Где хранятся питательные вещества в пшенице

Обновлено: 18.09.2024

Запас питательных веществ находится либо в самом зародыше, либо в специальной запасающей ткани семени. Если рассматривать структуру семян двудольных растений более подробно, то нужно отметить, что большая часть белков, жиров, углеводов находится в семядолях. Семядоли - это видоизмененные листья.

В семенах однодольных растений такие вещества откладываются в запасающей ткани, которая называется эндосперма. В ней также содержатся крахмал и растительный белок, а иногда и минеральные вещества и вода.

Зерновые культуры — исходное сырье для изготовления муки, макаронных и хлебобулочных изделий, кормов для скота. Наиболее ценными в пшенице являются ферментативные, белковые и углеводные свойства. Семя злакового растения называется зерновкой. Строение зерна пшеницы и его составляющие — важная информация для тех, кто стремиться повысить урожайность зерна.

Строение зерновки

Строение зерновки пшеницы (продольный разрез):

2 плодовые оболочки;
2 семенные оболочки;
алейроновый слой эндосперимия;
щиток;
почка;
зародыш;
корешки зачатков;
эндосперм;
хохолок.

У пленчатых сортов зерновка пшеницы покрыта чешуйками, прикрывающими цветок. У голозерных сортов зернышки быстро отделяются от чешуек.

Строение семени

Строение семени пшеницы основывается на эндосперме. Он представляет из себя ядро мучнистой структуры. В центральной его части расположены крупные, тонкостенные, обычно неправильной формы клетки. По мере удаления от центра клетки приобретают прямоугольную форму. Внутри клеточных структур расположены белки, образующие сплошную матричную систему с крахмальными гранулами.

Краевой слой эндосперимия алейроновый. По внешнему виду он резко отличается от структуры остального семени. Его формируют клетки с толстыми стенками, похожие на кубики.

Оболочка

Оболочки играют защитную функцию. Голозерные сорта имеют 2 оболочки. Снаружи перикарпий, образующийся из тканей завязи. Перикарпий состоит из трех слоев, формируемых толстостенными клеточными одревесневшими структурами, полыми внутри. Локализация клеток напоминает по структуре кирпичную кладку. Такое положение делает оболочку более плотной, способной выдерживать механические повреждения.

Семенную оболочку формируют стенки почки. Состоит она из нескольких слоев мелких клеточных структур, неправильной формы. Центральный слой содержит красящее вещество, придающее цвет семени.

По внешнему виду строение семя пшеницы напоминает цилиндр, заостренный сверху и снизу. Цвет его желтовато-золотистый. Структура плотная.

Тип плода пшеницы

Зерновка относится к паракарпным формированиям. Основной ее слой выстлан паракарпным гинецеем. К однодольному типу пшеницу относят, опираясь на характерные морфологические признаки:

Мочковатое корневище — основные корни в процессе роста уходят глубоко в землю, второстепенные располагаются в поверхностном слое.
Семена пшеницы состоят из одной доли.
Стебель представляет собой вытянутый столбик, полый, разделенный изнутри перегородками.
Отсутствует сердцевидная стадия.
Семена пшеницы однодольного типа строения с тонким околоплодником, плотно прилегающим к кожуре зерна.

Строение зародыша семени

Строение зародыша зерна пшеницы:

корешки — центральный и 1-2 пары вторичных;
апикальная меристема;
стебелек;
почечка.

Рассмотреть его можно только при помощи лупы. Семядоля (щиток) представляет собой тонкую пластинку, прилегающую к эндосперму, состоящую из алейроновых клеток. Паренхимная часть щитка состоит из пористых оболочек. По центральной части семядоли проходит линия (тяж), соединяющийся с пучком корешковых сосудов у основания почки. Нижняя область щитка соединена с тканью колеоризы.

С внешней стороны, граничащей с эндоспермом, семядоля покрыта секреторными клетками (эпителием). В момент прорастания эти клеточные структуры выделяют ферменты, расщепляющие сложные питательные соединения на простые водорастворимые элементы.

Щиток образует выступ (лигула) в верхней части зародыша, который закрывает почку от повреждений. В нижней части расположен эпибласт орган, поглощающий влагу из почвы в период прорастания, и передает ее по сосудистой системе.

Апикальная меристема обеспечивает развитие из зародыша полноценного ростка. Она продуцирует все новые клеточные структуры.

