Питання для самоконтролю і розвитку мислення:
1. З'ясуйте переваги і недоліки спостереження живих і фіксованих зрізів.
2. Складіть схему виготовлення постійних препаратів з фіксованого і живого матеріалу.
3. На зрізах потрібно побачити мітохондрії. Які методи дослідження слід застосувати в цьому випадку?
4. Потрібно дослідити непрозорий препарат. Що треба зробити, щоб він став доступним для мікроскопічних досліджень?
5. Назвіть фіксатори, які потрібні для консервування м'яких і здерев'янілих частин рослин?
6. При заключенні рослинного матеріалу в парафін проводять зневоджування об'єктів і проведення їх через ксилол, бензол, хлороформ. Яка мета такої обробки матеріалу?
Матеріали та обладнання:
1. Світлові мікроскопи, скальпелі, пінцети, предметні і накривні скельця, препарувальні голки.
2. Фіксовані препарати різних органів рослин.
3. Хімічні речовини, що використовуються в якості барвників, фіксаторів, консервантів.
Література:
1. Брайон О.В., Чикаленко В.Г. Анатомія рослин. – К.: «Вища школа», 1992. – С. 218 – 227.
2. Красільнікова Л.О., Садовниченко Ю.О. Анатомія рослин. – Харків: «Колорит», 2004. – С.5– 10.
3. Потульницький П.М., Первова Ю.О., Сакало Г.О. Ботаніка. Анатомія і морфологія рослин. – К.: «Вища школа», 1971. – С. 7-9.
4. Хржановский В.Г., Прянишникова З.Д., Исаин В.Н. Практический курс ботаники. – М.: «Высшая школа», 1963. – С. 293 – 299.
Лабораторна робота №2
Тема: Клітинна оболонка та її видозміни.
Мета: Ознайомитись із хімічним складом, структурою, функціями та вторинними змінами клітинної оболонки рослин.
Теоретичні питання:
1. Значення клітинної оболонки.
2. Хімічний склад клітинної оболонки.
3. Етапи формування клітинної оболонки.
4.Вторинні зміни клітинної оболонки.
5.Пори. Типи пор.
Завдання:
1. Приготувати препарат епідерми листка аспідістри в краплині хлор-цинк-йоду.
2. Розглянути при великому збільшенні будову стінки клітини. Знайти прості пори на бокових стінках, перпендикулярних до площини препарату, і на верхній і нижній стінках, паралельних площині препарату. Зробити позначення.
3. На готовому препараті деревини сосни при великому збільшенні розглянути будову стінок клітин. На тангентальному зрізі знайти облямовані пори з розрізі, а на радіальному - в плані. Замалювати і зробити позначення.
4. Виготовити препарат поперечного зрізу стебла дерев'янистої рослини в краплині води, а потім на один зріз подіяти флороглюцином і сильною хлорводневою кислотою, а на інший - сульфатом аніліну.
5. Визначити склад фільтрувального і газетного паперу дією реактивів хлор-цинк-йоду, флороглюцину, сконцентрованої хлорводневої кислоти.
6. Виготовити препарати зрізів корку в краплині води і в краплині барвника судан III.
7. Ознайомитися з явищем мінералізації стінок клітин в листках і стеблах осок і хвощів.
8. Записати результати кольорових реакцій на речовини стінки клітини.
Основні відомості
(за Григорою І.М., 2000 р.).
Клітинна оболонка являє собою тримірну сітку, утворену мікрофібрилами, проміжки між якими заповнені пектинами. Мікрофібрили помітні під електронним мікроскопом у вигляді тоненьких ниток. Основою їх є молекули глюкози, які, полімеризуючись між собою, формують міцели, а останні, поєднуючись між собою групами, відособлюються як мікрофібрили. Пучки останніх об'єднуються в макрофібрили. Вони складають основну структурну частину клітинної оболонки. Макрофібрили розміщуються у вигляді щільного плетива з вявленою довжиною, шириною і висотою.
У процесі життєдіяльності клітини макрофібрильний каркас видозмінюється: розростається, набуває певної форми і розміру. Одночасно проміжки між макрофібрилами виповнюються пектиновими речовинами. В результаті клітинна оболонка стає суцільною, чітко сформованою. Оболонка оточує внутрішній вміст її — протопласт і розмежовує суміжні клітини (рис. 3).
Рис. 3. Будова оболонок здерев’янілих клітин:
1 – первинна оболонка, 2 – міжклітинна речовина, 3 – порожнина клітини, 4 – тришарова клітинна оболонка
За хімічною природою клітинна оболонка побудована переважно з клітковини (С6Н10О5)n, завдяки якій вона стає жорсткою, фригідною і набуває постійної форми. Крім того, у формуванні клітинної оболонки беруть участь геміцелюлоза, пектини та інші речовини.
