Определение вакуоли. Клеточный сок и его химический состав.

Вакуоль – это полость, заполненная клеточным соком и ограниченная тонопластом.

Клеточный сок – это продукт жизнедеятельности протопласта, представляющий собой слабо концентрированный водный раствор разнообразных органических и минеральных веществ, образующих истинные или коллоидные растворы. При обезвоживании вакуолей они переходят в форму кристаллов или кристаллоидов.

Клеточный сок имеет в основном кислую реакцию. Химический состав его зависит от вида растения, его возраста и состояния.

СОСТАВ КЛЕТОЧНОГО СОКА:

I. НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА:

фосфаты; нитраты; хлориды; сульфаты, карбонаты: кальция калия, натрия; йод, бром.

II. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

1. Безазотистые:

Углеводы: моносахариды (глюкоза, фруктоза), дисахариды (сахароза), полисахариды (инулин), пектины.

Гликозиды: амигдалин и синиргин - горький вкус, кумарин - резкий запах, сапонин, дигитоксин ядовиты в больших дозах, ряд гликозидов используют в медицине (наперстянка, ландыш и т.д.).

Флаводноиды (пигменты): флавоны — желтые пигменты, антоцианы – пигменты, меняющие свою окраску в зависимости от реакции клеточного сока. В нейтральной среде антоцианы имеют лиловатую окраску, в щелочной — синюю, в кислой — красную. Красный цвет у антоцианов в цветках пионов, гераней, маков, роз; синий — в цветках дельфиниумов, васильков; малиново-лиловый — в корнеплодах свеклы, плодах слив, винограда. Антоцианы окрашивают осенние листья в ярко-красный цвет. Они образуются в холодную солнечную погоду и проявляются по мере разрушения хлорофилла. Наиболее ярко окрашены листья холодной ясной осенью.

Дубильные вещества: танины, катехины предохраняющие растения от загнивания. Соединяясь с белками, они дают нерастворимые соединения, поэтому широко применяются для дубления кож. После дубления кожа делается мягкой, прочной и не пропускает воду. Больше всего дубильных веществ содержит дуб (в его коре 10...20 %), чай (в листьях 15...20 %), лиственница, бадан. Благодаря вяжущему и противовоспалительному действию дубильные вещества используют при лечении желудочно-кишечных расстройств, ожогов, кожных и других болезней человека.

Органические кислоты: щавелевая, яблочная, лимонная, винная, янтарная, бензойная, салициловая.

Соли органических кислот: щавелевокислый кальций (оксалат кальция), щавелевокислый магний, щавелевокислый натрий, виннокаменный кальций.

2. Азотосодержащие:

Белки: протеины простые белки (белковые кристаллоиды и глобоиды) накапливаются как запасные питательные вещества. При обезвоживании вакуолей они выпадают из коллоидного раствора, образуя кристаллоиды. Кристаллоид белка, окруженный тонопластом высохшей вакуоли, называется алейроновым зерном.

Аминокислоты: лейцин, аспарагин, тирозин.

Алкалоиды: они жгучие и ядовитые, что делает их косвенно полезными для растений. Как правило, проявляют большую физиологическую активность и оказывают сильное влияние на организм человека и животных. Широко используют в качестве лекарств разнообразного действия: наркотики, транквилизаторы, болеутоляющие средства и др. (хинин, атропин, кофеин, эфедрин, пилокарпин, стрихнин, морфин) и инсектицидных (против насекомых) средств (никотин, анабазин).

Гликоалкалоиды: соланин, чаконин

Физиологическая роль веществ клеточного сока различна. В нем накапливаются и запасные питательные вещества (простые белки, углеводы), и вещества, регулирующие взаимовлияние растений, растений и животных (гликозиды, пигменты, алкалоиды), и осматически деятельные соединения (соли органических и неорганических кислот).

Функции вакуолей:

1. Накопление запасных и изоляция эргастических веществ (отбросов, конечных продуктов обмена).

2. Поддержание тургора и регуляции водно-солевого обмена.

3. Участие в биохимическом кругообороте веществ в клетке.

Тонопласт, окружающий вакуоль, обладает избирательной проницаемостью и поэтому участвует в регуляции осмотических процессов, связанных с вакуолью, особенно в поддержании тургора в клетке.

Продукты первичного обмена веществ – запасные питательные вещества.

Растения в процессе жизнедеятельности накапливают продукты обмена веществ, что связано с необходимостью создание резерва питательных веществ, средств защиты от поедания животными и внедрения паразитов и, наконец, необходимостью концентрации шлаков, подлежащих удалению.

Запасные питательные вещества являются продуктами первичного обмена веществ, остальные группы – вторичного.

Крахмал

Крахмал, встречается в виде зерен в пластидах – лейкопластах – амилопластах.

Следует различать крахмал ассимиляционный (или первичный), запасной (или вторичный) и транзиторный. Ассимиляционный крахмал образуется в хлоропластах во время фотосинтеза. Позже он разрушается и синтезируется вновь в амилопластах (лейкопластах) как запасной крахмал.

Крахмальные зерна имеют разную форму, слоистость вокруг образовательного центра, который может располагаться в центре зерна или сбоку. Амилопласт может содержать один или более центров крахмалообразования. Запасной крахмал находится в паренхиме чешуй луковиц, корневищ, клубней, плодов, семядолей и в эндосперме семян.

Белки

Запасные белки встречаются в плодах и семенах растений в виде твердых белковых телец, или алейроновых зерен. Алейроновые зерна окруженные элементарной мембраной и имеющие аморфный матрикс называются простыми. Алейроновые зерна называются сложными если матрикс содержит включения в виде белкового кристаллоида и аморфного небелкового (состоящего из фитина) глобоида. Запасные белки накапливаются в вакуолях.

Жиры, масла и воска

Масла и жиры различаются в основном по физическим свойствам; жиры при обычной температуре представляют собой твердые вещества, а масла — жидкие. Жиры и масла являются запасными формами липидов.

Жиры и масла встречаются во всех группах растений и, хотя бы в малом количестве, присутствуют, вероятно, в каждой клетке. Они находятся в твердом или, что бывает чаще, в жидком состоянии в форме липидных капель. Жиры образуются, в цитоплазме или пластидах — элайопластах. Воска находятся в виде защитного слоя на эпидерме.

Продукты вторичного обмена веществ.

Кристаллы

Кристаллы, содержащиеся в растениях, чаще всего состоят из оксалата кальция. Образование кристаллов является одним из многих путей накопления кальция в растительных тканях.

Эфирные масла.

Эфирные масла скапливаются в цветках, листьях, семенах и плодах растений и не принимают участия в обмене веществ. Известно около 3000 видов растений, накапливающих эфирные масла. Эфирные масла используют в производстве мыла, в парфюмерной и косметической промышленности, а также в медицине. Их получают:

- из цветков: розы, лаванды, мяты, базилика, гвоздики;

- из листьев: герани, тимьяна,можжевельника, туи, кипариса, лавра, майорана, мелиссы, эстрагона;

- из плодов: лимона, апельсина,кориандра;

- из корней: ириса.

А также и многих других растений.

Смолы.

Смолы могут находиться в виде капель в цитоплазме и клеточном соке или выделяются наружу. Смолы нерастворимы в воде и, находясь на поверхности органа, не пропускают влагу. Они непроницаемы для микроорганизмов и повышают сопротивляемость растений болезням благодаря своим антисептическим свойствам. Смолы применяют при изготовлении лаков, типографской краски, смазочных масел, используют в медицине. Ископаемая смола вымерших хвойных растений называется янтарем.