В клетках семян кукурузы и риса много
Обновлено: 18.09.2024
Образование включений вызвано избыточным накоплением некоторых продуктов обмена веществ в определенных участках клетки – в вакуоли, гиалоплазме, различных органеллах, реже в клеточной стенке. Эти вещества часто выпадают в осадок в аморфном виде или в форме кристаллов – включений. Включения имеют определенную форму и хорошо видны в световой микроскоп. По наличию тех или иных включений, их форме и распределению можно отличить одни виды, роды и семейства растений от других, поэтому они часто служат важным диагностическим признаком при анализе лекарственного растительного сырья.
Включения представляют собой либо запасные вещества (временно выведенные из обмена веществ соединения), либо конечные продукты обмена. К первой категории включений относятся крахмальные зерна, липидные капли и отложения белков; ко второй – кристаллы некоторых веществ.
Крахмальные зерна – наиболее распространенные включения растительных клеток. Полисахарид крахмал – основной тип запасных питательных веществ растений. Он является и самым важным соединением, используемым в пищу растительноядными животными. Крахмал зерновок хлебных злаков, клубней картофеля, плодов банана – важнейший источник питания людей. Пшеничная мука состоит из зерен крахмала почти на 75%, в клубнях картофеля крахмал составляет 20-30%. В химическом отношении крахмал представляет собой альфа-1,4-D-глюкан, молекулы имеют вид разветвленных цепей, в крахмальном зерне они располагаются по радиусам.
Крахмальные зерна образуются в строме пластид. В хлоропластах на свету откладываются зерна ассимиляционного (первичного) крахмала, образующиеся при избытке сахаров – продуктов фотосинтеза. Образование осмотически неактивного крахмала предотвращает повышение осмотического давления в хлоропласте. Ночью, когда фотосинтез не происходит, ассимиляционный крахмал с помощью ферментов гидролизуется до сахаров и транспортируется в другие части растения. Запасной (вторичный) крахмал откладывается в амилопластах клеток различных органов растений (корнях, подземных побегах, семенах) из сахаров, притекающих из фотосинтезирующих клеток. При необходимости запасной крахмал также превращается в сахара.
Образование крахмальных зерен начинается в определенных точках стромы пластиды, называемых образовательными центрами. Рост зерна происходит путем последовательного отложения слоев крахмала вокруг образовательного центра. Смежные слои в одном зерне могут иметь различный показатель преломления света, и тогда они видны под микроскопом – слоистые крахмальные зерна. Расположение слоев может быть концентрическим (пшеница) или эксцентрическим (картофель) (рис. 2.10 ). Если в амилопласте имеется один образовательный центр, вокруг которого откладываются слои крахмала, то возникает простое зерно, если два и более – то образуется сложное зерно, состоящее как бы из нескольких простых. Полусложное зерно образуется в том случае, если крахмал сначала откладывается вокруг нескольких точек, а затем, после соприкосновения простых зерен, вокруг них возникают общие слои (рис. 2.10 ).
Форма, размер, количество в амилопласте и строение (положение образовательного центра, слоистость, наличие или отсутствие трещин) крахмальных зерен часто специфичны для вида растения (рис. 2.10 ). Обычно крахмальные зерна имеют сферическую, яйцевидную или линзовидную форму, однако у картофеля она неправильная. Наиболее крупные зерна (до 100 мкм) характерны для клеток клубней картофеля, в зерновке пшеницы они двух размеров – мелкие (2-9 мкм) и более крупные (30-45 мкм). Для клеток зерновки кукурузы характерны мелкие зерна (5-30 мкм). Сложные крахмальные зерна у риса, овса, гречихи.
Рис. 2.10. Крахмальные зерна различных видов растений : А – картофель; Б – пшеница; В – овес; Г – рис; Д – кукуруза; Е – гречиха; 1 – простое зерно; 2 – сложное зерно; 3 – полусложное зерно.
Реактивом на крахмал является раствор йода в растворе калия йодида – реактив Люголя. Он окрашивает крахмальные зерна в сине-фиолетовый цвет.
Отложения крахмала широко распространены во всех органах растения, но особенно богаты им семена, подземные побеги (клубни, луковицы, корневища), паренхима проводящих тканей корней и стеблей древесных растений.
