Тема 7. Вакуолі і включення рослинної клітини.

1. Вакуолі: визначення та гіпотези щодо їх виникнення.

2. Тонопласт і клітинний сік як структурні компоненти вакуолей.

3. Функції вакуолей.

4. Осмотичні явища в клітині: сисна сила, осмос, осмотичний тиск, тургор, тургорний тиск, плазмоліз і деплазмоліз.

5. Включення рослинної клітини: визначення та види. Поняття про ергастичні речовини та ергастоплазму.

6. Крохмальні зерна: визначення, будова і типи.

7. Алейронові зерна: визначення, будова і типи.

8. Ліпідні краплі як форма включень.

9. Кристалічні включення: утворення та форми.

1. Вакуолі: визначення та гіпотези щодо їх виникнення.

Вакуолі (від лат. vacuus — порожній) — порожнини цитоплазми, оточені тонопластом і заповнені клітинним соком.

Вакуом (від лат. vacuus — порожній) — сукупність вакуолей рослинної клітини. У клітинах, які перебувають в ембріональній фазі розвитку, вакуом складається з багатьох дрібних вакуолей, а в диференційованих клітинах вакуом становить одна велика центральна вакуоля.Питання щодо виникнення вакуолей є дискусійним, існує рід гіпотез щодо виникнення вакуолей. Одна з них стверджує, що виникнення вакуолей пов’язане з цистернами цитоплазматичного ретикулюму. Деякі його ділянки розширюються, поступово звільняються від рибосом, заокруглюються, формуються в окремі порожнини, згодом відокремлюються і запасають клітинний сік. Друга гіпотеза говорить, що вакуолі утворюються внаслідок від членування ретикулярними цистернами, агранулярні пухирці, які зливаються один з одним, утворюють порожнину, яка стає вакуолею. Але як в першому так і в другому випадках, мембраною (тонопластом) вакуолі стає мембрана ендоплазматичного ретикулюму.

2. Тонопласт і клітинний сік як структурні компоненти вакуолей.

Вакуолярна мембрана (від лат. vacuus — порожній і membrana — оболонка) (тонопласт) — біологічна мембрана клітин, що відокремлює цитоплазму від вакуолі і володіє вибірковою проникністю та здатністю до активного транспорту іонів.Вакуолярний сік (від лат. vacuus — порожній) — рідина, що виповнює вакуолі рослинних клітин. У хімічному відношенні являє собою розчини різних речовин: мінеральних солей, амінокислот, вуглеводів, органічних кислот, дубильних речовин, алкалоїдів, водорозчинних пігментів тощо.Клітинний сік, що заповнює вакуолю, складається з води, в якій розчинені продукти обміну речовин клітини. Хімічний склад його може змінюватися.

Хімічний склад клітинного соку:

Вуглеводи клітинного соку представлені цукрами, що їх поділяють на три групи — моносахариди (глюкоза, фруктоза). Глюкоза і фруктоза в невеликій кількості зустрічаються в кожній клітині, бо вони є продуктом дихання. Часто ці речовини накопичуються в клітині як енергетичний матеріал для майбутніх проростків. Глюкоза і фруктоза відкладаються у плодах винограду, яблук, груш; дисахариди (сахароза). Сахароза відкладається як запасна поживна речовина не лише в плодах вищих рослин, а і в підземних органах — корені, цибулині, кореневищі; полісахариди мають найбільшу молекулярну вагу та найскладнішу хімічну структуру. До них відносять інулін, який входить до складу клітинного соку рослин з родини складноцвіті (соняшник, топінамбур, жоржина, цикорій) і тирличеві (тирлич). Інулін відкладається в тканинах паренхіми підземних органів рослин як запасна речовина.Крім первинних продуктів обміну речовин, у вакуолі розчинені речовини вторинної природи — алкалоїди, глюкозиди, таніди, пігменти клітинного соку.

Алкалоїди — лужні сполуки, які містять азот і легко утворюють солі. Найвідоміші з них морфін, кодеїн, папаверин. Глюкозиди складні органічні речовини, утворені молекулою цукру та так званим аглюконом — нецукровою частиною глюкозиду. Аглюконом можуть бути ароматичні цикли, полі фенольні сполуки, альдегіди.Часто в клітинному соці містяться дубильні речовини (таніни). Зовні це безбарвні речовини, аморфні, що розчиняються в воді. Вони досить поширені рослинному світі — їх знаходять в корі дуба, в листі бадану, скумпії, в кореневищах перстачу, ревеню, в корені тарану, щавлю тощо.В тканинах рослини зустрічаються ділянки, забарвлені в яскравий колір (червоний, фіалковий, жовтий). Це обумовлено тим, що в клітинному соці є пігменти — антоціани і антохлори — сполуки типу глюкозидів.Антоціани обумовлюють фіалковий та червоний кольори плодів вишні, сливи, полуниці, коренів буряку, редису. Численні дослідження показали, що наявність в клітинах антоціанів підвищує активність поглинання світла, при цьому використовується частина сонячного спектра, яка не засвоюється зеленими пігментами листка, внаслідок чого підвищується температура тканин рослин. Таким чином, антоціани захищають рослину від низьких температур. Жовті пігменти клітинного соку — антохлори — за хімічною природою близькі до антоціанів. Яскраві барви мають в житті рослин велике значення: полегшують процеси запилення квітки та розповсюдження плодів.