Первинна оболонка виникає внаслідок поділу клітин. Але в процесі відкладання продуктів життєдіяльності клітини на первинній оболонці нашаровується вторинна, через що вона помітно потовщується двома способами: інтусусцепцією та апозицією.
Інтусусцепцією, або розсуванням, потовщується оболонка наростаючої, ще не сформованої клітини, коли вона ще не набула постійної форми і розміру. В цей час у клітинній оболонці добре помітна мікрофібрилярна структура. Відкладені протопластом продукти життєдіяльності (пектинові речовини) заповнюють проміжки між мікрофібрилами. Виникає суцільна вторинна оболонка. Товщина її не однакова у різних видів рослин і навіть окремих тканин.
Апозицією, або нашаруванням, потовщується клітинна оболонка в тих клітин, які вже припинили свій ріст. І це нашарування відбувається тільки з внутрішнього боку клітинної оболонки суцільними шарами пектинових речовин. З рештою оболонка набуває шаруватої структури (наприклад, у льону) з різною орієнтацією мікрофібрил.
На більшій частині первинна оболонка клітини потовщується (вторинне потовщення), за винятком окремих місць, які називаються порами. Пори бувають прості, облямовані й напівоблямовані. Прості пори мають циліндричний поровий канал у межах вторинної оболонки. Вони характерні для основних і твірних тканин. Напівоблямовані пори виникають у провідних елементів, що прилягають до основних тканин. З боку основної тканини формуються прості пори, а з боку провідних — облямовані. Облямовані пори властиві провідним тканинам; над порами з обох боків утворюються облямівки, які звисають над первинною оболонкою. Первинна оболонка посередині потовщується, утворює торус, підвішений на еластичній первинній оболонці, який перекриває отвір облямівки: при великому тиску води впирається в облямівки і таким чином захищає паренхімні клітини від їх руйнування. Вода в горизонтальному напрямі просочується крізь отвори. які є в торусі і первинній оболонці (рис. 4).
а
в
б
Рис. 4. Будова пор:
а – трахеїда, б – облямована пора, в – облямована пора в профіль і в плані: 1, 2 – відповідно первинна і вторинна оболонка, 3 – канал пори, 4 – торус, 5 – замикальна плівка
Взаємозв'язок між окремими клітинами здійснюється крізь пори завдяки плазмодесмам. Плазмодесми — це цитоплазматичні тяжі, за участю яких відбувається обмін речовин між окремими клітинами і тканинами.
В процесі життєдіяльності клітини оболонка насичується різними хімічними сполуками. За цими ознаками розрізняють кілька способів хімічних видозмін клітинної оболонки.
Здерев'яніння характеризується просоченням клітинної оболонки лігніном. Завдяки цьому зміцнюється клітинна оболонка, яка надійно захищає протопласт клітини. У багатьох рослин ступінь здерев'яніння дуже високий. Здерев'янілі клітинні оболонки відзначаються високими будівельними і паливними якостями.
При скорковінні клітинна оболонка просочується жироподібною речовиною ароматичного ряду — суберином. Такі клітинні оболонки стають непроникними для води, газів, шкідників. У результаті протопласт клітини відмирає. Ці клітини утворюють мертву ізольовану тканину. За рахунок скорковіння поверхневих шарів пагона утворюється корок різної товщини. Корковий дуб утворює корок товщиною в кілька сантиметрів.
Кутинізація клітинної оболонки полягає в тому, що верхні стінки клітин епідермісу просочуються жироподібною речовиною — кутином.
Мінералізація — це просочення в клітинну оболонку кремнезему і солей кальцію, в результаті вони стають жорсткими, крихкими. Зростання мінералізації клітинних оболонок осок, хвощів, злаків відбувається протягом вегетації. Через це під кінець літа багато з цих рослин не поїдаються тваринами. Вони настільки просочуються мінеральними солями, що можуть застосовуватись для полірування.
Ослизнення відбувається тоді, коли змочуються клітинні оболонки і набухають пектинові речовини, які входять до їх складу. Ослизнення насіння створює навколо нього сприятливий мікроклімат для кращого проростання.
Хід роботи
Епідерма листка аспідістри.
Роблять зріз верхньої епідерми листка аспідістри, паралельний поверхні, кладуть його на предметне скло в краплину хлор-цинк-йоду і накривають покривним склом. Від дії реактиву целюлозні стінки клітин стають синьо-фіолетовими і пори будуть помітні краще (рис. 5).
Рис. 5. Клітини епідерми листка аспідістри (Aspidistra elatior):
1 – серединна пластинка; 2 – вторинна оболонка; 3 – проста пора (вигляд зверху); 4 – проста пора (вигляд збоку)
2. При малому збільшенні знаходять на краю зрізу найбільш тонке місце, де клітини розміщені в один шар. При великому збільшенні спочатку уважно вивчають бокові стінки. На місці сполучення двох клітин видно суцільну тонку темну лінію. Це міжклітинна речовина (серединна пластинка) і первинні стінки сусідніх клітин. В бік від цієї лінії розміщується товста вторинна стінка, в якій видно порові канали з паралельними стінками. Так виглядають прості пори в розрізі (вигляд збоку). Звертають увагу на те, що пори в сусідніх клітинах співпадають, утворюється пара пор, розділена тонкою мембраною - замикаючою плівкою, яка складається з двох первинних стінок і серединної пластинки. Потім, користуючись мікрометричним гвинтом розглядають нижню і верхню стінки клітини. На них розсіяні світлові кружечки. Це прості пори в плані (вигляд зверху).
Позначають: первинну і вторинну стінки, просту пору при спостереженні збоку, замикаючу плівку пори.
Деревина сосни.
Для прискорення роботи можна користуватися постійними препаратами. Спочатку вивчають тангентальний зріз. При малому збільшенні знаходять тонке місце, де добре помітні клітини. При великому збільшенні на стінці клітини знаходять облямовані пори в розрізі (вигляд збоку). На відміну від простої пори, яка має на всьому протязі канал однакового діаметру, канал облямованої пори у замикаючої плівки має більший діаметр, ніж при виході у порожнину клітини. Вторинна стінка начебто піднімається над замикаючою плівкою пори, внаслідок чого пара облямованих пор має обрис двоопуклої лінзи. Звертають увагу на те, що середня частина замикаючої плівки пори потовщена. Це потовщення називають торусом. Завдяки еластичності замикаючої плівки торус може притискатися до одного з отворів пори і закривати його (рис. 6).
Роблять позначення: первинна стінка, вторинна стінка, облямована пора (вигляд збоку), замикаюча плівка, торус.
Потім розглядають при великому збільшенні радіальний зріз. На ньому облямовані пори видно в плані (вигляд зверху) у вигляді двох концентричних кругів з діаметрами, відповідними до найбільшого і найменшого діаметрів порового каналу.
4. Готують препарат поперечного зрізу стебла дерев'янистої рослини в краплині води. При малому збільшенні знаходять тонке місце на зрізі і розглядають його при великому збільшенні.
Відмічають, що стінки всіх клітин мають однаковий сіруватий відтінок. Після цього знімають покривне скло, видаляють фільтрувальним папером воду і діють на препарат флороглюцином і хлорводневою кислотою, дотримуючись при цьому послідовністі операцій і необхідних правил техніки безпеки.
Г
В
Рис. 6. Трахеїди і облямовані пори сосни (Pinus sylvestris):
А – в радіальному розрізі; Б – в тангентальному розрізі; В – окрема пора в радіальному розрізі; Г – в тангентальному розрізі
У результаті реакції стінки клітин, які містять багато лігніну, тобто сильно здерев'янілі, набувають вишнево-червоного забарвлення, слабко здерев'янілі - рожевого, а нездерев'янілі - не змінюють його. Відповідно, флороглюцин із сильною хлорводневою кислотою служить реактивом на лігнін.
Інший реактив на лігнін - розчин сульфату аніліна, під дією якого здерев'янілі стінки стають лимонно-жовтими.
5. Капнувши реактивами хлор-цинк-йодом і флороглюцином із хлорводневою кислотою на шматочки фільтрувального і газетного паперу, роблять висновок про їх хімічний склад.
6. На внутрішній поверхні стінок клітин покривної тканини корку відкладається суберин, внаслідок чого відбувається скорковіння. Для визначення присутності в клітинах суберину готують препарати корку в краплині води і краплині барвника судан III. При великому збільшенні видно, що скорковілі стінки клітин забарвлюються суданом III в оранжево-червоний колір.
7. Із мінералізацією клітинноі стінки можна ознайомитися на листках і стеблах гербарних або живих зразків осок і хвощів. Стінки зовнішніх клітин цих рослин інкрустовані сполуками кремнію.
Це встановлюють, проводячи пальцями по їх листках і стеблах. При цьому можна відчути, що мінералізовані стінки клітин набули ріжучих властивостей.