Липидные капливстречаются практически во всех растительных клетках. Жирные масла накапливаются у огромного количества растений и по своему значению являются второй после крахмала формой запасных питательных веществ. Особенно богаты ими семена и плоды. Семена некоторых растений (подсолнечник, хлопчатник, арахис) могут содержать до 40% масла от массы сухого вещества. Поэтому растительные жиры получают, главным образом, из семян.
Липидные капли накапливаются непосредственно в гиалоплазме. Они выглядят как мелкие сферические тела, каждая капля отделена от гиалоплазмы мембраной. Иногда липидные капли называют сферосомами.
Реактивом на жирное масло является краситель судан III, липидные капли окрашиваются им в оранжево-красный цвет.
Белковые включения в виде разнообразных аморфных или кристаллических отложений образуются в различных органеллах клетки. Наиболее часто белковые кристаллы можно встретить в ядре, реже - в гиалоплазме, строме пластид, в расширениях цистерн эндоплазматической сети, матриксе пероксисом и митохондрий. Размер белковых кристаллов чаще всего находится за пределами разрешающей способности светового микроскопа.
Запасные белки относятся к категории простых белков – протеинов, в отличие от сложных белков – протеидов, составляющих основу протопласта. В наибольшем количестве они откладываются в запасающей ткани сухих семян в виде алейроновых зерен, или белковых телец.
Алейроновые зерна обычно имеют сферическую форму и различный размер (0,2-20 мкм). Они окружены мембраной и содержат аморфный белковый матрикс, в который погружены кристаллические включения – один (реже, 2-3) белковый кристалл ромбоэдрической формы и округлые глобоиды (от одного до многих) (рис. 2.11 ). Глобоиды состоят из фитина (соли инозитгексафосфорной кислоты) и являются местом хранения запасного фосфора. Алейроновые зерна, содержащие кристаллы, называют сложными. Они характерны для запасающих клеток семян масличных растений (лен, подсолнечник, тыква, горчица, клещевина и др.). Реже встречаются простые алейроновые зерна, не содержащие кристаллов, а только аморфный белок (бобовые, рис, кукуруза) (рис. 2.12 ).
Рис. 2.11. Алейроновые зерна в клетках эндосперма семян клещевины : Кр – белковые кристаллы; Гл – глобоиды; Ма – белковый матрикс.
Запасные белки во время развития семян откладываются в вакуоли. При созревании семян, сопровождающемся их обезвоживанием, белковые вакуоли высыхают, белок и фитин выпадают из раствора в осадок и могут кристаллизоваться. При прорастании семян алейроновые зерна поглощают воду, набухают и постепенно превращаются в типичные вакуоли. Белки и вещества глобоидов расходуются на рост и развитие проростка.
Рис. 2.12. Простые алейроновые и крахмальные зерна в клетке семядоли семени фасоли : 1 – простые алейроновые зерна; 2 – крахмальное зерно.
Белковые включения можно окрасить реактивом Люголя в золотисто-желтый цвет.
Кристаллы кальция оксалатачасто встречаются в растительных клетках. Они откладываются только в вакуолях. Форма кристаллов кальция оксалата довольно разнообразна (рис. 2.13) и часто специфична для определенных растений, что используется при диагностике лекарственного растительного сырья. Это могут быть одиночные кристаллы ромбоэдрической, октаэдрической или удлиненной формы (листья белены), друзы – звездчатые сростки кристаллов шаровидной формы (листья спорыша, дурмана, сенны, корни ревеня), рафиды – мелкие игольчатые кристаллы, собранные в пучки (листья ландыша, корневища марены), стилоиды – более крупные, палочковидные кристаллы (листья ландыша) и кристаллический песок – скопления множества мелких одиночных кристаллов (листья красавки). Наиболее часто встречаются друзы.
Рис. 2.13. Формы кристаллов кальция оксалата : 1,2 – рафиды (1 – вид сбоку, 2 – вид на поперечном срезе); 3 – друза; 4 – кристаллический песок; 5 – одиночный кристалл.
Вдоль волокон в коре или вдоль жилок листьев у ряда растений (кора дуба, корни солодки, листья сенны) встречается кристаллоносная обкладка – расположенные параллельными рядами клетки с одиночными кристаллами кальция оксалата (рис.2.14 ).
Рис. 2.14. Жилка с кристаллоносной обкладкой в листе сенны.