Почечка точка роста, состоящая из 3 листовых эмбрионов. Развивается обычно только 2, а 3-й представлен дуговидным валиком. Наружную часть почечки покрывает колеоптиле, предохраняющий семя от повреждений в период вегетации.

В колеоптилярном узле расположены центральный корень и 1-2 пары дополнительных. Все они покрыты пленками из калиптрогена. Внешний слой центрального корня состоит из дерматогена, который превращается в эпиблему в момент прорастания. Последующий слой периблема преобразуется в первичную кору. Плерома — начальный слой центральной цилиндричной полости.

Питательные вещества в зерне

В зерновке запасы питательных веществ содержатся в эндосперме. Наружный его слой, примыкающий к оболочке, содержит зерна алейрона, богатые азотистыми соединениями. Под эндоспермом расположены крахмалсодержащие клетки.

Семена пшеницы содержат в своем составе:

75-85% крахмала;
2% сахарозы;
0,3% редуцирующего сахара;
15% белка (глианид, глютенин);
0,5% золы;
0,8% жира;
1,5% пентозана;
0,12% клетчатки.

Слои эндосперма отличаются по содержанию белка. От центральной части до периферии его количество в слоях растет от 7 до 16%. Семена пшеницы состоят из эндосперимия, который занимает около 80% общей массы культуры.

Химический состав зародыша зерна

Зародыш зерна пшеницы состоит из следующих химических элементов:

витамин Е 150 мг/кг;
В1 19 мг/кг;
В2, В6 по 12 мг/кг;
РР 65 мг/кг;
положительные зольные, микро-, макроэлементы;
активные ферменты.

Массовая часть зародыша составляет 2-3%. Пшеничные белки содержат в своем составе незаменимые кислоты. В масле пшеницы главными элементами выступают олеиновые и линолевые кислоты. Помимо этого, в зернах пшеницы имеются каротиноиды, альфа-токоферол, стерины.

Питательные вещества постоянно кочуют от растения к семязачатку в период вегетации.

За счет этого процесса значительное количество питательных соединений скапливается в эндосперме. Зародыш полностью отделяется от семяножки, а питательные вещества переходят в созревшие плоды. Семечко высыхает, теряя влагу. Кожура становится твердой, окружая защитным слоем уже новый зародыш.

Зерна пшеницы являются сырьем для создания муки, из которой впоследствии готовят хлеб и макаронные изделия. Также зерновые культуры подходят для кормления домашнего скота. Пшеница - это кладезь полезных веществ, она полна белками и углеводами, необходимыми для нормального функционирования человеческого организма. Семена растения также называют зерновкой, а ее строение - это важные знания для людей, которые хотят правильно вырастить пшеницу.

Анатомическое строение зерна пшеницы

Продольный разрез зерна показывает, что оно состоит из:

2 оболочек плода;
2 оболочек семени;
алейроновой оболочки эндосперма;
щитка и почек;
зародыша;
корешков зачатков;
эндосперма;
хохолка.

Важно, что у представителей пленчатых видов строение зерновки немного отличается: она еще покрыта чешуйками, которые прикрывают цветок. У голозерных типов сердцевина достаточно легко отделяется от чешуек.

Оболочки

Зерно пшеницы имеет несколько оболочек. Они способны хорошо защитить его от непогоды и перепадов температуры. Первая оболочка очень плотная, так как сама состоит из трех слоев, которые объединены перикарпием. Расположение клеток внутри нее выглядит как кирпичная кладка, что и обеспечивает защитную функцию оболочки.

Центральный слой в оболочке содержит пигмент, который и придает окрас зерну. Строение семени включает также наличие почек. Именно их стенки формируют оболочку.

Зерно пшеницы имеет цилиндрическую форму, обладает прочной структурой.

Эндосперм

Эндосперма выглядит как обычное ядро крахмальной структуры. В его центре находятся плотные и неровные клетки, а по мере удаления от центральной части они становятся более ровными, прямоугольными. Внутри этих клеток находятся белки, которые представляют собой цельную систему с крахмальными гранулами.

Алейроновый слой эпидерма представлен иным составом, его клетки больше напоминают куб по форме, структура более плотная и отчетливая.

Пшеничный зародыш

Зародыш пшеницы состоит из корешков (центральных и вторичных), апикальной образующей ткани, стебелька и почечки.

