоза, изразено в милиграми в 100 ml от тестовия разтвор, в резултат на разцепването на гликозида в количество, необходимо за промяна на въртенето надясно с 1 ° C в епруветка с дължина 20 cm на гликозидите обикновено са подходящи само при липса на свободни захари. Така много гликозиди с пречистена волска жлъчка и сярна киселина дават червен цвят, а алкохолен 20% разтвор на α-нафтол с концентрирана сярна киселина дава син, виолетов или червен цвят. Подобно оцветяване се получава и при използване на β-нафтол или резорцинол. Гликозиди, съдържащи фенол или съединения с фенолен хидроксил като агликон, дават цвят на железен хлорид. При някои гликозиди реакцията протича по-ясно, когато се използват алкохолни разтвори на реагента. Гликозидите, чиито агликони съдържат карбонилна група, се идентифицират като хидразони, семикарбазони или оксими. При внимателно ацетилиране с оцетен анхидрид много глюкозиди дават характерни ацетилови производни. Действието на ацетилираща смес понякога се използва за откриване на глюкоза като захарен компонент на гликозид. Неговото откритие се основава на превръщането на пентаацетилглюкоза, получена чрез ацетилиране, в пентаацетилглюкозил-р-толуидид под действието на р-толуидин. Това съединение е неразтворимо в алкохол, има ляво въртене и има остра точка на топене хидразон полукарбазон оксимовацетен анхидрид
САПОНИНИ Сапонините са сложни безазотни органични съединения от гликозиди от растителен произход с повърхностно активенсвойства. При разклащане разтворите на сапонини образуват гъста, устойчива пяна. Името идва от латинското sapo (род saponis) сапун. Широко разпространен в природата, намира се в различни части на растенията: листа, стъбла, корени, цветя, плодове. Съдържа агликон (сапогенин) и въглехидратна част от повърхностно активни гликозиди и сапун-агликон-въглехидрат
АЛКАЛОИДИ Алкалоиди Алкалоидите (от латински alkali alkali и др. гръцки ε δος вид, вид) са група азотсъдържащи органични съединения от естествен произход (най-често от растителен произход), предимно хетероциклени, повечето от които притежават свойствата на слаба основа ; Те също така включват някои неутрални и дори слабо киселинни съединения, които биогенетично са свързани с основните алкалоиди. Аминокиселините, нуклеотидите, аминозахарите и техните полимери не са алкалоиди. Понякога синтетични съединения с подобна структура се наричат също алкалоиди латински алкални старогръцки азотсъдържащи органични съединения хетероциклични основи
"Биология. Бактерии, гъби, растения. 6 клас" V.V. Пчелар
Характеристики на структурата на растителната клетка
Въпрос 1. Как да си приготвим препарат от люспи от лук?
За да приготвите препарата за кора от лук, трябва:
1) пригответе предметно стъкло, като го избършете старателно с марля;
2) използвайте пипета, за да нанесете 1-2 капки вода върху предметно стъкло;
3) с помощта на дисекционна игла внимателно отстранете малко парче прозрачна кожа от вътрешната повърхност на люспите на лука, поставете го в капка вода и го изправете с върха на иглата;
4) внимателно покрийте капката вода с кожата с покривно стъкло.
Лекарството е готово. Може да се види през микроскоп. Можете да оцветите препарата с йоден разтвор. За да направите това:
Нанесете капка йоден разтвор върху предметното стъкло до покривното стъкло, така че йодният разтвор да попадне под покривното стъкло;
от другата страна на покривното стъкло използвайте филтърна хартия, за да отстраните излишния йоден разтвор
Въпрос 2. Каква е структурата на клетката?
Всяка растителна клетка има плътна прозрачна обвивка с пори (фиг. 1). Съставът на стените на растителните клетки включва специално вещество - целулоза, което им придава здравина. Вътре в клетката има безцветно вискозно вещество - цитоплазма. В цитоплазмата има малко плътно ядро, в което може да се различи ядрото. Почти всички клетки имат кухини - вакуоли. Те са пълни с клетъчен сок. Растителната клетка се характеризира с множество малки тела - пластидисъдържащ пигмент. Така зеленият цвят на листата се определя от пластиди, наречени хлоропласти, които съдържат зеления пигмент хлорофил. Различните цветове на цветните венчелистчета се определят от пластиди, наречени хромопласти, които съдържат червени, сини и други цветни пигменти. Например, синият цвят се дава от пигмент - ксантофил.
ориз. 1. Устройство на растителна клетка
Въпрос 3. Къде е клетъчният сок и какво съдържа?
Клетъчният сок се намира в клетъчните вакуоли. Клетъчният сок съдържа вода с разтворени захари и други органични и неорганични вещества. Клетъчният сок може да съдържа оцветяващи вещества - пигменти.
Въпрос 4. В какъв цвят могат да оцветят различните части на растенията багрилата, открити в клетъчния сок и пластидите?
Боите от клетъчния сок могат да придадат сини, лилави и пурпурни цветове на венчелистчетата и други части на растенията. Пластидите могат да дадат различни растителни органи, по-специално листа, зелени, жълти, червени или оранжеви цветове. Цветът на пластидите зависи от наличието на оцветяващи вещества или пигменти. И така, зеленият пигмент придава зеления цвят на листата. хлорофил.