В отличие от животных, которые выделяют избыток ионов во внешнюю среду вместе с мочой, растения, не имеющие развитых органов выделения, вынуждены накапливать их в тканях. Обычно считают, что кристаллы кальция оксалата – конечный продукт жизнедеятельности клетки, предназначенный для выведения излишков кальция. Действительно, кристаллы образуются в больших количествах в тех органах и тканях, которые растения время от времени сбрасывают (листья и кора). Однако имеются данные, что кристаллы могут исчезать из вакуолей. В таком случае их можно рассматривать как место отложения запасного кальция.
Подтвердить химическую природу кристаллов кальция оксалата можно действием концентрированных минеральных кислот. Под действием кислоты хлористоводородной кристаллы растворяются. При действии кислоты серной кальция оксалат переходит в нерастворимый кальция сульфат (гипс), образующий многочисленные игольчатые кристаллы.
К кристаллическим включениям близки цистолиты. Они чаще всего состоят из кальция карбоната или кремнезема и представляют собой гроздевидные образования, возникающие на выступах клеточной стенки, вдающейся внутрь клетки (рис. 2.15 ). Цистолиты характерны для растений семейств крапивных, тутовых. Значение цистолитов пока не выяснено.
Вопрос 1. Какие растения называют двудольными, а какие — однодольными?
У двудольных растений зародыши семян имеют две семядоли (фасоль, горох, яблоня и многие другие). Зародыши семян однодольных растений имеют одну семядолю (пшеница, кукуруза и др.).
Вопрос 2. Каково строение семени фасоли?
Строение семени двудольного растения рассмотрим на примере семени фасоли (рис. 1). Снаружи семя покрыто гладкой семенной кожурой, которая образовалась из покровов семязачатка. Семенная кожура защищает семя от потерь влаги и механических повреждений. На вогнутой стороне семени заметен рубчик — след от семяножки, при помощи которой семя крепилось к околоплоднику. Под семенной кожурой располагается зародыш. Зародыш состоит из двух мясистых семядолей, в которых сосредоточен запас питательных веществ, зародышевых корешка, стебелька и почечки. На вогнутой стороне семени имеется рубчик — место прикрепления семени к семяножке. Над рубчиком находится маленькое отверстие — микропиле. Через микропиле в семя проникают воздух и вода. Семя фасоли не содержит эндосперма. Запасные питательные вещества сосредоточены в зародышевых стебельке, корешке, а также семядолях, поэтому перечисленные части зародыша выполняют питательную функцию.
Рис. 1. Строение семени фасоли.
Вопрос 3. Где находится запас питательных веществ в семенах фасоли, ясеня, миндаля?
У фасоли запас питательных веществ находится в клетках зародыша, в основном в семядолях. У ясеня и миндаля запас питательных веществ находится в особой запасающей ткани — эндосперме, который располагается под семенной кожурой и окружает зародыш будущего растения.
Вопрос 4. Какое строение имеет зерновка пшеницы?
Строение семени однодольных растений рассмотрим на примере зерновки пшеницы (рис. 2.). У зерновки тонкий околоплодник срастается с семенной кожурой. Большую часть семени занимает мучнистый эндосперм, снизу к нему примыкает зародыш. Зародыш состоит из одной семядоли, которая называется щитком, зародышевы корешка, стебелька и почечки. Щиток непосредственно граничит с эндоспермом и осуществляет всасывание питательных веществ зародышем при прорастании семени.
Рис. 2. Строение семени пшеницы
Вопрос 5. Как расположен эндосперм у разных однодольных растений?
У других однодольных растений (лук, ландыш) эндосперм окружает зародыш со всех сторон. У пшеницы и других злаков эндосперм прилегает к зародышу с одной стороны. Среди однодольных имеются растения, семена которых не содержит эндосперма (чистяк). Семя у чистяка состоит из тонкой кожуры и зародыша, в котором сосредоточены все запасы, накопленные при созревании семени.
Вопрос 6. Чем различаются зародыши двудольных и однодольных растений?
У двудольных растений зародыш имеет две семядоли. Зародыш однодольных имеет только одну семядолю.
Задания Д6 C3 № 869
Используя приведённую ниже таблицу, ответьте на вопросы.
Содержание воды и некоторых органических веществ в составе семян растений
| Растения | Содержание, % | |||
|---|---|---|---|---|
| Вода | Белки | Жиры | Углеводы | |
| Овёс | 15,0 | 13,0 | 7,0 | 63,0 |
| Рис | 15,0 | 7,4 | 0,4 | 76,4 |
| Арахис | 13,4 | 26,3 | 43,2 | 9,9 |
| Кукуруза | 13,0 | 11,6 | 5,3 | 78,9 |
Семена какого растения из перечисленных в таблице наиболее богаты белками?