Строение пшеничного зерна и его зародыша можно детально рассмотреть только при помощи специального оборудования. Семядоля зародыша похожа на маленькую пластину. Последняя находится недалеко от эндосперма. Семядоля или щиток состоит из алейроновых клеток. Имеется также специальная линия, которая соединяет щиток с пучком корешковых сосудов.

С внешней стороны семядоля покрыта эпителием. Ему отводится важная роль из-за способности выделять специальные ферменты, которые расщепляют сложные вещества до простых в процессе прорастания зародыша.

Химический состав зародыша

Зародыш зерна содержит следующие полезные химические компоненты:

витамины E, B1, B2, B6 (больше всего содержится токоферола);
различные зольные вещества, микро- и макроэлементы;
активные энзимы.

Зародыш имеет вес примерно 2-3 % от общей массы зерна. Строение и состав зерна обуславливают его высокую полезность для человеческого организма. Пшеница содержит в себе незаменимые аминокислоты и клетчатку. Также в ней присутствуют каротиноиды и стерины.

Вещества, содержащиеся в зерне

Знания о строении и химическом составе зерна помогают правильно вырастить культуру, оказав ей должный уход.

Пшеница очень важна для экономики страны, так как она чрезвычайно урожайна и питательна. В городах России продукты из пшеницы имеют первостепенную важность у населения. Немалый процент содержания эндосперма в пшенице дает возможность получать высшие сорта муки, которая отличается отменным качеством. Для человека важны многие вещества, содержащиеся в зерне пшеницы, особенно белковые соединения и углеводы, без которых правильная работа организма невозможна.

Помимо полезных веществ, в составе зерна присутствует крахмал, который способен набухать. Также в пшенице есть сахароза, которую выводят разными методами из готовой муки. Она способна вызывать и поддерживать процесс ферментации.

Зародыш пшеницы располагается на остром кончике зерновки, именно из него впоследствии появляется новое растение. Он содержит значительную часть белка (33-39 %), а также различные нуклеопротеиды и альбумины. В зародыше достаточно большое количество сахарозы - около 25 %, а также в составе присутствуют жиры и клетчатка, минеральные вещества (около 5 %). Именно зародышевая часть содержит большое количество витаминов и незаменимых веществ для полноценной работы человеческого организма. В основном это токоферол (витамин Е), как и было сказано выше.

Энергетические свойства

Пшеница содержит большое количество питательных веществ, которые в основном содержатся в эндосперме зерна. В строении важную роль играет внешний слой, который содержит алейроны, богатые азотными соединениями. Ниже эндосперма располагаются крахмалосодержащие клетки.

Зерна пшеницы имеют в составе полезные вещества, которые обуславливают важность присутствия продукта в рационе:

крахмал в размере 75-85 %;
сахарозу;
редуцирующую сахарозу;
белки разных видов;
золы;
жиры и углеводы;
пентозан;
клетчатку.

Пшеница также богата минеральными соединения, аминокислотами. Она важна для организма, так как снабжает его полезными веществами и необходимой энергией.

Пшеница - это сокровищница с веществами, которые отлично питают организм, поддерживая его жизнедеятельность и все процессы обмена. Многие врачи подтверждают этот факт.

Польза пшеницы

Пшеничные зерна имеют три основные составляющие - зародыш, оболочки, эндосперм или ядро. Каждая часть содержит специфичный набор веществ, которые положительно влияют на работу организма.

Пшеница отличается своими необычными свойствами. Она богата питательными веществами, основная доля приходится на углеводы (крахмал, сахароза), также в составе имеет белок, который необходим организму как строительный материал для новых клеток.

В пшенице содержатся витамины A, B, E, D, а также большое количество аминокислот. В комплексе эти вещества способны улучшать состояние иммунной системы, влиять на метаболические процессы, способствовать быстрому росту здоровых волос и улучшению состояния кожи.

Также в составе зерна пшеницы присутствует фолиевая кислота, минералы и углеводы.

О чудотворном влиянии фолиевой кислоты знают уже давно, она отлично влияет на работу мозга, улучшает состояние нервной системы, а также способствует эффективной работе внутренних органов и систем организма. Она обязательно должна присутствовать в рационе беременных женщин для правильного развития плода.

Полинасыщенные жирные кислоты также есть в зернах пшеницы. Немаловажно наличие магния, калия, кальция, железа и фосфора в составе. Пшеница - ценный источник клетчатки, которая значительно облегчает работу желудочно-кишечного тракта, способствует выведению шлаков и токсинов из организма, улучшает общее состояние.

Зерна пшеницы богаты октакозанолом (маслом зародышей пшеницы), в котором содержится витамин E. Именно это масло выводит из организма "плохой" холестерин и способствует накоплению "хорошего".

Польза присутствия пшеницы в ежедневном рационе подтверждена врачами, которые считают, что она способна улучшать и ускорять обменные процессы. Пища усваивается легче, причем даже тяжелая. Микрофлора кишечника также стабилизируется. Если она была нарушена, то благодаря пшенице способна постепенно восстанавливаться. Организм также становится устойчив к перепадам температуры за счет улучшения качества работы иммунной системы, поэтому болезни обходят организм стороной.

Вещества, содержащиеся в пшенице, способны защищать от инфекций, а также восстанавливать после болезни.

Заключение

Анатомическое строение зерна представлено оболочками различных типов, эндоспермом и зародышем. Плодовой оболочкой называется внешняя часть зерна. Она состоит из двух слоев, под ней находится семенной слой. Зародыш разделен на различные части. Питательными веществами зародыш обеспечивает семядоля, это необходимо для его последующего развития в полноценное растение. В эндосперме есть наружный слой и внутренняя мучнистая часть. На последнюю приходится около 85 % всего веса эндосперма.

Зерно пшеницы богато питательными веществами, витаминами, микроэлементами, аминокислотами и клетчаткой, которые способствуют эффективной работе человеческого организма, укреплению иммунитета, улучшению состояния кожи и волос.

Российские ученые, редактируя геном, создали новые линии улучшенной пшеницы

В основе всего этого лежит технология CRISPR/Cas9, используемая для направленного редактирования геномов, однако российская технология гораздо шире, чем просто CRISPR/Cas9. Ведь просто переставлять какие-то кусочки геномов в пробирке сейчас могут и студенты на лабораторных занятиях.

Ученые целенаправленно используют технологию редактирования для получения улучшенных линий пшеницы. Необходимо выбрать важный ген, определить, какие точечные изменения мы хотим в этот ген внести, создать вектор, затем бомбардировать частицами золота вместе с разработанными векторами крохотный зародыш пшеницы, провести культивирование клеток растения в условиях in vitro, регенерировать, провести адаптацию, все проверки и наконец получить полноценное растение, которое уже живет самостоятельно и нормально размножается. А значит уже может быть использовано для создания сорта.

Пшеницу можно улучшать в нескольких направлениях.

Усвоить удобрения

Еще одно важное направление в деле редактирования сортов — это усвояемость растениями удобрений. Ведь существенная часть цены, которая закладывается в урожай зерновых, — это количество вносимых удобрений,— объясняют специалисты.

Вмешательство в геном позволяет изменять и качественный состав продуктов, которые можно получить из пшеницы, — муку, макароны, каши. Можно так скомбинировать отредактированные гены, чтобы получился, например, резистентный крахмал, который очень плохо расщепляется в организме. Таким образом можно получить диетический продукт, в котором меньше калорий. С другой комбинацией генов хлеб будет медленнее черстветь.

В России в 2016 году был принят закон, запрещающий выращивание и разведение в России генно-инженерно-модифицированных растений и животных, за исключением проведения научных работ.

Свои надежды ученые связывают с принятием поправок в закон о ГМО.

На новые технологии редактирования ученые уже получили два патента. На рассмотрении находятся еще две заявки на патенты уже на сами генетически редактированные линии.

Подобные технологии непременно нужно развивать хотя бы на случай всяких форс-мажорных обстоятельств. Достаточно вспомнить в связи с этим историю с COVID-19, считают ученые. Когда он появился, Россия первой создала вакцину. Это произошло потому, что в НИЦЭМ им. Н.Ф. Гамалеи много лет занимались изучением и разработкой технологий создания вакцин на основе аденовируса. И в сельском хозяйстве никто не застрахован от того, чтобы появилась новая вредоносная болезнь, которая будет пробивать любую защиту нынешних сортов. И инструмент редактирования будет наиболее оптимален для решения этой проблемы вместе с селекционерами и фитопатологами.

Вот и во ВНИИСБ полным ходом идет работа. На данный момент в рамках геномного центра создана отредактированная пшеница. Это было сделано в тесном сотрудничестве с группой, возглавляемой Сергеем Долговым из ИБХ РАН и Еленой Салиной из ИЦиГ СО РАН.

Читайте также: