Производные протопласта – включения

Включения образуются в результате жизнедеятельности клетки. Их можно разделить на запасные питательные вещества и отбросы, или экскреторные вещества.

К запасным питательным веществам относятся углеводы, белки и липиды. Для диагностики растительного сырья часто используют углевод крахмал, относящийся к полисахаридам (С6Н12О5)n и дающий цветную реакцию с реактивом Люголя (раствор йода в йодистом калии) – посинение. Запасные углеводы откладываются в виде крахмальных зерен.Накапливаются в семенах гороха, риса, кукурузы и клубнях картофеля. Различают простые, сложные и полусложные крахмальные зерна. Форма, величина и структура крахмальных зерен специфичны для каждого вида растений (Рис.1).

Рис. 1. Крахмальные зерна. А – овса (сложные); Б – картофеля (простые и полусложные); В – молочая (простые); Г – в клетках черешка герани; Д – фасоли (простые); Е – кукурузы (простые); Ж – пшеницы (простые мелкие и крупные).

Запасные белки встречаются в виде алейроновых зерен. Различают простые и сложные зерна. В простом алейроновом зерне внутренняя структура не заметна. В сложном алейроновом зерне можно различить кристаллоиды и глобоиды. Алейроновые зерна каждого вида растений имеют определенную структуру и являются диагностическим признаком лекарственного растительного сырья (Рис. 2).

Рис. 2. Рис. 3.

Рис. 2. Белковые тела (алейроновые зерна) в клетках эндосперма клещевины, из которых извлечена часть запасного масла (светлые кружки – липидные капли) под световым микроскопом: Кр – белковые кристаллы; Гл – глобоиды; Ма – аморфный белок матрикса белкового тела; По – поры в клеточной оболочке.

Рис. 3. Липидные капли (ЛК) и митохондрии (М) в дифференцирующейся трахеиде ели под электронным микроскопом (схемат.), увел. 12000.

Липиды – в виде жировых капель (Рис. 3) обычно располагаются в гиалоплазме и встречаются практически во всех растительных клетках. Особенно много их в семенах подсолнечника, льна, горчицы и др.

Из группы экскреторных веществ в растительных клетках чаще всего встречается щавелево-кислый кальций, или оксалат кальция (СаС2О4). Выделяемая в процессе дыхания клетки щавелевая кислота нейтрализуется ионами кальция, поступающими в растения из почвенного раствора. Форма отложений оксалата кальция специфична у разных растений: одиночные кристаллы (кубические, призматические, стилоиды), рафиды (игловидные кристаллы, лежащие в клетке параллельно друг другу виде пучка), друзы (сростки пирамидальных кристаллов), кристаллический песок (скопление множества мелких кристаллов) (Рис. 4). Кристаллы образуются в тканях и органах, которые периодически сбрасываются растениями (листья, кора). Форма кристаллов используется для микродиагностики лекарственного растительного сырья (ЛРС).

Для диагностики ЛРС используется также цистолиты, которые состоят из карбоната кальция или кремнезема и представляют собой выросты клеточной оболочки внутрь клетки (Рис. 4).

Рис. 4. Кристаллы и скопления минеральных солей в клетках. А – цистолит в клетке эпидермы листа инжира; Б – рафиды в клетках листа традесканции; В – друзы в клетках палисадной ткани листа инжира; Г – друзы и одиночные кристаллы в клетках черешка бегонии; Д – одиночные кристаллы в клетках эпидермы чешуи луковицы лука.

Вакуоли

Вакуоли - производные ЭПС, ограниченные мембраной и заполненные клеточным соком. Клеточный сок – это водный раствор органических и неорганических веществ. Большинство органических веществ клеточного сока - продукты метаболизма протопласта. Наиболее обычны различные углеводы, играющие роль запасных питательных веществ (глюкоза, фруктоза, сахароза, инулин и др.), а также органические кислоты (щавелевая, яблочная, лимонная и др.). В вакуолях часто концентрируются вторичные метаболиты: флавоноиды, антоцианы, танниды, азотосодержащие вещества – алкалоиды. Многие из них используются для изготовления лекарственных препаратов.

Функции вакуолей: регуляция водно-солевого обмена; поддержание тургорного давления внутриклеточной жидкости; накопление запасных веществ и «захоронение» отбросов, т.е. конечных продуктов метаболизма клетки.

Клеточная оболочка

Клеточная оболочка - располагается по периферии клетки, придает ей прочность, форму, защищает протопласт, является продуктом жизнедеятельности протопласта. Состоит из клетчатки (целлюлозы), гемицеллюлозы, пектиновых веществ. Поры – это неутолщенные места клеточной оболочки. Они связывают соседние клетки друг с другом. В процессе жизнедеятельности клеток наступают вторичные изменения клеточной стенки:

1. Одревеснение – пропитывание клеточной стенки лигнином, что повышает ее твердость и прочность, понижает пластичность и способность расти. Процесс отложения лигнина – одревеснение – наблюдается в разных органах и тканях.

2. Опробковение – пропитывание оболочки суберином. Оболочка клетки становится непроницаема для воды и газов, а клетка быстро отмирает. Выполняет защитную функцию.

3. Кутинизация – это наслоение на клеточную стенку кутина (жироподобное вещество). Предохраняет органы растения от избыточного испарения, защищает от проникновения паразитов, механических повреждений.

4. Минерализация – инкрустация стенок поверхностных клеток углекислым кальцием или кремнеземом (хвощи, осоки, злаки). Осевые органы становятся более прочными; минерализация защищает растения от поедания животными и паразитами.

5. Ослизнение – образование слизей и камедей в стенках клеток. Они создают влажную среду вокруг зародыша семени.

Оболочки делящихся и растущих клеток называют первичными. Они богаты водой, целлюлозы в них не более 30%. В процессе жизнедеятельности толщина клеточной стенки может увеличиваться, а объем полости клетки сократиться. Такая оболочка называется вторичной. В ней содержится меньше воды, а количество целлюлозы достигает 40-50% от массы сухого вещества. Вторичная оболочка иногда откладывается неравномерно: в виде колец, спиралей, что позволяет клеткам сохранять способность к растяжению в длину (кольчатые и спиральные сосуды) (Рис. 15).