Какое вещество из перечисленных в таблице содержится в семенах риса и овса в одинаковых долях?
В семенах каких двух растений из перечисленных в таблице содержится больше всего углеводов?
Задания Д6 № 870
Ниже приведены фотографии указанных в таблице растений. Подпишите под каждой фотографией название соответствующего растения.
Содержание воды и некоторых органических веществ в составе семян растений
| Растения | Содержание, % | |||
|---|---|---|---|---|
| Вода | Белки | Жиры | Углеводы | |
| Овёс | 15,0 | 13,0 | 7,0 | 63,0 |
| Рис | 15,0 | 7,4 | 0,4 | 76,4 |
| Арахис | 13,4 | 26,3 | 43,2 | 9,9 |
| Кукуруза | 13,0 | 11,6 | 5,3 | 78,9 |
Для выполнения этого задания надо внимательно посмотреть на картинки и вспомнить отличительные особенности каждого растения.
Ответ: A — арахис, Б — рис, В — овёс, Г — кукуруза.
Источник: ВПР 2018 год по биологии 5 класс. Вариант 9., ВПР 2019 год по биологии 5 класс. Вариант 13.
Задания Д6 C3 № 1118
Используя приведённую ниже таблицу, ответьте на вопросы.
Содержание воды и некоторых органических веществ в составе семян растений
| Растения | Содержание, % | |||
|---|---|---|---|---|
| Вода | Белки | Жиры | Углеводы | |
| Овёс | 15,0 | 13,0 | 7,0 | 63,0 |
| Рис | 15,0 | 7,4 | 0,4 | 76,4 |
| Арахис | 13,4 | 26,3 | 43,2 | 9,9 |
| Кукуруза | 13,0 | 11,6 | 5,3 | 78,9 |
Семена какого из указанных в таблице растений содержат наименьшее количество белка?
Какое из указанных в таблице веществ содержится в семенах риса и овса в одинаковых долях?
В семенах каких из указанных в таблице растений содержание углеводов находится в интервале 60–77%?
Информационно-аналитический портал
для крестьянских фермерских хозяйств
14 Ноябрь 2012 г. 12:55
Строение и химический состав зерна, масличных культур, зернобобовых культур и семян
Качество зерна как объекта хранения и переработки зависит от его видовых и сортовых особенностей, а также от условий развития растения в поле.
Зерно и его потенциальные технологические свойства формируются в процессе развития под влиянием многочисленных факторов. Формирование технологических свойств зерна можно представить в виде схемы (рис. 1.1).
Сформировавшиеся свойства зерна оказывают определяющее влияние на многие процессы его послеуборочной обработки, хранения и переработки, но зачастую и сами изменяются в результате этих процессов. Поэтому знакомство с внешним (морфологией) и внутренним (анатомией) строением является началом глубокого познания процессов, происходящих в зерне. Морфология и анатомия плодов и семян составляют важную сторону технологической характеристики зерна.
Морфологическое и анатомическое строение зерна злаковых практически одинаково, за исключением некоторых особенностей. Ниже приводится морфологическое строение наиболее распространенной культуры - зерновки пшеницы (рис. 1.2).
Для описания морфологических особенностей зерна любой культуры приводят характеристику его формы, размеров, характера поверхности, окраски и других отличительных признаков.
Зерновка пшеницы имеет удлиненную, округло-овальную форму. В зерновке различают спинную и брюшную стороны. Ее выпуклая сторона называется спинкой, а противоположная, более плоская - брюшком. На брюшке имеется продольное углубление - бороздка. В нижней части спинной стороны зерновки находится зародыш. На противоположной верхней части зерновки имеется хохолок, состоящий из тонких волосков - выростов покровной ткани. Каждую из двух боковых сторон зерновки называют бочком.
У зерновки различают длину, ширину и толщину. Длина зерна (Д) - это расстояние между его основанием, или нижней частью, и верхушкой; ширина (Ш) - наибольшее расстояние между боковыми сторонами; толщина (Т) - расстояние между спинкой и брюшком зерновки. Соотношение между линейными размерами чаще всего соответствует условию Д
Читайте также: